Stan rozwoju i wyzwania związane z zespołem przekładni. Jako układ przeniesienia napędu w napędzie elektrycznym, reduktor może redukować prędkość i zwiększać moment obrotowy, aby sprostać normalnemu zapotrzebowaniu użytkowników na moc. Obejmuje on głównie układ przekładni, łożysko, mechanizm różnicowy, obudowę i inne akcesoria. Kluczowymi cechami i wymaganiami dotyczącymi wydajności są przestrzeń, masa, sprawność i NVH (hałas, drgania, wibracje, drgania). Obecne reduktory napędu elektrycznego charakteryzują się głównie jednobiegową, dwustopniową konstrukcją z równoległym wałem, która zapewnia prostą konstrukcję i wysoką opłacalność, czyniąc je niekwestionowanym rozwiązaniem powszechnego użytku. Jednak wraz ze wzrostem zapotrzebowania użytkowników na przestrzeń i zasięg pojazdów, presja na różne podsystemy znacznie rośnie. Jako kluczowy element, reduktory napędu elektrycznego stoją obecnie przed poważnymi wyzwaniami pod względem przestrzeni, masy i sprawności. Wiodący producenci OEM i międzynarodowi giganci układów napędowych aktywnie badają innowacyjne architektury, takie jak układy przekładni planetarnych. Obecnie modele z przekładniami planetarnymi produkowane masowo znajdują się głównie w pojazdach średniej i wysokiej klasy międzynarodowych marek, takich jak Audi e-tron, Jaguar Land Rover I-Pace i Lucid Air. W Chinach, od 2024 roku, technologia ta będzie stosowana tylko w marce Jike i wybranych modelach Geely. Tymczasem rynek dostaw przekładni planetarnych do samochodów osobowych jest niemal w całości zdominowany przez globalnych gigantów, takich jak Schaeffler i ZF. Krajowi producenci, tacy jak Xingqu, aktywnie zwiększają swoją obecność w tym obszarze. W przyszłości oczekuje się, że współosiowe przekładnie planetarne zyskają znaczącą popularność na rynku, szczególnie w segmentach pojazdów średniej i wysokiej klasy. Wymóg dużej zwartości układów napędowych ▶ obecna sytuacja Jako kluczowy element układu napędowego, napęd elektryczny ma znaczący wpływ na układ pojazdu. Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na przestrzeń wewnętrzną i bagażnik oraz platformizacją pojazdu i układu napędowego, układ napędowy musi charakteryzować się dużą elastycznością w dopasowaniu do układu pojazdu. W związku z tym wymagana jest większa przestrzeń i regularność napędu elektrycznego. Jak pokazano na poniższym rysunku, rozmiar układu napędowego bezpośrednio wpływa na kierunek X (kierunek wzdłużny pojazdu) napędu elektrycznego, a następnie na przestrzeń w samochodzie lub w bagażniku. Rysunek 1 Schematyczny diagram układu przekładni Źródło: Informacje publiczne Obecny układ przekładni wykorzystuje głównie konfiguracje wałów równoległych, gdzie wymiary osi X są bezpośrednio zależne od odległości między wałami wejściowym i wyjściowym. Standardy branżowe dla wymiarów osi X są generalnie takie, jak przedstawiono w poniższej tabeli. Chociaż przekładnie planetarne mają obecnie niewielki udział w rynku, przewiduje się, że popyt na nie znacznie wzrośnie w przyszłości. Firma Schaeffler, czołowy zwolennik przekładni planetarnych, opracowała modele z wymiarami osi X od 30% do 40% mniejszymi niż tradycyjne układy wałów równoległych. Tabela 1 Wymiary X w branży moment obrotowy wyjściowy <3000 Nm 3000-4000 Nm 4000-5000 Nm Wymiar osi X <400 mm 400-600 mm 460-480 mm ▶ rzuć rękawicę Obecny układ przekładni kompresuje przestrzeń do granic możliwości. Po zmniejszeniu odległości między osiami, istnieje ryzyko