1. El requisito de rotación a alta velocidad de los engranajes ▶ Situación actual. Los engranajes de alta velocidad se han adoptado ampliamente en los vehículos de nuevas energías, principalmente por su capacidad para transmitir potencia de forma estable a altas velocidades. Su aplicación abarca múltiples aspectos, como la selección de materiales, el diseño, la fabricación y la lubricación. La velocidad de los engranajes en los vehículos de nuevas energías ha evolucionado de 12 000 rpm a más de 20 000 rpm, y ahora tiende a superar las 30 000 rpm. El desarrollo de engranajes de alta velocidad ha incrementado los requisitos de diseño, selección de materiales y fabricación, especialmente en cuanto al control de la vida útil, la lubricación, la disipación de calor y el NVH (ruido, vibración y aspereza). ▶ Fiabilidad: El funcionamiento a alta velocidad acelera la fatiga por contacto de la superficie del diente, la fatiga por rozamiento y la concentración de tensiones, lo que provoca fallos prematuros en los engranajes. Actualmente, se seleccionan materiales como el 20MnCr5 para engranajes, que ofrecen mayor resistencia, mejor tenacidad y un tratamiento térmico y una procesabilidad superiores. Lubricación y disipación de calor: A altas velocidades de rotación, los engranajes experimentan velocidades lineales más altas, lo que genera una mayor generación de calor durante el engrane y dificulta la formación de una película de aceite, lo que aumenta el riesgo de fallos. Esto también plantea mayores desafíos en el diseño de engranajes, requiriendo especificaciones más estrictas en cuanto a propiedades antiaglomerantes, tasas de deslizamiento y velocidades lineales. Un perfil de diente bien diseñado es especialmente crucial, al igual que la selección de lubricantes y la lubricación proactiva de los engranajes. Equilibrado dinámico: A medida que aumenta la velocidad de rotación, el impacto de los factores de equilibrio dinámico en el NVH de los accionamientos eléctricos se intensifica gradualmente, y los requisitos de equilibrio dinámico para los componentes eje-diente se vuelven más estrictos. Actualmente, todos los componentes eje-diente incluyen requisitos de inspección de equilibrio dinámico. NVH de engranajes: La ampliación de los rangos de par, velocidad y frecuencia de rotación a altas velocidades de engranajes aumenta significativamente la complejidad del control de NVH. Esto plantea desafíos en la gestión de la excitación de los engranajes y las rutas de transmisión del vehículo, lo que requiere un diseño coordinado de los paquetes de sonido de los accionamientos eléctricos y del vehículo, junto con el aislamiento de vibraciones y ruido para las rutas estructurales. A velocidades más altas, los rangos de par y velocidad se amplían considerablemente, mientras que el rango de frecuencia de rotación correspondiente casi se duplica, lo que complica sustancialmente el control de NVH. Como resultado, los paquetes acústicos se han convertido en una característica estándar en los sistemas de accionamiento eléctrico. Fabricación de engranajes: Los requisitos de precisión para los engranajes son cada vez más estrictos. Actualmente, la industria está haciendo la transición de los grados 5-6 del estándar nacional a los grados 5 y superiores, lo que dificulta el proceso de fabricación. El requisito de altas relaciones de transmisión ▶ situación actual Con el desarrollo del rendimiento del motor, la velocidad máxima del motor aumenta gradualmente, el límite de la velocidad máxima se mejora gradualmente y el límite de la relación de transmisión se libera gradualmente. Considerando la aceleración del vehículo y la economía de la propulsión eléctrica, aumentar la relación de velocidad puede mejorar rápidamente el par motor del extremo de la rueda del vehículo y reducir el volumen del motor para alcanzar el índice económico. A medida que la velocidad máxima del motor se acerca a 20,000+, la relación de transmisión también muestra una tendencia al aumento gradual. Por ejemplo, Huichuan tiene proyectos de producción en masa con una relación de transmisión > 12, y Huawei tiene proyectos de producción en masa con una relación de transmisión > 13. Los diseños con relaciones de