Cookie-k az SKF webhelyén

Az SKF cookie-kat használ arra, hogy webhelyei tartalmát minél jobban összehangolja a látogatók preferenciáival - ilyen például a választott ország és nyelv.

cookie_information_popup_text_2[125]

A testre szabott és hibrid csapágyak alapvető problémákat oldanak meg az elektromos járművekben

  • Történet

    2019 május 17, 16:00 CEST

    Az elektromos és hibrid járművek hajtásláncaiban használt elektromos motorok nagy fordulatszáma miatt egyedi csapágyakra van szükség. A speciális üzemi feltételek kezelésére a kerámiagolyókkal ellátott csapágyak a legmegfelelőbbek - mondta Anthony Simonin, az SKF EV és HEV Kompetencia Központ igazgatója.

    Svédország, Göteborg, 2019. május 17.: Első ránézésre úgy tűnhet, hogy nem sok különbség van a hagyományos, belső égésű motor által meghajtott autók, és az azokat egyre nagyobb mértékben felváltó elektromos és hibrid járművek (EV és HEV) között.

    Azonban a karosszéria alatt hatalmas szakadék tátong a kettő között, és a legalapvetőbb különbséget a hajtáslánc jelenti. Az elektromos járművek esetében erős villanymotorok biztosítják a teljesítményt. A működésüket, valamint a jármű többi részéhez való kapcsolódásukat biztosító kritikus alkatrészeket - például a csapágyakat - ehhez az új környezethez kell alakítani és optimalizálni.

    A motornak például nagyon magas fordulatszámon kell működnie, sokkal gyorsabban, mint egy hagyományos ipari alkalmazás esetében. Ez azt jelenti, hogy a motorban lévő csapágyaknak képesnek kell lenniük megbirkózni ezzel a magas fordulatszámmal anélkül, hogy meghibásodnának. Általában ezt a hagyományos acél golyóscsapágyak átalakításával, például a kosár újratervezésével és speciális kenőzsír használatával oldják meg.

    Egy tipikus EV akár négy motorral is rendelkezhet, ha mindegyik külön kerékhez van csatlakoztatva. Ezek a motorok 30 000 fordulat/perc fordulatszámon működnek, ami körülbelül háromszorosa egy tipikus ipari motor fordulatszámának. Ez hatalmas megterhelést jelent a motor belső csapágyai számára, ezért ezeket a csapágyakat ki kell cserélni vagy át kell alakítani.

    Az átalakítás egyik módja lehet a csapágy és a polimer kosár újratervezése, az eredeti kivitel módosításával. Ez biztosítja, hogy a teljes csapágy-elrendezés ellenálljon az ilyen alkalmazásokban fellépő nagyobb fordulatszámnak, gyorsulásnak és hőmérsékletnek.

    Emellett a magasabb fordulatszám hatékonyabb kenést is igényel. Ilyenkor speciális kenőzsírokra van szükség, amelyek megtartják a viszkozitásukat, így magasabb fordulatszámon és hőmérsékleteken is hatékony kenést biztosítanak.

    Bár az elektromos motor egy frekvenciaváltóval kombinálva nagy hatékonyságot biztosít, azonban előtérbe kerül egy olyan körülmény, amely hatással lehet a hagyományos acél csapágyakra. Ez pedig nem más, mint a frekvenciaváltó által létrehozott nagyfrekvenciájú feszültség miatt kialakuló áramszivárgás. Az áram átszivárog a csapágyakon (ívhúzás). Ez olyan problémákat okozhat - például a felület kipattogzódását -, amelyek katasztrofális meghibásodáshoz vezethetnek.

    Bizonyos értelemben a problémát a motor leghatékonyabb működtetése okozza: a motor fordulatszámának emelése növeli a teljesítményt és a hatékonyságot anélkül, hogy növelné az áramfogyasztást vagy a nyomatékot. A fordulatszám növelése azonban növeli a feszültség frekvenciáját, ami elektromos kisüléshez vezet.

    Erre a problémára a logikus megoldás az, hogy természetes szigetelőképességű golyóscsapágyat kell használni, amelyik nem vezeti az áramot.

    Kerámiagolyók
    A probléma megoldásának jól bevált módja a hagyományos acélgolyók lecserélése kerámiagolyókra - úgynevezett hibrid csapágy létrehozása -, mivel a kerámiagolyók természetes szigetelőképességgel rendelkeznek. Mindazonáltal az elektromos járművek tervezői közül - főleg a magas költségek miatt - csak kevesen tervezik be a hibrid csapágyakat a járművekbe.

    Az SKF becslései szerint ezekben az alkalmazásokban a csapágyaknak csak kb. 5%-a hibrid csapágy. Jellemzően ezeket a hibrid csapágyakat csak az acél csapágyak meghibásodását követően szerelik be. Nagyon kevés EV-tervező írja elő a hibrid csapágyak használatát az eredeti tervekben, azonban úgy látjuk, hogy ez kezd megváltozni.

    A tervezők eredetileg főleg azért nem terveznek a járművekbe hibrid csapágyakat, mert nem tudják megindokolni a többletköltséget. Általában nem tudják megbecsülni a hagyományos csapágyak meghibásodásának időpontját, ezért inkább a „meghibásodásig történő működtetés” megközelítést választják.

    Néhány nagyobb EV-gyártó azonban korszerű szimulációs szoftvert használ a csapágyak pontos üzemi feltételeinek modellezésére. Ez a szoftver lehetőséget biztosít arra, hogy előrelássák és számszerűsítsék az áramszivárgás mértékét, valamint annak valószínű hatását a csapágyakra. Ha pénzügyileg jobban megéri, akkor a hagyományos acél csapágyakat hibrid csapágyakkal helyettesítik. Körülbelül öt évvel ezelőtt a hibrid csapágyak még ritkán szerepeltek az eredeti tervekben. Mostanra ez egyre gyakoribbá vált, és valószínűleg a jövőben további növekedés tapasztalható majd.

