电气化对汽车轴承的影响

翻译：洛阳LYC轴承有限公司技术中心　侯俊

摘要

汽车行业正在经历一场从内燃机到电动汽车的技术变革。这种转变对轴承的使用提出了新的规范挑战，并影响了电动汽车和内燃机的一级和二级汽车部件制造商和供应商。因此，轴承制造商必须了解原始设备制造商和一级供应商面临的技术挑战，以开发满足苛刻车辆和总体技术要求的应用特定解决方案。

轴承虽然深处于汽车内部，但在提高传动系统效率和为汽车制造商提供可靠性方面处于领先地位。然而，汽车行业不断变化的面貌正在影响变速器轴承的设计和部署方式。

政府政策、严格的燃油效率和排放法规以及不断增长的客户需求，使电动汽车（EV）市场蓬勃发展。汽车行业正在经历一场从内燃机到电动汽车的技术变革。这一转变对轴承的使用提出了新的规范挑战，并影响了电动汽车和内燃机的一级和二级汽车部件制造商和供应商。

因此，轴承制造商必须了解原始设备制造商和一级供应商面临的技术挑战，以开发满足苛刻车辆和综合技术要求的应用特定解决方案。

电动汽车轴承的新挑战

无论动力系统结构如何，摩擦都是的敌人。对整个传动系统效率的推动促使原始设备制造商探索新的低摩擦替代品。传统的变速箱和差速器使用圆锥滚子轴承，与同等的替代轴承类型相比，圆锥滚子轴承具有更高的摩擦力。

较高的转速刺激了电动汽车变速箱轴承具有挑战性和苛刻的条件。轴承转速越高，产生的离心力和热量就越大，从而使轴承发热。这些轴承需要特殊的保持架设计、内部几何形状和润滑剂特性。汽车制造商也希望轴承能在车辆的设计寿命内可靠地运行，目前约为10年或30万公里，不久的将来可达50万公里甚至更长。

然而，速度并不是唯一的挑战。电机逆变器开关电压高且快，极大地增加了动力总成部件的杂散电流泄漏风险。如果它们通过传统的钢制轴承，电流会损坏表面，导致更高的摩擦，增加振动，从而过早或突然故障。而陶瓷轴承则可以保护它们免受泄漏电流的影响，并提高轴承在这种工作环境中的寿命。

解决挑战

为了应对这些新的具有挑战性的工作条件，像SKF这样的领先轴承制造商正在投资于新的技术研发，并调整或重新设计传统轴承。这种苛刻条件下的轴承设计需要系统性地重新思考。轴承的重新设计包括新的考虑，如聚合物保持架、滚动部件和使用特殊的润滑脂。定制和混合轴承目前可以解决一些可能影响轴承可靠性的基本问题 。

在放电方面，陶瓷球轴承是目前有吸引力的解决方案，因为陶瓷是一种电绝缘材料。它也比钢制滚动体更适用于高速应用。混合轴承具有更好的性能。例如，SKF混合深沟球轴承（DGBB）使用陶瓷滚动元件和钢圈。这种类型的轴承提供了先进的高速性能和佳的电气绝缘特性，使它们成为高性能电动汽车动力系统的首选。此外，SKF还在开发特定于应用程序的解决方案，以减轻系统级的电流泄漏风险，并保护整个电动汽车传输系统。

应用特定工程

在电动动力总成开发的早期阶段，针对应用特定工程和与客户的密切合作是开发成功解决方案的关键。SKF工程团队的早期参与使得高效轴承的适当设计能够满足苛刻的性能规范。SKF可以为客户提供解决方案和设计替代方案，以减少整个系统的功率损耗，从而限度地提高电动汽车的每次充电的续航里程。

轴承推动电动汽车市场增长

汽车制造商将在未来两年内推出大约450款新的电池和插电式混合动力车型。考虑到电动汽车技术发展的新制约因素，不应低估轴承对整个系统行为的贡献。SKF制造商通过改进性能、效率和可靠性确保轴承适合未来发展。人们认为，汽车的未来是电动动力总成，而轴承将对其性能起到举足轻重的作用。

结论

电动汽车是未来。尽管它们目前只占汽车市场的一小部分，但对它们的需求正在快速增长。电动汽车动力系统的性能可以通过轴承等部件提高效率和可靠性。正确选择符合正确规格的轴承，并与正确的制造设置保持一致，将会影响动力总成的可靠性和性能。

（译自《Today’s motor vehicles》）

来源：《轴承工业》