zmniejszenia wytrzymałości wału do zębów oraz NVH (hałasu, wibracji i szorstkości). Zmniejszona odległość między osiami nakłada ograniczenia na makroskopowe parametry zębów kół zębatych, w tym ograniczenia modułu, ryzyko zginania nasady zęba oraz problemy z wytrzymałością styku powierzchni zęba. Ponadto, zwiększona reakcja momentu obrotowego i częste zapotrzebowanie na hamowanie odzyskowe w pojazdach o nowych źródłach energii nakładają surowsze wymagania wytrzymałościowe na zęby kół zębatych i mechanizmy różnicowe. Konieczna jest optymalizacja w doborze materiałów, procesach obróbki cieplnej i technikach wzmacniania powierzchni. Potrzeba lekkich układów przeniesienia napędu ▶ obecna sytuacja W przypadku pojazdów o nowych źródłach energii, a zwłaszcza modeli w pełni elektrycznych, zasięg jest kluczową kwestią dla użytkowników, podczas gdy masa znacząco wpływa na zasięg. Napęd elektryczny stanowi około 51111111111 całkowitej masy pojazdu, a układ przeniesienia napędu stanowi około 50% masy napędu elektrycznego. Ponieważ masa układu przeniesienia napędu bezpośrednio wpływa zarówno na koszt, jak i wymiary, niska masa jest również kluczowym wymogiem dla napędu elektrycznego. Obecnie na rynku dominują reduktory z wałami równoległymi, których masa jest skorelowana z momentem obrotowym, jak pokazano w poniższej tabeli. Seria Zhi Ji L7/L6 charakteryzuje się obudowami ze stopu magnezowo-aluminiowego, co pozwala na osiągnięcie o 30% niższej masy niż konwencjonalne obudowy ze stopów aluminium. Chociaż przekładnie planetarne zajmują obecnie niewielki udział w rynku, przewiduje się, że popyt na nie znacznie wzrośnie. Jako pionier w technologii reduktorów z wałami równoległymi, rozwiązania firmy Schaeffler pozwalają na redukcję masy o 30% do 40% w porównaniu z tradycyjnymi reduktorami z wałami równoległymi. Tabela 2 Relacja między masą a momentem wyjściowym pojedynczego reduktora moment wyjściowy <3000 Nm 3000-4000 Nm 4000-5000 Nm Masa (masa sucha) <25 kg 25-30 kg 30-35 kg ▶ rzuć rękawicę Aby sprostać zapotrzebowaniu na lekkie układy przekładniowe, reduktory są zazwyczaj optymalizowane poprzez projektowanie konstrukcyjne i dobór materiałów. Optymalizacja konstrukcyjna bezpośrednio zmniejsza zużycie materiałów, ale takie podejście wprowadza również ryzyko wytrzymałości i niezawodności, a także problemy NVH (hałas, wibracje i szorstkość). Podczas gdy obudowy ze stopu magnezowo-aluminiowego są ekonomiczne, cierpią na pełzanie w wysokiej temperaturze i słabą sztywność, co dodatkowo zwiększa ryzyko NVH. Potrzeba wydajnej przekładni ▶ obecna sytuacja Innym krytycznym czynnikiem wpływającym na zasięg pojazdu jest wydajność napędu elektrycznego. Oprócz standardów CLTC (China's New Energy Vehicle Testing and Certification), wydajność przy dużej prędkości stałej stała się kluczowym problemem dla użytkowników. Typowe warunki jazdy z dużą prędkością, takie jak 100 km/h i 120 km/h, wymagają wysokowydajnych szybkich układów przekładniowych o niskim momencie obrotowym. Kluczowe kwestie obejmują architekturę przekładni, układ wału, wybór łożysk, precyzję przekładni, konstrukcję wnęki obudowy i wybór środka smarnego. Dzięki zastosowaniu przez producentów OEM aplikacji montażowych, udoskonalonych warunków operacyjnych i postępowi w technologiach komponentów, wydajność CLTC skrzyń biegów stale się poprawia. Przed rokiem 2020 wydajność CLTC wynosiła ogólnie około 97%, a niektórzy producenci osiągali 97,51111111111. Na