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行業新聞

圓錐滾子軸承:重卡傳動技術升級的首選軸承

來源: 時間:2014-02-12 10:21:55 次數:

  作為車輛的核心系統,動力傳動系統的品質決定了整車的行駛性能。為了適應商用汽車嚴苛而復雜的使用工況,如重載、高速、高溫、振動沖擊等,圓錐滾子軸承憑借其自身的特點成為傳動系的首選軸承類型。
  作為摩擦管理和材料科學領域的佼佼者,鐵姆肯為全球商用汽車客戶提供的不僅僅是零部件,每一個Timken高性能圓錐滾子軸承都凝聚著鐵姆肯公司全球工程和技術支持,幫助設計者實現汽車系統的效率、可靠性和性能的最大化。鐵姆肯公司已憑借專業知識和雄厚實力成為重型汽車領域客戶技術升級進程中可信賴的合作伙伴。
  圓錐滾子軸承優勢明顯
  (1)可承受徑向和軸向復合載荷。在變速器、驅動橋、輪轂的工作中,復合載荷是最為常見的工況,特別是驅動橋中心的主動錐齒輪軸承受著較大的徑向和軸向載荷。
  (2)在載荷能力相同的前提下,圓錐滾子軸承的尺寸小于球軸承和圓柱滾子軸承。例如,在變速器中采用圓錐滾子軸承,有利于減小徑向尺寸和各軸的平行距,尤其是變速器的中心軸軸承(又稱口袋軸承),如果采用接觸角較小的圓錐滾子軸承,不僅可減小輸入軸的徑向尺寸,而且有利于減輕系統熱膨脹引起的軸承承載區減小的影響。
  (3)軸向游隙可調,軸承壽命得以優化。根據軸承壽命與游隙曲線關系圖(圖1),可以得知軸承的壽命與軸承游隙有著直接的關系。根據具體工況對游隙進行精確調整,有助于得到最佳的軸承使用壽命。
  (4)有利于提高軸承系統的剛性,降低噪聲。由于圓錐滾子軸承滾子為線接觸,可降低接觸應力,并且通過軸承游隙調整得到合適的系統預緊,從而大大提高系統剛性。例如,為保證橋中心內務齒輪嚙合正確、運轉平穩、降低噪聲,必須對圓錐滾子軸承施加適當的預緊以提高支撐剛度。
  (5)軸承滾道內部泵油潤滑效應。由于圓錐滾子軸承內部結構上有其特點,在運轉過程中,離心力可使潤滑油自動由滾子小端流向大端,既可以散熱,又可以不斷攜走滾道內部的雜質。
  (6)內外圈可分離,便于裝配。在安裝變速器和驅動橋時,在軸承安裝部位難以接近的場合,采用可分離式的圓錐滾子軸承,既容易實現軸的對中,又便于齒輪的嚙合調整。
  Timken軸承為重卡傳動系統首選軸承
  作為圓錐滾子軸承的發明者,100多年來鐵姆肯公司始終秉承質量、技術和創新的宗旨,不斷提升軸承的研發設計技術和制造品質。針對重型卡車等現代商用汽車的工作特點,鐵姆肯公司在圓錐滾子軸承的材料、制造工藝、內部優化設計、安裝等方面引入了先進的技術和環保理念,使得軸承在耐高溫、耐沖擊、耐雜質、節省燃料、便于安裝等方面的性能得到顯著提升。
  在軸承材料方面,鐵姆肯公司深知軸承材料對軸承性能和壽命至關重要,通過特殊冶煉工藝減少非金屬夾雜物,提高材料純凈度,研發了多種高級別的軸承鋼,從而有效延長軸承的疲勞壽命,以滿足汽車、航空、能源等工業領域的需求。
  在制造工藝方面,鐵姆肯公司的表面滲碳鋼軸承在車輛傳動系統中的優勢明顯。得益于其表面硬、芯部軟的特點,表面滲碳鋼軸承不僅具有高韌性,能夠承受更高的振動和沖擊載荷,而且軸承表面所具有的高殘余壓應力,更能提高滾道面的接觸疲勞強度和軸承耐雜質的能力,尤其適應齒輪系統的使用工況。
  此外,大量實際使用結果表明,鐵姆肯公司的表面滲碳鋼軸承可有效幫助客戶解決薄油膜厚度工況下的軸承使用問題。
