轴承板单元的优势

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    2016年11月09日 14:00 CET

    斯凯孚(SKF)动力传动系统全球业务发展经理 Sylvain Bussit 表示,新颖的轴承设计方法为现代汽车变速箱系统中的各种包装、装配、效率和性能挑战提供了有效的解决方案。

    汽车变速箱轴承必须满足许多苛刻的目标: 需要能承受重载、要提供超过 300,000 km 的使用寿命、足够坚固以承受恶劣的工况、刚度足够好以最小化NVH(噪声、振动与声振粗糙度)。 与此同时,变速箱制造商还期望其尺寸紧凑、摩擦低,以减少二氧化碳的排放,同时还要具有成本效益并且全球供货。 这些需求促成了轴承系统设计采用全新的方法。

    在传统变速箱设计中,轴的每端都安装了预紧的圆锥滚子轴承。 这种配置拥有高承载能力和轴向刚度的优势,但是在装配过程中必须测量和调节轴承预紧,而预紧对运行时的零件热膨胀很敏感。

    越来越流行的趋势是采用固定-非固定轴承配置,在其中轴的一端安装深沟球轴承承受部分径向载荷和所有的轴向载荷, 圆柱滚子轴承承载轴另一端的径向载荷。 该设计不受热膨胀的影响, 也可以减少摩擦,在一个典型的 6 速手动变速箱中,每公里可减少多达 3 g 的 二氧化碳 排放。 其缺点是深沟球轴承总承载能力下降以及轴向刚度减少。

    更改变速箱中轴承的安装方式可提高轴向刚度。 按照传统方式,这可以通过在轴承外圈上组合使用卡环和法兰完成。 然而这种方法存在许多缺陷, 为了容易装配而存在的公差意味着轴承可能在运行时窜动,车辆从驾驶转向滑行时,轴向力会从法兰移到卡环。

    该窜动可能影响齿轮啮合的效率,降低啮合精度并导致 NVH 问题。 该设计可让轴承外圈在轴座内旋转,尤其当热膨胀系数中的差异例如铝制壳体的膨胀超过轴承钢时。 传统方法也会导致装配中产生问题,因为卡环的安装既复杂又耗时。

    可以克服许多此类限制的新方法就是使用轴承板单元。 轴承板单元通常由板材制成,由一块在轴承一边支撑外圈的板组成,板上有许多螺纹孔,用于固定变速箱底座。 在安装时,使用紧固螺栓将轴承拉进到轴承座中。 由此产生的压紧力确保轴承外圈无法旋转,同时将径向载荷直接从轴承传递至轴承座。

    轴承板材料和加工的高精度设计加上恰当的紧固设计将轴承牢牢地固定在壳体中,并防止由于轴向载荷而产生的窜动。 好处就是更牢固、更安静、更有效和更长的寿命。

    轴承板在工厂中还有更多优势。 轴承交付时已经预安装在轴承板内,这就代表只需将一个部件压入轴上并正常紧固即可。 在装配过程中,板在轴承上可以自由旋转,但可以通过锁扣设计固定两个板之间的方位,或配合变速箱壳体中的导向缺口防止板转动。 某些轴承板单元专为同时支撑两个轴承而设计,它们被同时压入啮合状态的齿轮箱轴上。 采用以上方法精确安装轴承板后,可从壳体外部盲装锁紧轴承板,即实现了一个简单的自动化过程。

    轴承座单元是轴承板设计的进一步发展。 在此设计中,轴承被固定在轴承座中。轴承座可由板材或铸件制成,具体用什么材料取决于载荷要求。 轴承和变速箱壳体之间没有直接的配合,所有载荷通过轴承座传递。 轴承座单元可用于替代固定端轴承,或用作较长轴的中间支撑。 轴承座单元具有轴承板的所有装配和性能优势,同时也简化了变速箱壳体设计并实现更紧凑的变速箱配置。

    瑞典斯凯孚
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