przykład G9 firmy XPeng Motors (model z 2022 r.) wykazał zmierzoną wydajność CLTC przekraczającą 97,5%, podczas gdy G6 (model z 2023 r.) osiągnął 97,6%. ▶ Rzuć rękawicę Obecnie reduktor o wysokiej wydajności polega zasadniczo na zmniejszeniu utraty momentu obrotowego i prędkości. Zmniejszenie strat momentu obrotowego poprzez poprawę precyzji zazębienia, redukcję chropowatości powierzchni zębów i poślizgu oraz zastosowanie łożysk kulkowych o niskim oporze toczenia. Zmniejszenie strat prędkości: Sucha miska olejowa minimalizuje straty oleju spowodowane mieszaniem, a zalecane są środki smarne o niskiej lepkości. Wysoka precyzja zazębienia i niska chropowatość powierzchni zębów będą wiązać się z wyższymi wymaganiami dotyczącymi technologii obróbki wału zębatego i rytmu produkcji, a także wyższymi kosztami produkcji. Zdolność łożyska koła zębatego wału zębatego ulegnie zmniejszeniu w przypadku wyboru oleju smarnego o niskiej lepkości, co stawia większe wyzwanie dla niezawodności łożyska koła zębatego wału. Potrzeba cichej skrzyni biegów ▶ obecna sytuacja. Ponieważ konsumenci coraz bardziej priorytetowo traktują cichą pracę pojazdu, brak maskowania hałasu silnika w elektrycznych układach napędowych sprawia, że hałas jest bardziej słyszalny. Co więcej, hałas z elektrycznych skrzyń biegów zazwyczaj mieści się w zakresie średnich i wysokich częstotliwości, które użytkownicy są w stanie łatwo usłyszeć. Dzięki ostatnim postępom w krajowych procesach produkcji pojazdów i jakości materiałów, ogólna jakość dźwięku pojazdów znacznie się poprawiła, co dodatkowo nasiliło gwizdy z elektrycznych układów napędowych. W nowoczesnych układach napędowych problemy NVH (hałas, wibracje i drgania) wykraczają poza pisk wału i zębów. Klienci teraz priorytetowo traktują komfort jazdy i jakość akustyczną, jednocześnie zauważając stuki i szarpane przejścia podczas zmian momentu obrotowego. Odzwierciedla to rosnącą złożoność wyzwań NVH w inżynierii motoryzacyjnej. W standardowych układach przekładni półwilgotna komora zazwyczaj wytwarza średni poziom hałasu 5 decybeli (dB) w odległości 1 metra i około 70 dB(A) w warunkach pełnego momentu obrotowego, przy czym niektórzy producenci osiągają poziom hałasu poniżej 65 dB(A). ▶ rzuć rękawicę W porównaniu z pojazdami konwencjonalnymi, nowe pojazdy energetyczne stoją przed większymi wyzwaniami w zakresie rozwoju NVH (hałas, wibracje i szorstkość) ze względu na brak efektu maskującego ze strony silników spalinowych i rosnące zapotrzebowanie użytkowników na ciszę w kabinie. Hałas układu przekładniowego w tych pojazdach obejmuje głównie dźwięki o średniej i wysokiej częstotliwości, które są szczególnie wrażliwe na ludzkie ucho. Ze względu na liczne elementy obrotowe i znaczne wyzwania związane z masową produkcją oraz stabilnością montażu, hałas przekładni stał się głównym źródłem skarg klientów. NVH (hałas, wibracje i szorstkość) to subiektywne odczucie ściśle związane z kosztami. Ponieważ oczekiwania użytkowników różnią się w zależności od segmentu pojazdu, ustalenie celów rozwoju NVH musi być najpierw dostosowane do pozycjonowania pojazdu i docelowej grupy demograficznej użytkowników. Rozwiązanie problemów NVH obejmuje cały cykl życia pojazdu. Po zidentyfikowaniu, proces obejmuje testy, analizę, symulacje obliczeniowe, kategorię problemów, sformułowanie rozwiązań i walidację. Oprócz solidnego procesu rozwoju, praktyczne doświadczenie odgrywa kluczową rolę w rozwiązywaniu tych