Industria automotriz

Como campo de aplicación de rodamientos importante, la industria automotriz se puede dividir en rodamientos de motor, rodamientos de sistemas de transmisión, rodamientos de sistemas de dirección y rodamientos de aire acondicionado según la ubicación de instalación. Luego se puede subdividir en varios componentes de los sistemas anteriores, como motores, embragues, transmisiones, etc. Las cajas, cajas de cambios, etc., se utilizan ampliamente. Por lo tanto, los cambios en el sentimiento del mercado de la industria automotriz, la producción y las ventas generales y las condiciones de oferta y demanda pueden tener un mayor impacto en la industria de los rodamientos.

Los fabricantes de autopartes se caracterizan por su profesionalismo, independencia y operaciones globalizadas. Después de un desarrollo a largo plazo, en la industria de autopartes en los países desarrollados han surgido varias empresas de renombre mundial con tecnología sólida, capital suficiente y gran escala, principalmente en Japón. , Estados Unidos y Alemania, ocupan la principal cuota de mercado de productos de gama media a alta, logran mejores ingresos y la dirección de desarrollo de la industria. Estas empresas han adoptado estrategias competitivas diferenciadas para posicionarse en campos segmentados, como Bosch y Continental en el campo de los sistemas de frenado para automóviles, y ZF y Aisin en el campo de las transmisiones.

Con la expansión del mercado del automóvil y el rápido crecimiento de las adquisiciones globales, el sistema de suministro de la industria de autopartes de mi país ha mejorado gradualmente. Mi país se ha integrado profundamente en el sistema de la cadena de suministro global y se ha convertido en una importante base de producción y suministro. Según la "Lista de los 100 principales proveedores mundiales de repuestos para automóviles de 2022" publicada por "Automotive News", Japón, Estados Unidos y Alemania tienen 22, 21 y 18 empresas en la lista respectivamente, y mi país tiene 10 empresas en la lista. .

①Dispositivo de alimentación (componentes)

Caso: alternador, turbocompresor, etc.

②Dispositivo de dirección (componente)

Caso: mecanismo de dirección, bomba, etc.

③Dispositivo de transmisión de energía (componente)

Caso: transmisión, engranaje diferencial, etc.

④Dispositivo de viaje (piezas)

Caso: ruedas, suspensión, etc.

El número de rodamientos utilizados en los automóviles de alta gama puede llegar a unos 150.

Todos estos rodamientos juegan un papel importante.

Si no hay cojinetes en el automóvil, los componentes no girarán suavemente, consumirán más energía y las piezas que soportan la rotación pronto fallarán, lo que provocará que el automóvil no pueda funcionar de manera segura y cómoda.

Debido a la amplia gama de usos, se determina la diversidad y complejidad de las variedades de rodamientos. La industria de fabricación de rodamientos es una industria de fabricación de piezas básicas de precisión. Su precisión se mide en 0,001 mm, mientras que la tolerancia de fabricación de piezas mecánicas ordinarias es generalmente de sólo 0,01 mm.​

Los conjuntos de componentes que utilizan rodamientos en automóviles incluyen motores, generadores, bombas de agua, embragues, transmisiones, diferenciales, mecanismos de dirección, aires acondicionados, etc. Los principales tipos de rodamientos son pequeños rodamientos rígidos de bolas, rodamientos de rodillos cónicos, rodamientos de rodillos cilíndricos, rodamientos angulares. rodamientos de bolas de contacto y rodamientos de agujas. Las proporciones coincidentes de varios tipos de rodamientos son 27% rodamientos rígidos de bolas, 23% rodamientos cónicos, 15% rodamientos de agujas, 6% rodamientos para bombas de agua, 5% rodamientos de rodillos cilíndricos y 24% otros rodamientos.​

Los conjuntos de componentes que utilizan rodamientos en vehículos comerciales incluyen bombas de agua, transmisiones, ejes de transmisión, generadores, diferenciales, cubos de ruedas delanteras y traseras, sistemas de dirección, etc. Los principales tipos de rodamientos incluyen rodamientos de rodillos cónicos, rodamientos rígidos de bolas, rodamientos de agujas, y rodamientos de rodillos cilíndricos.

Los vehículos eléctricos de nueva energía son vehículos ecológicos, ecológicos y de energía cero emisiones que el país ha defendido y desarrollado en los últimos años. Los motores de propulsión, las baterías y los controladores son los componentes centrales de los vehículos de nuevas energías y el corazón de los vehículos de nuevas energías.
Los rodamientos son piezas giratorias de los motores de accionamiento. Alta velocidad, alta temperatura, arranques y paradas frecuentes y el impacto son las principales condiciones de trabajo de los motores de accionamiento de vehículos eléctricos. Hemos desarrollado una serie de rodamientos rígidos de bolas sellados que pueden adaptarse a estas condiciones de trabajo para cumplir con los requisitos de autobuses híbridos, autobuses eléctricos puros, turismos eléctricos puros, miniautos eléctricos puros y otras series de motores de propulsión de vehículos de nueva energía. y son ampliamente utilizados en el mercado. Las características de diseño y aplicación de los rodamientos de motor son las siguientes:

Los rodamientos son piezas giratorias de los motores de accionamiento. Alta velocidad, alta temperatura, arranques y paradas frecuentes y el impacto son las principales condiciones de trabajo de los motores de accionamiento de vehículos eléctricos. El diseño de los nuevos rodamientos de motor de accionamiento energético tiene en cuenta condiciones tales como un buen rendimiento de sellado, rendimiento a alta temperatura, rendimiento a baja temperatura, rendimiento de arranque y parada repetidos, cierta carga de impacto axial, etc., optimiza la estructura interna del producto y considera completamente los materiales de los rodamientos, el tratamiento térmico y la precisión del mecanizado. , grasa y coordinación de instalación en el producto, lo que mejora enormemente el rendimiento del producto y la velocidad límite puede alcanzar más de 1,5 veces la velocidad de los rodamientos convencionales.

(1) Velocidad

La velocidad de operación afecta tanto la vida útil del rodamiento como de la grasa. Por lo tanto, al seleccionar un rodamiento se deben considerar el tamaño del rodamiento, el tipo de jaula, el método de lubricación, el juego y el tipo de sello. La velocidad utilizada actualmente en los motores de propulsión de vehículos de nueva energía puede alcanzar hasta 18.000 rpm y el valor dmn puede alcanzar más de 800.000.

(2) Medio ambiente

En ambientes con humedad, baja temperatura, alta temperatura y mucho barro, agua y polvo, el material de sellado y sellado es particularmente importante. Es necesario considerar el impacto del sellado sobre el producto; es necesario evitar que las fugas de lubricante causen contaminación al medio ambiente y a los productos. Al mismo tiempo, la fuga de grasa provocará que el rodamiento se quede sin aceite y afectará la vida útil del rodamiento.

(3) Temperatura

La temperatura de los rodamientos es uno de los principales factores que afectan la vida útil de la máquina. Cuando la diferencia de temperatura de funcionamiento entre la temperatura ambiente y la temperatura del rodamiento es grande, el rodamiento producirá un gradiente de temperatura. Si el gradiente de temperatura es grande, verifique el juego interno del rodamiento para evitar daños innecesarios al rodamiento.

(4) Precisión de rumbo

El nivel de precisión de los rodamientos de motores de vehículos de nueva energía alcanza el nivel P6, los parámetros internos pueden alcanzar P5 y tienen una estabilidad rotacional extremadamente alta y un rendimiento de bajo ruido (el nivel de ruido puede alcanzar Z3).

Los rodamientos para vehículos eléctricos logran avances

El paso de un motor de combustión interna a un motor eléctrico, y de un depósito de combustible a una batería, no es algo que se produzca de la noche a la mañana: la aparición de los vehículos eléctricos exige que reconsideremos el diseño de todas las piezas del automóvil.

Por ejemplo, se necesitan rodamientos de alto rendimiento para que un motor que gira a 30.000 rpm pueda mantener el ritmo de la alta velocidad. La tecnología de los rodamientos está cambiando para adaptarse a las demandas de los vehículos eléctricos, y los proveedores buscan proporcionar a los OEM componentes más resistentes y duraderos.

¿Cuáles son los principales avances en la optimización de rodamientos? ¿Cómo mejoran el rendimiento motor?

Los fabricantes de equipos originales exigen mejoras significativas en calidad y rendimiento para poder ofrecer vehículos eléctricos fiables a sus clientes. Como resultado, los proveedores están rediseñando los cojinetes y las jaulas de polímero para que toda la unidad pueda soportar las velocidades, aceleraciones y temperaturas más altas que caracterizan el funcionamiento del motor.

Además, velocidades más altas requieren un lubricante más eficiente y que pueda mantener su viscosidad y ser de alta calidad.

Al respecto, el Dr. Farrukh Qureshi, investigador técnico de Lubrizol, dijo que “dependiendo de la configuración y el diseño del vehículo, habrá varias configuraciones de transmisión”.

“Si el motor está incrustado en la transmisión o eje y sumergido en aceite lubricante, la conductividad eléctrica y térmica del fluido será muy importante. Sin embargo, existe una falta de consenso entre los fabricantes de equipos originales sobre los objetivos de conductividad eléctrica y térmica”.

Y añadió: “También es importante la protección contra la fricción y el desgaste de engranajes, cojinetes y sellos. Las velocidades de salida del motor pueden exceder las 25.000 rpm, lo que requiere una lubricación adecuada de los cojinetes, sellos y otros componentes relevantes”.

