Motoryzacja - 13/06/2021
NSK - ultraszybkie łożyska kulkowe dla silników pojazdów elektrycznych
Firma NSK opracowała ultraszybkie łożysko kulkowe trzeciej generacji dla silników pojazdów elektrycznych (EV), które jest w stanie pracować z wydajnością obrotową rzędu 1,8 mln dmn (1). Nowe łożysko jest obecnie najszybszym na świecie łożyskiem kulkowym poprzecznym ze smarem stałym, przeznaczonym do zastosowań w pojazdach elektrycznych, które pozwala zwiększyć zasięg pojazdu i poprawić oszczędność energii. Dodatkowo łożysko pozwala na ograniczenie wymiarów silnika i komponentów w celu uzyskania większej przestrzeni we wnętrzu pojazdu.
Zgodnie z wymogami środowiskowymi oraz oczekiwaniami konsumentów producenci samochodów poszukują mniejszych i lżejszych części samochodowych, które pozwalają zwiększyć realny zasięg osiągany przy jednym ładowaniu. Producenci OEM pojazdów elektrycznych opracowują również szybsze silniki o wyższej mocy, działające z lepszą wydajnością.
W związku z tym łożyska stosowane w układach napędowych, zwłaszcza w silnikach elektrycznych, muszą spełniać wymagania odpowiednie dla coraz wyższych prędkości i osiągów.
Poprzednia (druga) generacja ultraszybkich łożysk kulkowych do silników EV osiągała wartość 1,4 mln dmn i stanowiła znaczący postęp w technologii konstrukcji koszyków łożysk oraz rozwiązań przeciwzatarciowych. Dzięki produktowi trzeciej generacji firma NSK dostosowała swoje rozwiązania do zapotrzebowania na łożyska zdolne do pracy z jeszcze wyższymi prędkościami.
Oprócz wydajności obrotowej rzędu 1,8 mln dmn (wzrost o 28,5 %) nowe łożysko posiada pierwszy na świecie koszyk, który wykorzystuje zalety techniki optymalizacji topologii. Dzięki zastosowaniu tego procesu możliwe było takie rozmieszczenie materiałów w przestrzeni projektowej, które pozwoliło zmaksymalizować wydajność produktu.
W przypadku nowej generacji łożysk optymalizacja topologii pomogła zmaksymalizować wytrzymałość i zminimalizować wagę, eliminując części, które nie poprawiały trwałości ani sztywności koszyka, a jednocześnie nową technikę wykorzystano do uzyskania kształtu koszyka zoptymalizowanego pod kątem wysokich prędkości obrotowych. Czas opracowania koszyka był bardzo krótki dzięki zastosowaniu najnowocześniejszej technologii symulacyjnej weryfikującej wydajność koszyka i kwestie produkcyjne.
W konstrukcji koszyka wykorzystano nowy materiał na bazie żywicy o wysokiej sztywności, który tłumi odkształcenia podczas szybkiego ruchu obrotowego skuteczniej niż materiały standardowe. Należy również zauważyć, że łożysko zostało wypełnione zastrzeżonym przez NSK smarem o zmniejszonej podatności na zbijanie się, co ogranicza wytwarzanie ciepła i przedłuża zarówno żywotność samego środka smarnego, jak i łożyska oraz zmniejsza ryzyko zatarcia. To właśnie połączenie specjalnego smaru NSK i nowo opracowanej konstrukcji koszyka umożliwia wysokowydajnemu łożysku kulkowemu poprzecznemu działanie przy wartości ponad 1,8 mln dmn.
Łożyska o takiej charakterystyce ułatwiają klientom opracowywanie i wdrażanie silników elektrycznych, które działają ze znacznie wyższymi prędkościami. Wyższa moc silnika przyczynia się do większej wydajności (zmniejszenia zużycia energii na jednostkę odległości), większego zasięgu pojazdu i poprawy komfortu użytkownika. Wyższe prędkości robocze ułatwiają również wykorzystanie mniejszych silników, zmniejszając w ten sposób masę pojazdu i zwiększając ilość miejsca dostępnego dla innych komponentów np. w celu instalacji większej liczby ogniw baterii lub uzyskania większego wnętrza pojazdu.
(1) dmn: Miara wydajności ruchu obrotowego łożyska. Iloczyn średnicy podziałowej łożyska (dm) i prędkości obrotowej (n).
Zdjęcie 1) Kombinacja specjalnego smaru NSK i nowo opracowanej konstrukcji koszyka umożliwia ultraszybkim łożyskom kulkowym dla silników EV działanie z wydajnością obrotową o wartości ponad 1,8 mln dmn.
Zdjęcie 2) Etapy konstrukcyjne realizowane przez NSK w celu optymalizacji koszyka nowej generacji łożysk.
1. Problem: Potencjalne odkształcenie koszyka łożyska spowodowane siłą odśrodkową. 2. Kształt roboczy: Maksymalizacja wytrzymałości i minimalizacja ciężaru koszyka. Usunięcie części nie przyczyniających się do zwiększenia trwałości lub sztywności. 3 Ostateczny kształt: Weryfikacja wydajności i uwarunkowań produkcyjnych. Optymalna konstrukcja i łatwość wykonania.
Udostępnij