problemów. W przypadku piszczenia układu przekładni, główną przyczyną jest wzbudzenie strukturalne, a kontrola ścieżki przenoszenia jest równie istotna. Strategie poprawy NVH, ukierunkowane zarówno na źródło, jak i ścieżkę przenoszenia, często kolidują z wymogami dotyczącymi redukcji masy, jednocześnie zwiększając koszty. Poza inherentną złożonością i ewoluującymi wymaganiami wyzwań NVH, osiągnięcie wielowymiarowej równowagi między środkami łagodzącymi NVH, lekkością i kontrolą kosztów stanowi poważne wyzwanie decyzyjne dla producentów OEM i dostawców na wszystkich poziomach. Stan rozwoju i wyzwanie przekładni 1. Wymagania dotyczące wysokich obrotów przekładni ▶ obecna sytuacja Przekładnie szybkoobrotowe zostały szeroko przyjęte w nowych pojazdach energetycznych, przede wszystkim ze względu na ich zdolność do stabilnego przenoszenia mocy przy dużych prędkościach. Ich zastosowanie obejmuje wiele aspektów, w tym dobór materiałów, projekt, produkcję i smarowanie. Prędkość obrotowa przekładni w nowych pojazdach energetycznych ewoluowała z 12 000 obr./min do ponad 20 000 obr./min i obecnie zmierza w kierunku 30 000 obr./min i więcej. Rozwój przekładni szybkoobrotowych podniósł wyższe wymagania dotyczące konstrukcji przekładni, doboru materiałów i produkcji, zwłaszcza w zakresie kontrolowania żywotności przekładni, smarowania, rozpraszania ciepła i NVH (hałasu, wibracji i szorstkości). ▶ rzuć rękawicę Niezawodność: Praca z dużą prędkością przyspiesza zmęczenie powierzchni zębów, zmęczenie cierne i koncentrację naprężeń, co prowadzi do przedwczesnej awarii przekładni. Obecnie do przekładni wybiera się materiały takie jak 20MnCr5, które oferują wyższą wytrzymałość, lepszą udarność oraz lepszą obróbkę cieplną i przetwarzalność. Smarowanie i odprowadzanie ciepła: Przy wysokich prędkościach obrotowych koła zębate charakteryzują się wyższymi prędkościami liniowymi, co powoduje zwiększone wytwarzanie ciepła podczas zazębiania i utrudnia tworzenie się filmu olejowego, zwiększając tym samym ryzyko awarii przekładni. Stanowi to również większe wyzwania w projektowaniu przekładni, wymagając bardziej rygorystycznych specyfikacji dotyczących właściwości przeciwzbrylających, współczynników poślizgu i prędkości liniowych. Dobrze zaprojektowany profil zęba jest szczególnie krytyczny, a dobór środków smarnych i proaktywne smarowanie przekładni są równie istotne. Wyważanie dynamiczne: Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej stopniowo nasila się wpływ czynników wyważania dynamicznego na NVH napędów elektrycznych, a wymagania dotyczące wyważania dynamicznego elementów wał-ząb stają się bardziej rygorystyczne. Obecnie wszystkie komponenty wał-ząb podlegają wymogom kontroli dynamicznego wyważania. NVH przekładni: Rozszerzone zakresy momentu obrotowego, prędkości i częstotliwości obrotowej przy wysokich prędkościach przekładni znacznie zwiększają złożoność kontroli NVH. Rodzi to wyzwania w zarządzaniu wzbudzeniem przekładni i ścieżkami przeniesienia napędu pojazdu, wymagając skoordynowanego projektowania zarówno pakietów akustycznych napędu elektrycznego, jak i pakietów akustycznych pojazdu, a także izolacji wibracji i hałasu dla ścieżek konstrukcyjnych. Przy wyższych prędkościach zakresy momentu obrotowego i prędkości znacznie się rozszerzają, a odpowiadający im zakres częstotliwości obrotowej prawie się podwaja, co znacznie komplikuje kontrolę NVH. W rezultacie pakiety akustyczne stały się