    A hagyományos acél csapágyak hibrid csapágyakra történő cseréje általában fájdalommentes eljárás, mivel a két csapágytípus azonos méretekkel rendelkezik. Ezzel egy időben a kosár és a kenőzsír tekintetében szükséges módosításokat sem kell külön elvégezni.

    A kerámiagolyók a szigetelőképesség mellett más előnyökkel is rendelkeznek: az acél csapágyakhoz viszonyítva a hibrid csapágyak akár tízszeres üzemi élettartamot is elérhetnek, kevesebb kenést igényelnek, és a 40%-kal alacsonyabb sűrűségüknek köszönhetően alacsonyabb üzemi hőmérsékleten képesek működni. Ezek az előnyök bizonyos szempontból magyarázatot adnak a magasabb költségekre.

    Az SKF hibrid csapágyainak az egyik prémium felhasználója egy autóipari ügyfél, aki 2014-ben elsőként írta elő az SKF hibrid csapágyak használatát.

    A hibrid csapágyak amellett, hogy ellenállnak az ívhúzás hatásainak, a kisebb tömegüknek és a nagyobb szilárdságuknak köszönhetően nagyobb hatékonysággal működnek. Összességében elmondható, hogy a magasabb hatékonyság elősegíti, hogy elektromos járművek tovább közlekedhessenek egy feltöltéssel, és ez kulcsfontosságú kritérium a sikerhez a hagyományos autókkal szembeni versenyben.

    A jövő útja
    Vitathatatlan tény, hogy a hibrid csapágyak drágák. Az SKF-nél kutatjuk az alternatív megoldásokat, és keressük az utat, hogyan lehet megakadályozni a csapágyak elektromos áram okozta károsodását a kerámiagolyók használata nélkül.

    A megoldás az, hogy más utat kell biztosítani az áram számára, hogy ne haladjon át a csapágyon, és ne károsítsa azt. Jelenleg ez a technológia fejlesztés alatt áll, így még nem szolgálhatunk konkrét részletekkel.

    Az új technológia kifejlesztésének más oka is van: hatalmas előnyük ellenére a kerámiagolyók nem oldják meg teljesen az áramszivárgás problémáját. Habár ellenállnak a felületi károsodást okozó hatásoknak, az áram azonban továbbra is eljut a sebességváltóhoz, és ott károsíthatja például a bordástengely-kötést. Az év végén bemutatásra kerülő új fejlesztésünk várhatóan megoldja ezt a problémát, ugyanakkor a hibrid csapágy használatánál olcsóbb megoldást biztosít.

    Az SKF testre szabott megoldásokat kínál a problémákra, de semmilyen konkrét technológia mellett nem kötelezi el magát. Jelenleg a hibrid csapágyak alkalmazása jelenti a legjobb módszert az elektromos járművekben tapasztalható áramszivárgás problémájának leküzdésére; hamarosan pedig rendelkezésre áll majd egy új technológia ugyanerre a problémára, de alacsonyabb áron.

    Az SKF a legtöbb EV-gyártó számára szállít termékeket, többek között csapágyakat. Tehát már alaposan megismertük ezeket az alkalmazásokat, és tudjuk, hogyan oldjuk meg a felmerülő problémákat.

    A jövőben az EV-gyártók közül néhányan valószínűleg teljes mértékben le tudják majd küzdeni az áramszivárgás problémáját. Ahol a teljes rendszer megtervezéséért a gyártó a felelős - ahogy az néhány nagyobb gyártó esetében történik -, ott képesek lesznek már a tervezőasztalon kiküszöbölni a problémát.

    Azonban ezt azok a gyártók nem tudják majd megoldani, akik csak a motort tervezik meg, és a többi részegységet, például a vezérlőegységet és a sebességváltót külső partnertől szerzik be. Nekik továbbra is különböző megoldásokat - például hibrid csapágyakat - kell majd alkalmazniuk.

    Az elektromos járművek készen állnak arra, hogy részt vegyenek a közlekedésben. Bár jelenleg a piac viszonylag kis részét teszik ki, azonban létfontosságú, hogy a lehető leghatékonyabbá és megbízhatóbbá tegyük ezeket a járműveket. A különböző alkatrészek - például a csapágyak - továbbfejlesztése elősegíti a nagyobb piaci részesedés megszerzését.

    Sajtóközlemény az idei Nemzetközi Elektromos Jármű Szimpóziumon (EVS 32) való részvételről: 
    Az SKF bemutatja az elektromos járművekhez kifejlesztett korszerű csapágy-technológiáját

    SKF AB
    (publ)

    További információt a következő elérhetőségeken kérhet:
    Sajtókapcsolat: Sabine Hergenröder, +46 31-337 6418; +46 705 77 64 18;
    sabine.hergenroder@skf.com

    Az SKF küldetése, hogy vitathatatlan vezető szerepet töltsön be a csapágyak piacán. Az SKF forgó berendezésekkel kapcsolatos megoldásokat kínál, beleértve a csapágyakat, a tömítéseket, a kenést, az állapotfelügyeletet és a karbantartási szolgáltatásokat. Az SKF a világ több mint 130 országában 17 000 viszonteladóval képviselteti magát. A cég éves bevétele 2018-ban 85 713 millió svéd korona, alkalmazottainak száma pedig 44 428 fő volt. www.skf.com

    ® SKF az SKF Csoport bejegyzett védjegye.

  • Kép

Sajtóanyag letöltése

Sajtóanyag (8.5 MB)

SKF logo