基于先進(jìn)軸承技術(shù)的重型載貨車車輪系統(tǒng)燃油效率提高

商用車輪端系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計在過去的50年里變化很小,當(dāng)前用于R-驅(qū)動和拖車輪端系統(tǒng)設(shè)計的軸承產(chǎn)生于1920～1960年的設(shè)計，且設(shè)計方法基本保持不變。同一時期，廣義的軸承設(shè)計、制造能力及材料科學(xué)等都取得了可觀的進(jìn)展。這些進(jìn)展使得大幅增加軸承負(fù)荷能力、提高效能成為可能。

政府排放法規(guī)和對載貨車車隊燃油消耗改進(jìn)的需求推進(jìn)了軸端系統(tǒng)的重新設(shè)計。EPA和NHTSA標(biāo)準(zhǔn)要求，2017年相比2010年重型拖車排放量與燃油消耗量基準(zhǔn)均要降低23%。

總結(jié)了當(dāng)前軸端軸承設(shè)計的發(fā)展歷史，并提出設(shè)計輕量、冷卻運(yùn)行、更為高效的軸端軸承的可能性，以滿足當(dāng)前新工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計、建模方法，對模型改進(jìn)進(jìn)行分析、優(yōu)化設(shè)計。相關(guān)物理測試表明，新的軸承設(shè)計能夠在減輕質(zhì)量的同時提高效能。

過去技術(shù)獨(dú)創(chuàng)和工藝改進(jìn)提高了軸承質(zhì)量和一致性。煉鋼工藝的改進(jìn)使得鋼質(zhì)量得以改善，其雜質(zhì)減少，明顯提升了軸承疲勞壽命特性。這些改進(jìn)加之新的軸承壽命測試儀器，使得軸承承載能力大幅提高。

功率密度的概念可以應(yīng)用于當(dāng)前幾種商用車軸承設(shè)計。高容量特性使得小巧、輕量軸承設(shè)計成為可能，這種軸承同時具有更好的疲勞特性。數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前用于R-驅(qū)動主軸上的594A-592A軸承可以進(jìn)行重新設(shè)計，其質(zhì)量可減為當(dāng)前質(zhì)量的56%。

用于P-主軸位置的HM518445-HM518410軸承進(jìn)行重新設(shè)計后，其質(zhì)量可減為當(dāng)前質(zhì)量的40%。軸承尺寸的減小使主軸和輪轂的質(zhì)量得以額外減輕。

先進(jìn)的工業(yè)設(shè)計理念有助于節(jié)能軸承的設(shè)計。Timken節(jié)能軸承改善了軸承幾何特性和表面光滑度，并進(jìn)行了扭矩測試。測試數(shù)據(jù)表明，相比其它工業(yè)軸承，這種軸承在質(zhì)量減輕40%時，其扭矩僅減少20%，此外這種功率密集型軸承在比標(biāo)準(zhǔn)軸承工作溫度低12.2℃的環(huán)境內(nèi)仍能工作。

Matt Zwick et al. SAE 2014-01-2230.

編譯：王迪