standardem w elektrycznych układach napędowych. Produkcja przekładni: Wymagania dotyczące precyzji dla przekładni stają się coraz bardziej rygorystyczne. Obecnie branża przechodzi z krajowych norm klas 5-6 do klas 5 i wyższych, co utrudnia proces produkcji. Wymagania dotyczące wysokich przełożeń ▶ obecna sytuacja Wraz z rozwojem osiągów silników, prędkość szczytowa silnika jest stopniowo zwiększana, granica prędkości maksymalnej jest stopniowo poprawiana, a granica przełożenia jest stopniowo zwalniana. Biorąc pod uwagę przyspieszenie pojazdu i ekonomię napędu elektrycznego, zwiększenie przełożenia może szybko poprawić moment obrotowy na końcu koła pojazdu i zmniejszyć objętość silnika, aby osiągnąć wskaźnik ekonomiczny. Wraz ze zbliżaniem się szczytowej prędkości silnika do 20 000+, przełożenie również wykazuje stopniowy trend wzrostowy. Na przykład Huichuan ma projekty masowej produkcji z przełożeniem > 12, a Huawei ma projekty masowej produkcji z przełożeniem > 13. Projekty z przełożeniami powyżej 13 stopniowo stają się normą. ▶ rzuć rękawicę Zastosowanie przekładni o dużym przełożeniu zwiększyło trudność zarówno pod względem wydajności przekładni, jak i produkcji. Wydajność NVH: Przekładnie o dużym przełożeniu zazwyczaj generują więcej hałasu i wibracji, a ich konstrukcja, dobór materiałów i produkcja stanowią większe wyzwanie techniczne. Jeśli chodzi o niezawodność, przekładnie o dużym przełożeniu muszą przenosić większy moment obrotowy i prędkość, a prędkość liniowa zazębienia kół zębatych jest również większa, co stawia bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące wskaźnika niezawodności zginania i styku. Materiał: Wraz ze wzrostem prędkości i momentu obrotowego, wydajność materiału przekładni również musi być wyższa, co musi uwzględniać wytrzymałość i odporność na zużycie. Podczas produkcji, przekładnia o wysokim przełożeniu jest bardziej wrażliwa na wzbudzenie zazębienia, co sprawia, że przekładnia wymaga większej precyzji i spójności. Wysokie wymagania NVH dla przekładni ▶ obecna sytuacja W przeciwieństwie do silników spalinowych, nowe pojazdy energetyczne są bardziej wrażliwe na parametry NVH przekładni, co wymaga wyższych standardów NVH dla układów przekładniowych, szczególnie w zakresie płynności transmisji i redukcji hałasu. Przekładnie są kluczowym źródłem energii w elektrycznych układach napędowych. Biorąc pod uwagę ich długotrwałe procesy produkcyjne i wysoką złożoność sterowania, problemy NVH (hałas, wibracje i szorstkość) w przekładniach stanowią poważne wyzwanie dla branży. Statystyki branżowe wskazują, że 70-801111111111 problemów NVH na rynku wtórnym wynika z łożysk i przekładni, przy czym problemy związane z przekładniami stanowią 50-601111111111. Przekładnia NVH ma duży wpływ na ogólną wydajność NVH pojazdu. Wraz ze wzrostem popularności przekładni o dużej prędkości i wysokim przełożeniu, rozwiązywanie problemów NVH w przekładniach stało się najwyższym priorytetem branży. ▶ rzuć rękawicę Przekładnia NVH obejmuje wiele aspektów, takich jak przekładnie, napęd elektryczny, podwozie i cały pojazd. Jest to systematyczny wskaźnik kontroli o szerokim zakresie i dużych trudnościach w sterowaniu. Na początku projektowania należy zidentyfikować i kontrolować z wyprzedzeniem ryzyko na podstawie wymiarów konstrukcji i produkcji przekładni oraz ścieżki. W projektowaniu przekładni NVH przekładni wału obejmuje wiele obszarów, takich jak konstrukcja przekładni, obróbka