新能源汽車軸承潤(rùn)滑方式

概述

驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為電動(dòng)汽車的核心部件，要求高可靠性、高功率密度、高效區(qū)廣、調(diào)速范圍寬、過(guò)載能力強(qiáng)。軸承本身作為精密零件，是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的關(guān)鍵核心所在，高可靠性的電機(jī)需要高性能軸承來(lái)保證。

 軸承主要設(shè)計(jì)理念簡(jiǎn)述

 在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，建立數(shù)學(xué)模型，確立軸承設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，以傳統(tǒng)的系數(shù)取值方式和傳統(tǒng)部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即得出軸承內(nèi)部設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。而驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸承，由于它的特殊性能使得在設(shè)計(jì)理念需突破傳統(tǒng)思路，在軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、各系數(shù)取值、材料選擇、熱處理要求及部件結(jié)構(gòu)形式等方面均與普通軸承不同。

 軸承材料的選擇

 由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸承的高性能，高可靠性的要求，材料的選擇也與普通軸承的考慮不同。

 01、優(yōu)質(zhì)軸承鋼的選擇

近年來(lái)由于鋼材冶煉技術(shù)的提高，使得含氧量大大降低，軸承壽命成倍提高。根據(jù)傳統(tǒng)的軸承壽命計(jì)算方式，6004軸承：Cr=9400N，C0r=5000N，Pr按最大2150N，轉(zhuǎn)速按最大7000rpm計(jì)，L10=（9400/2150）3=83.57（百萬(wàn)轉(zhuǎn)），則Lh=199h。若按軸承壽命要求——16萬(wàn)km計(jì)算，時(shí)速按100km/h，需要1600小時(shí)，一般情況下，實(shí)驗(yàn)壽命為理論值的3～8倍，而實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)達(dá)到10倍以上。驅(qū)動(dòng)電機(jī)因其高可靠性的要求，在套圈原材料的選用上應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)軸承鋼，因?yàn)槠浜趿?，非金屬夾雜的控制更為嚴(yán)格，對(duì)軸承壽命的保證起重要作用。

 02、潤(rùn)滑脂的選擇

潤(rùn)滑脂是影響軸承壽命的關(guān)鍵之一。潤(rùn)滑脂由基礎(chǔ)油、稠化劑、添加劑組成，潤(rùn)滑脂的選擇應(yīng)根據(jù)軸承使用工況而定。

 （1）基礎(chǔ)油。軸承的高速性，要求高Dn值潤(rùn)滑脂，Dn值的選擇一般應(yīng)在70萬(wàn)以上，較低的基礎(chǔ)油粘度可以降低摩擦熱及軸承溫升，且可降低軸承低溫啟動(dòng)力矩，從而降低能耗，但太低的基礎(chǔ)油粘度將使得潤(rùn)滑脂耐高溫性能，承載能力和抗剝落能力降低。因此，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)找到一個(gè)合適的基礎(chǔ)油粘度數(shù)值，是選擇合適的潤(rùn)滑脂應(yīng)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)耐高低溫性能的一方面。驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸承的低溫極限一般在-40℃～-50℃，但高溫環(huán)境溫度不算太高，一般在90℃左右，據(jù)此可以推測(cè)出軸承最高溫度。因此，應(yīng)選擇粘溫性能好且低溫性能好的潤(rùn)滑脂。

 （2）稠化劑。潤(rùn)滑脂良好的抗剪切能力和良好的分油能力有利于高速潤(rùn)滑脂發(fā)揮性能，這取決于稠化劑的性能和結(jié)構(gòu)。軸承高速運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)稠化劑纖維結(jié)構(gòu)劇烈剪切，破壞，潤(rùn)滑脂剪切變稀，因此應(yīng)選用較硬和高分油率的潤(rùn)滑脂。

 （3）添加劑。軸承急加速急減速的特性，使得潤(rùn)滑脂受到更多的沖擊和攪拌，對(duì)潤(rùn)滑脂壽命產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，要求潤(rùn)滑脂應(yīng)有高活性添加劑，另外可選擇極壓添加劑，雖然軸承所受徑向負(fù)荷并不大，但由于它可優(yōu)化運(yùn)動(dòng)表面的承載能力，在一定程度上可以為潤(rùn)滑脂提供更長(zhǎng)的服務(wù)壽命。

 有人提出，電腐蝕也是一種軸承失效形式，但目前在驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸承發(fā)生的這種失效還不多見(jiàn)，但這種失效的應(yīng)對(duì)是從潤(rùn)滑脂添加劑選擇導(dǎo)電材質(zhì)，但實(shí)際添加后有噪音升高的風(fēng)險(xiǎn)。潤(rùn)滑脂的選擇最終通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。

 03、密封材料

目前用密封膠圈和防塵蓋的都有，以防塵蓋居多，非接觸式密封對(duì)漏脂要求不高，周圍環(huán)境清潔的工況是適用的。另一方面，膠圈材質(zhì)的選擇也成為關(guān)鍵，從膠圈材質(zhì)的耐磨性與潤(rùn)滑脂的兼容性上考慮，當(dāng)然在滿足性能的前提下，同時(shí)要考慮成本。

 04、保持架材料

目前乘用車驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速國(guó)內(nèi)一般在11000～14000rpm，而國(guó)外已經(jīng)到16000～20000rpm。目前市面上鋼制和尼龍保持架二者兼有，鋼制浪形保持架強(qiáng)度高，且高低溫適應(yīng)性較好。但不可否認(rèn)，它與鋼球摩擦系數(shù)較高，不利于軸承更高轉(zhuǎn)速的運(yùn)行。而尼龍保持架因優(yōu)越的自潤(rùn)滑性能，與鋼球很低的摩擦系數(shù)，更適于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)，普通PA66或PA46都有相應(yīng)的耐溫極限，但目前驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸承環(huán)境溫度也還在其應(yīng)用范圍內(nèi)，否則，要考慮其他更高耐溫材質(zhì)。因此，在保持架材料的選擇上，要根據(jù)具體使用工況而定。

 05、軸承常用的九大潤(rùn)滑方法

 1）手動(dòng)潤(rùn)滑油

在發(fā)現(xiàn)軸承的潤(rùn)滑油不足時(shí)，適時(shí)用加油器供油，這是最原始的方法。這種方法難以保持油量一定，因疏忽而忘記加油的危險(xiǎn)較大，通常只用于輕載、低速或間歇運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。最好在加油孔上設(shè)置防塵蓋或球閥，并用毛氈、棉、毛等作過(guò)濾裝置。