  在優化技術方面,由于軸承在工作時不可避免地存在一定程度的偏心和邊緣載荷,造成軸承出現早期損壞,鐵姆肯公司特別采用MRD多段圓弧修型技術,以減少軸承在偏心應用中的局部應力集中。尤其是在懸臂式結構的驅動橋主減速器中,由于主動錐齒輪軸的結構布置特點和高載荷,使得靠近齒輪的軸承具有較大的形變,因此,鐵姆肯公司一方面通過軸承預緊減少形變量,另一方面采用MRD多段圓弧修型技術,對軸承內部滾道面進行特殊修型,以最大限度地減少應力集中。
  針對不斷提高的車輛傳動系軸承的使用要求,鐵姆肯公司開發出一系列新型軸承,以滿足用戶在節油、應對更嚴酷的工況方面的要求。Fuel-Efficient(FE)節油軸承(圖2)通過內部幾何結構、尺寸優化等特殊設計,不但可減小軸承系統的跨距布置,而且盡可能地降低了軸承內部摩擦轉矩,降低工作溫度,延長軸承和潤滑油的使用壽命。另一高功率密度設計——P900(TM)軸承,則在材料純凈度、滾道特殊修型、表面光潔度等方面進行全面提高和優化,使軸承更能適應車輛傳動系統的高載荷、高形變、高溫,低轉速、低潤滑油黏度的嚴苛工況。在驅動橋主減速器中,主動錐齒輪軸上的前端軸承(非齒輪端)如果采用鐵姆肯公司的密封一體式軸承(圖3),可減少齒輪軸密封面加工要求、縮小軸長度、減小摩擦轉矩和發熱量,并具有更好的防雜質與防漏油性能。
  此外,為便于客戶進行圓錐滾子軸承安裝時的游隙調整,鐵姆肯公司可根據用戶的實際情況,推薦特殊軸承選型和安裝方法。例如,選用內外圈座高特殊控制的高精度驅動橋主錐齒輪軸軸承,可成倍地減少軸承內圈之間隔圈的尺寸規格,從而提高組裝效率。在變速器、驅動橋主錐和輪轂中,采用Projecta- Set(TM)和Set—Right(TM)等游隙免調方法,不但可以提高生產效率,而且能避免不正確的游隙調整。尤其在商用車輪轂中, Set-Right(TM)免調游隙設計應用非常廣泛,相比傳統的緊退法,Set-Right(TM)具有安裝快速準確,通過負游隙預緊安裝提高輪轂系統的剛性、改善盤式制動性能等顯著優勢。
  幫助用戶輕松解決軸承使用中的各種問題
  準確、快速地進行軸承選型,不僅可以幫助設計人員提高工作效率,而且可以對樣機制造、測試提供前瞻性的理論分析依據,從而縮短新品研發周期,提高研發的經濟性和可靠性。軸承的壽命分析計算是軸承選型的決定性理論依據,但計算壽命和實際使用壽命往往相去甚遠的精確性問題一直困擾著設計人員。
  鐵姆肯公司的修正壽命L10a概念和軸承全系統分析技術解決了以往壽命修正系數考慮不全面、取值時又沒有認識到系數之間的關聯性問題,使軸承的壽命計算分析更加精確、更加符合實際情況。該計算理論綜合了軸承自身的參數和安裝參數,以及軸和軸承座材質等整個系統因素對軸承壽命的影響,不僅全面考慮了實際使用環境因素,而且通過專業的軸承選型分析軟件,對整個軸承工作系統進行分析計算,從而使上述壽命修正系數的取值更為準確、合理。全系統分析可按客戶需要提供詳盡的分析結果,包括為客戶自制零部件的設計提供參考。例如,某驅動橋主錐齒輪端軸承滾子載荷分布分析圖,詳見圖4。
  憑借多年的車輛行業經驗和對軸承應用技術的深入洞察,鐵姆肯公司為國內外眾多知名的重卡、客車和特種車輛等商用汽車生產商提供軸承應用解決方案。鐵姆肯公司將:臺金技術、軸承運行特征、潤滑、轉矩、噪聲、熱處理、先進的工藝理念和應用研發等融入為客戶提供的摩擦管理解決方案中,不斷研發出滿足客戶更高需求的創新技術、產品和服務,不僅幫助工程技術人員輕松解決軸承使用中的各種問題,提高車輛關鍵系統的可靠性和使用壽命,更能幫助客戶直面時間和工作環境的嚴峻考驗,以更低的運營成本創造更高的價值。a



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