skrawaniem, montaż, sztywność podparcia panewki, sztywność łożyska, tryb przekładni wału, tryb panewki, tryb napędu elektrycznego, tryb silnika, ścieżka przekładni, promieniowanie akustyczne itp. Rysunek 2: Punkty kontrolne pisku osi-zębów Źródło: Skompilowano z danych publicznych W produkcji przekładni wymagania dotyczące precyzji rosną. Chociaż branża obecnie przestrzega krajowych norm klasy 5-6, rosnące wymagania dotyczące NVH (hałasu, wibracji i szorstkości) wymagają obecnie, aby konkretne wskaźniki precyzji kół zębatych przekraczały klasę 4, co stanowi poważne wyzwanie zarówno dla zapewnienia dokładności, jak i powtarzalności. Biorąc pod uwagę długi cykl obróbki i wiele krytycznych etapów, rygorystyczna kontrola jest niezbędna na wszystkich etapach – od doboru materiałów i produkcji półfabrykatów, po obróbkę cieplną, wykańczanie i szlifowanie kół zębatych. Każdy proces wymaga precyzyjnej optymalizacji parametrów, co dodatkowo komplikuje produkcję. Kompleksowy monitoring jest niezbędny dla parametrów krytycznych dla NVH, takich jak orientacja profilu zęba, bicie skumulowane, chropowatość powierzchni, analiza Fouriera, falistość powierzchni zęba, profil trójwymiarowy, wyważenie dynamiczne i schematy szlifowania. Stan rozwoju i wyzwania łożysk Wymagania dotyczące wysokich prędkości obrotowych dla łożysk ▶ obecna sytuacja W 2024 r. wymagania branżowe dotyczące łożysk generalnie określają prędkości obrotowe pomiędzy 16 000 i 23 000 obr./min, przy czym niektórzy producenci OEM opracowują silniki ultrawysokiej prędkości na etapie wstępnych badań, które wymagają 30 000 obr./min. Z perspektywy wykorzystania łożysk przez producentów OEM, importowane marki dominują w zastosowaniach łożysk wysokoobrotowych, podczas gdy marki krajowe szybko nadrabiają zaległości zarówno pod względem rozwoju technologicznego, jak i weryfikacji instalacji. ▶ rzuć rękawicę Łożyska ultrawysokiej prędkości o niskim tarciu i wzroście temperatury, wykorzystujące specjalne kulki stalowe poddane obróbce cieplnej lub niedrogie kulki ceramiczne. Konstrukcja lekkiego koszyka o wysokiej prędkości w celu wyeliminowania „efektu parasola” w otworach kieszeniowych, wraz z badaniami i rozwojem oraz symulacją projektowania specjalistycznych materiałów koszyków. Łożyska szybkoobrotowe wymagają większej precyzji wewnętrznej, takiej jak okrągłość, falistość, chropowatość, profil, bicie itp. harmonogram 2015-2017 2018-2019 2020-2024 2025 2030 łożysko dmN 800 000 1 milion 1,5 miliona 180 000 2 miliony Przykładowa prędkość obrotowa łożyska (jednostka obr./min) 6208→13000 6208→16000 6208→25000 6208→30000 6208→33000 Tabela 3 Harmonogram masowej produkcji łożysk szybkoobrotowych napędzanych elektrycznie (dmN: parametr prędkości obrotowej mierzony w mm·r/min) Potrzeba wysokiej wydajności łożysk ▶ obecna sytuacja Obecne systemy napędów elektrycznych wykorzystują głównie łożyska o niskim tarciu. Na przykład platforma napędu elektrycznego XPeng XPower 800V wykorzystuje wiodące w branży konstrukcje łożysk o niskim tarciu. Aby zrównoważyć redundancję konstrukcji skrzyni biegów i względy kosztów, większość łożysk podporowych wału pośredniego i wyjściowego wykorzystuje kombinacje łożysk stożkowych. Aby uzyskać optymalną wydajność operacyjną, bardziej odpowiednie byłyby łożyska kulkowe głęboko rowkowe o niższym tarciu (DGBB) w połączeniu z łożyskami walcowymi (CRB) lub łożyskami kulkowymi dwurzędowymi (TBB). ▶ Rzuć rękawicę Łożyska stożkowe