改進的錐形滾子軸承裝置面臨現代貨車變速箱的日益嚴格的性能要求

  • 改進的錐形滾子軸承裝置面臨現代貨車變速箱的日益嚴格的性能要求
   時間:2014-03-11 13:56:30
改進的錐形滾子軸承裝置面臨現代貨車變速箱的日益嚴格的性能要求簡介
     公司歐洲、非洲、西亞首席工程師Jean-pierre Haeffele公司歐洲、非洲、西亞高級研究……
改進的錐形滾子軸承裝置面臨現代貨車變速箱的日益嚴格的性能要求正文
  

公司歐洲、非洲、西亞首席工程師Jean-pierre Haeffele
公司歐洲、非洲、西亞高級研究員Dr.Luc Houpert


今後的商業車輛的設計將碰到對節能、安全性、操作舒適性、產品壽命和環境舒服等日益嚴格要求。為適應這種傾向,貨車製造者們不僅要致力於最先進的領域,如集成電子監控系統和衛星導航系統,還要注意以下方面的開發和不斷改進。
.高的發動機輸出
.減少噪音和排污
.延長使用期
.零件輕量化和減少傳動系尺寸
.減輕駕駛員的勞動強度
.提高零件的重複利用率
Timken公司是一個設計先進軸承裝置領先世界的製造商。由於它在軸承開發和改進方面工作,幫助車輛變速箱製造者在上述諸開發領域建立了新的性能標準。

P900TM和最大功率係數的軸承


在性能首次提高階段,Timken引用了為特殊應用要求設計的一種『性能900』(P900TM)的錐形滾子軸承,該軸承在大大提高其性能的同時顯著降低了貨車變速箱的總尺寸、重量和成本。
P900軸承是利用先進的計算機分析、選擇和設計技術確定的。其特點是軸承的關鍵零件選用超精加工組成最佳的滾動接觸表面形狀,同時用超凈Timken鋼製造,這種鋼的非金屬雜質的顆粒大小和數量持續15年來顯著降低,這一開發已大大提高了軸承的壽命。隨著使用狀況的日益惡化,例如車輛傳動系中要傳遞高的扭矩,使軸產生大的變形和使軸承座圈產生大的應力。這方面正著手用其他軸承設計來改進。諸如用分析法予測邊緣負荷,改進P900的軸承內部幾何形狀,越來越詳細地規定滾動接觸的輪廓(多輪廓)。
在第二次性能改進階段,進一步修正軸承內部的幾何形狀,用電子程式控制精確加工支座,可允許較大地提高軸承的負荷比。示兩軸承設計,一個是現代標準軸承與一個改進設計裝於同樣外殼的軸承相比較,後者承受高25%的負荷比,具有兩倍的軸承壽命。
上述兩種改進的實現,可導致最大的功率係數或MPD(參考1)。

 「功率係數」概念:負荷比增加25%,軸承壽命增加110%錐孔徑:34.925mm;外圈外徑:65.088mm

防碎片輛承

在運輸業市場條件內,要求貨車化費於運行營業創收的時間比例高,降低如維護和修理的停車時間。目前重載貨車在歐洲停車檢查和運行間總里程約45000km。在這種情況下油污是真正重要的因素,它最通常的情況是造成傳動系零件損壞。
當碎片污染了潤滑環境時,錐形滾子軸承壽命將有一定程度降低。圖2示不污染的錐形滾子軸承的疲勞壽命性能和持續受輕微或嚴重碎片影響的軸承相比較,軸承的壽命縮短最多僅0.5。但研究表明抗摩擦軸承則與錐形滾子軸承不同,在碎片污染環境下工作時,經驗壽命降低10倍或更多(參考2)。

 不同碎片類型和在軸承壽命性能上的影響


錐形滾子軸承因其基本的設計原理,自身較其他類型軸承如球軸承和圓柱軸承更具有防碎片特性。它的錐形幾何形狀因確保的潤滑泵油作用而可不斷自我清除碎片。

球軸承擋住和保留碎片
錐形滾子軸承的潤滑泵油作用不斷自我清除碎片


此外,在現代微觀彈流(EHL)和摩擦學(參考5)的先進研究領域指出,純滾動接觸的優點。如僅在錐形滾子軸承的滾道上,附加在凸凹不平處、衝撞、壓痕和擦痕處的彈流壓力峰值最小。
試驗還著重指出Timken錐形滾子軸承造成的抗碎片的負效應,它好於一般軸承製造商的滲碳鋼,甚至是外圈、錐體和滾子整體淬硬鋼的軸承。可控的一定數量的殘留奧氏體最適宜的碳鋼表面硬化和提高表面韌性,從而導致最好的滾動接觸疲勞性能。
同時還清楚地證明,含有高的殘留奧氏體的Timken軸承,在具有或不具有碎片影響下,都能增進抗疲勞性能。許多驅動橋製造商目前所進行的試驗也支持了這個論證。Timken軸承優於其他競爭者的產品和錐形滾子軸承製造商的標準產品,甚至是為抗碎片而專門開發的競爭者的最佳產品(參考5)。

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