transmisión superiores a 13 se están convirtiendo gradualmente en la norma. ▶ lanzar el guante La aplicación de engranajes de alta relación de velocidad ha aumentado la dificultad tanto en el rendimiento como en la fabricación de los engranajes. Rendimiento NVH: Los engranajes de alta relación de velocidad suelen generar más ruido y vibración, y su diseño, selección de materiales y fabricación plantean mayores desafíos técnicos. En términos de confiabilidad, el engranaje de alta relación de velocidad debe soportar un mayor par y velocidad, y la velocidad lineal de engrane del engranaje también es mayor, lo que plantea requisitos más estrictos en el índice de confiabilidad de flexión y contacto. Material: Con el aumento de la velocidad y el par, el rendimiento del material del engranaje también debe ser mayor, lo que debe considerar la resistencia y la resistencia al desgaste. En la fabricación, el engranaje de alta relación de velocidad es más sensible a la excitación de engrane del engranaje, lo que hace que el engranaje requiera una mayor precisión y consistencia. Requisitos altos de NVH para engranajes ▶ situación actual A diferencia de los motores de combustión interna, los vehículos de nueva energía son más sensibles al rendimiento de NVH de los engranajes, lo que requiere estándares de NVH más altos para los sistemas de engranajes, particularmente en términos de suavidad de transmisión y reducción de ruido. Los engranajes son una fuente de energía clave en los sistemas de accionamiento eléctrico. Dados sus largos procesos de fabricación y alta complejidad de control, los problemas de NVH (ruido, vibración y aspereza) en los engranajes plantean un desafío significativo para la industria. Las estadísticas de la industria indican que el 70-80% de los problemas de NVH del mercado de accesorios provienen de cojinetes y engranajes, y los problemas relacionados con los engranajes representan el 50-60%. El NVH de los engranajes es un contribuyente importante al rendimiento general de NVH del vehículo. A medida que los engranajes de alta velocidad y alta relación se vuelven cada vez más frecuentes, abordar los desafíos de NVH en los engranajes se ha convertido en la principal prioridad de la industria. ▶ lanzar el guante El NVH de los engranajes involucra múltiples aspectos, como los engranajes, el accionamiento eléctrico, el chasis y todo el vehículo. Es un índice de control sistemático con un amplio rango y gran dificultad en el control. Al comienzo del diseño, los riesgos deben identificarse y controlarse de antemano a partir de las dimensiones del diseño y la fabricación de engranajes y la trayectoria. En el diseño de engranajes, NVH del engranaje del eje involucra muchos campos, como el diseño de engranajes, el mecanizado, el ensamblaje, la rigidez del soporte de la carcasa, la rigidez del cojinete, el modo de engranaje del eje, el modo de carcasa, el modo de accionamiento eléctrico, el modo de motor, la trayectoria de transmisión, la radiación acústica, etc. Figura 2: Puntos de control de chirrido de dientes de eje Fuente: Compilado a partir de datos públicos En la fabricación de engranajes, los requisitos de precisión están aumentando. Si bien la industria actualmente se adhiere a los grados 5-6 de la norma nacional, las crecientes demandas de NVH (ruido, vibración y aspereza) ahora requieren métricas de precisión de engranajes específicas que superen el grado 4, lo que plantea desafíos significativos tanto para la precisión como para el aseguramiento de la consistencia. Dado el largo ciclo de procesamiento y las múltiples etapas críticas, los controles estrictos son esenciales en todas las fases, desde la selección del material y la producción en bruto hasta el tratamiento térmico, el acabado y el rectificado de engranajes. Cada proceso requiere una optimización precisa de los parámetros, lo que complica aún más la fabricación. El monitoreo integral es imperativo para los parámetros críticos de NVH, incluida la orientación del perfil del diente, el descentramiento acumulado, la rugosidad de la superficie, el análisis de Fourier, la ondulación de la superficie del diente, el perfil tridimensional, el equilibrio dinámico y los patrones de pulido.
