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新能源汽车轴承润滑方式有哪些?

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驱动电机作为电动汽车的核心部件,要求高可靠性、高功率密度、高效区广、调速范围宽、过载能力强。轴承本身作为精密零件,是驱动电机的关键核心所在,高可靠性的电机需要高性能轴承来保证。



轴承主要设计理念简述



在传统设计中,建立数学模型,确立轴承设计的目标函数和约束条件,以传统的系数取值方式和传统部件结构进行设计,即得出轴承内部设计结构细节。而驱动电机轴承,由于它的特殊性能使得在设计理念需突破传统思路,在轴承结构设计、各系数取值、材料选择、热处理要求及部件结构形式等方面均与普通轴承不同。



轴承材料的选择



由于驱动电机轴承的高性能,高可靠性的要求,材料的选择也与普通轴承的考虑不同。
 

 

01 优质轴承钢的选择



近年来由于钢材冶炼技术的提高,使得含氧量大大降低,轴承寿命成倍提高。根据传统的轴承寿命计算方式,6004轴承:Cr=9400N,C0r=5000N,Pr按最大2150N,转速按最大7000rpm计,L10=(9400/2150)3=83.57(百万转),则Lh=199h。若按轴承寿命要求——16万km计算,时速按100km/h,需要1600小时,一般情况下,实验寿命为理论值的3~8倍,而实际实验结果已经达到10倍以上。驱动电机因其高可靠性的要求,在套圈原材料的选用上应选用优质轴承钢,因为其含氧量,非金属夹杂的控制更为严格,对轴承寿命的保证起重要作用。



02 润滑脂的选择



润滑脂是影响轴承寿命的关键之一。润滑脂由基础油、稠化剂、添加剂组成,润滑脂的选择应根据轴承使用工况而定。



(1)基础油。轴承的高速性,要求高Dn值润滑脂,Dn值的选择一般应在70万以上,较低的基础油粘度可以降低摩擦热及轴承温升,且可降低轴承低温启动力矩,从而降低能耗,但太低的基础油粘度将使得润滑脂耐高温性能,承载能力和抗剥落能力降低。因此,通过反复试验找到一个合适的基础油粘度数值,是选择合适的润滑脂应对驱动电机耐高低温性能的一方面。驱动电机轴承的低温极限一般在-40℃~-50℃,但高温环境温度不算太高,一般在90℃左右,据此可以推测出轴承最高温度。因此,应选择粘温性能好且低温性能好的润滑脂。



(2)稠化剂。润滑脂良好的抗剪切能力和良好的分油能力有利于高速润滑脂发挥性能,这取决于稠化剂的性能和结构。轴承高速运转,对稠化剂纤维结构剧烈剪切,破坏,润滑脂剪切变稀,因此应选用较硬和高分油率的润滑脂。



(3)添加剂。轴承急加速急减速的特性,使得润滑脂受到更多的冲击和搅拌,对润滑脂寿命产生负面影响。因此,要求润滑脂应有高活性添加剂,另外可选择极压添加剂,虽然轴承所受径向负荷并不大,但由于它可优化运动表面的承载能力,在一定程度上可以为润滑脂提供更长的服务寿命。



有人提出,电腐蚀也是一种轴承失效形式,但目前在驱动电机轴承发生的这种失效还不多见,但这种失效的应对是从润滑脂添加剂选择导电材质,但实际添加后有噪音升高的风险。润滑脂的选择最终通过实验来验证。



03 密封材料



目前用密封胶圈和防尘盖的都有,以防尘盖居多,非接触式密封对漏脂要求不高,周围环境清洁的工况是适用的。另一方面,胶圈材质的选择也成为关键,从胶圈材质的耐磨性与润滑脂的兼容性上考虑,当然在满足性能的前提下,同时要考虑成本。



04 保持架材料



目前乘用车驱动电机转速国内一般在11000~14000rpm,而国外已经到16000~20000rpm。目前市面上钢制和尼龙保持架二者兼有,钢制浪形保持架强度高,且高低温适应性较好。但不可否认,它与钢球摩擦系数较高,不利于轴承更高转速的运行。而尼龙保持架因优越的自润滑性能,与钢球很低的摩擦系数,更适于高速运转的设计,普通PA66或PA46都有相应的耐温极限,但目前驱动电机轴承环境温度也还在其应用范围内,否则,要考虑其他更高耐温材质。因此,在保持架材料的选择上,要根据具体使用工况而定。



05 轴承常用的九大润滑方法



手动润滑油



在发现轴承的润滑油不足时,适时用加油器供油,这是最原始的方法。这种方法难以保持油量一定,因疏忽而忘记加油的危险较大,通常只用于轻载、低速或间歇运动的场合。最好在加油孔上设置防尘盖或球阀,并用毛毡、棉、毛等作过滤装置。



滴点润滑



从容器经孔、针、阀等供给大致为定量的润滑油,最经典的是滴油油杯。滴油量随润滑油粘度、轴承间隙和供油孔位置不同有显著变化。用于圆周速度小于4~5m/s的轻载和中载轴承。



油环润滑



仅能用于卧轴的润滑方法。靠挂在轴上并能旋转的环将油池的润滑油带到轴承中。适用于轴径大于50mm的中速和高速轴承。油环最好是无缝的,轴承宽径比小于2时,可只用一个油环,否则需用两个油环。



油绳润滑



靠油绳的毛细管作用和虹吸作用将油杯中的润滑油引到轴承中,用于圆周速度小于4~5m/s的轻载和中载轴承。油绳还有过滤作用。



油垫润滑



利用油垫的毛细管作用,将油池中的润滑油涂到轴径表面。此方法能使摩擦表面经常保持清洁,但尘埃也会堵塞毛细孔造成供油不足。油垫润滑的供油量通常只有油润滑的1/20。



油浴润滑



将轴承的一部分浸入润滑油中的润滑方法。适于低、中速轴承的润滑,轴承一部分浸在由槽中,润滑油由旋转的轴承零件带起,然后又流回油槽油面应稍低于最低滚动体的中心。



飞溅润滑



靠油箱中旋转件的拍击而飞溅起来的润滑油供给轴承,适用于较高速度的轴承。



喷雾润滑



将润滑油雾化喷在摩擦表面的润滑方法,适用于高速轴承。



压力供油润滑



靠润滑泵的压力向轴承供油,将从轴承流出的润滑油回收到油池以便循环使用,是供油量最多,且最稳定的润滑方法,适用于高速、重载、重要的滑动轴承。

 

(文章来源:网络)