Rodamientos cerámicos híbridos

Los rodamientos de acero son actualmente el estándar industrial para motores eléctricos. Sin embargo, a pesar de la alta eficiencia del motor y del inversor, una característica que afecta a los rodamientos de acero tradicionales es la conmutación de voltaje de alta frecuencia del inversor, que puede crear fugas de corriente, especialmente a altas velocidades del motor. Esta corriente a veces fluye a través del rodamiento real, provocando picaduras en la superficie y, poco después, una falla catastrófica del componente.

Anders Thormann de CeramicSpeed ​​dijo: “El flujo de corriente a través de los rodamientos también puede crear microsoldaduras en el paso de los elementos rodantes a las pistas, debilitando el acero y dañando las pistas, un fenómeno conocido como corrosión galvánica. Una gran cantidad de convertidores de frecuencia funcionan a frecuencias más altas. Operar a frecuencias acelera enormemente este problema y, por lo tanto, crea voltajes de modo común que son difíciles de aislar con precisión debido a la alta frecuencia.

Aquí es donde entran en juego las ventajas de los rodamientos híbridos o cerámicos porque no conducen la electricidad.

Debido a sus propiedades de aislamiento galvánico, los rodamientos híbridos son un 40 % menos densos que los rodamientos de acero. Esto les permite operar a temperaturas más bajas, requerir menos lubricación y durar hasta diez veces más que los rodamientos de acero.

Según un estudio del Instituto Danés de Tecnología (DTI), debido a la fricción reducida de los rodamientos híbridos cerámicos, las temperaturas de funcionamiento pueden ser de 10 a 40 Kelvin más bajas que las de los rodamientos estándar equivalentes en el mismo motor. Esto da como resultado una vida útil más larga para la grasa, los cojinetes y los motores.

Thormann dijo: "Los rodamientos híbridos cerámicos no se ven afectados por ningún flujo de corriente porque la resistividad del material cerámico es mayor que la del aire, lo que resulta en una distancia de aislamiento efectiva igual a todo el diámetro de la bola. A diferencia de los recubrimientos que están aislados con 0,1 mm de "El aislamiento en los rodamientos marca una gran diferencia. Así de simple: problema resuelto".

Desafíos que plantean los motores de accionamiento a los cojinetes del motor

Para los rodamientos de motor utilizados en motores industriales en general, la industria nacional de rodamientos ha seguido desarrollándose. Con la mejora del nivel teórico del diseño de rodamientos, el avance de la tecnología de materiales de acero para rodamientos, la mejora de los equipos de procesamiento de férulas y el nivel tecnológico, el nivel de fabricación de bolas de acero ha aumentado. , ha reemplazado las importaciones y ha ocupado el principal mercado interno, pero las características del amplio rango de velocidad, el gran par de arranque, la alta densidad de potencia y la alta eficiencia del motor de accionamiento del automóvil lo hacen adecuado para alta velocidad, temperatura alta y baja, durabilidad, estabilidad, y fiabilidad de los rodamientos. En la actualidad, los rodamientos nacionales para motores de vehículos de nueva energía todavía dependen principalmente de las importaciones.

1. Velocidad: La velocidad del motor impulsor es de hasta 20.000 r/min y el rodamiento dm. El valor n alcanza más de 800.000, que es mucho mayor que la velocidad de los motores industriales ordinarios.

2. Temperatura: -40~150 ℃, el rodamiento funciona de manera estable sin silbar; la temperatura de funcionamiento a largo plazo es de 110~120 ℃; la temperatura de arranque en áreas frías es de -30~-20°C, el par de arranque es pequeño y el ruido es bajo.​

3. Lubricación: Se requiere que la grasa tenga rendimiento a baja temperatura, resistencia a altas temperaturas, resistencia a vibraciones, ahorro de energía, alta eficiencia y larga vida útil.

4. Vibración y ruido: Para garantizar la comodidad del automóvil, el nivel de vibración y ruido del motor debe ser bajo para garantizar el silencio en el automóvil.

A medida que aumentan las ventas de vehículos de nueva energía, la demanda del mercado de motores de propulsión aumenta rápidamente. Se prevé que el mercado mundial de motores de propulsión alcanzará los 4.400 millones de dólares en 2020.

Los motores de propulsión de vehículos de nueva energía requieren cojinetes especiales. En comparación con los vehículos tradicionales, los vehículos de nueva energía requieren que los motores tengan una velocidad límite alta, se adapten a requisitos de baja temperatura de -40 °C y de alta temperatura de más de 150 °C, y requieren rodamientos con funciones de mantenimiento para adaptarse a impactos axiales. causado por arranques y paradas frecuentes.

El mercado de rodamientos especiales para vehículos de nueva energía está en auge, lo que plantea graves desafíos a la industria de rodamientos de mi país. Yu Zhizheng, ingeniero senior de nivel investigador de Beijing Automotive Group Co., Ltd., y Chen Guangzhou, secretario general del Comité Asesor de la Industria Automotriz de China, coincidieron en que la industria de rodamientos de mi país debe afrontar este desafío, desarrollar y producir activamente productos especiales. rodamientos para vehículos de nueva energía y tomar la iniciativa en la competencia del mercado.