zapewniają niższe straty tarcia dzięki zoptymalizowanej konstrukcji wypukłości kołnierza, ultraprecyzyjnej produkcji i koszykowi nylonowemu. Łożysko charakteryzuje się miniaturyzacją i niestandardową konstrukcją, wykorzystując stal o wysokiej czystości ze specjalistyczną obróbką cieplną i technologiami wzmacniania powłoki. Wybierz optymalną kombinację wydajności łożysk w oparciu o rzeczywiste warunki pracy, takie jak DGBB+CRB, TRB lub TBB. Popyt rozwojowy łożysk izolacyjnych ▶ obecna sytuacja Wraz z powszechnym przyjęciem w branży platform wysokiego napięcia 800 V do napędów elektrycznych, moduły mocy w inwerterach przeszły z IGBT na SiC, co skutkuje szybszymi prędkościami przełączania. Wysoki dv/dt (stosunek napięcia do prądu) drastycznie zwiększył ryzyko korozji elektrycznej w łożyskach, co wymaga lepszej ochrony izolacyjnej. Podczas gdy hybrydowe ceramiczne łożyska kulkowe oferują obecnie najbardziej idealną izolację, ich wygórowane koszty produkcji pozostają głównym problemem branży. W międzyczasie aktywnie rozwijane są tanie izolowane łożyska tulejowe, a wiodącymi producentami są SKF, Ensk, Fuji Electric i Renben. ▶ rzuć rękawicę Rozwój tanich ceramicznych łożysk kulkowych i lokalizacja łańcucha dostaw proszku ceramicznego. Łożysko tulejowe izolacyjne jest opracowywane z docelową impedancją izolacji 800Ω@1~5MHz. Oś czasu 2018-2020 2021-2023 2024 2025 i dalej platforma napięciowa 800 000 1 milion 1,5 miliona 180 000 łożyska silnika łożysko kulkowe hybrydowe ceramiczne łożysko kulkowe Warstwa izolacji ma impedancję 400Ω (1-5MHz). Warstwa izolacji ma impedancję 800Ω (1-5MHz). Tabela 4 Platforma napięciowa i dobór łożysk Trendy Trendy i planowanie montażu układu przeniesienia napędu Układ napędowy elektryczny rozwija się w kierunku wielofunkcyjnym kompaktowych rozmiarów, niskiej wagi, wysokiej wydajności i niskiego poziomu hałasu, co zapewnia więcej miejsca, wyższą wytrzymałość i wygodniejsze środowisko jazdy dla pojazdu. ▶ Kierunek rozwoju: Technologia współosiowych przekładni planetarnych jest zgodna z celami rozwojowymi układów napędowych elektrycznych i staje się głównym trendem dla przyszłych układów napędowych elektrycznych, szczególnie w przypadku produktów z napędem elektrycznym o wysokim momencie obrotowym. Aby zapewnić użytkownikom wysokiej jakości doświadczenia, przekładnie planetarne będą stopniowo dominować na rynku. Zarówno krajowi producenci OEM, jak i producenci Tier1 aktywnie inwestują w tę technologię i ją rozwijają. Główne komponenty i procesy przekładni planetarnych, takie jak pierścienie zębate, mechanizmy przekładni planetarnych, tłoczenie jarzm przekładni planetarnych i spawanie, wykazują znaczny potencjał wzrostu. Aby sprostać wymaganiom użytkowników w zakresie optymalnej obsługi i wszechstronnego wykorzystania mocy wyjściowej w różnych scenariuszach, rozproszone elektryczne układy napędowe (w tym centralny zintegrowany rozproszony napęd, napęd od strony koła i silniki piasty) wraz z wielobiegowymi układami przekładniowymi są wdrażane w specjalistycznych aplikacjach, znacznie poprawiając komfort użytkowania w różnych warunkach pracy i środowiskach. Tymczasem większość elektrycznych układów napędowych o małym momencie obrotowym nadal wykorzystuje konfiguracje przekładni z równoległymi wałami, zapewniając optymalny stosunek ceny do wydajności dla użytkowników końcowych. ▶ Model łańcucha dostaw i współpracy: Ze względu na nacisk kraju na przemysł pojazdów elektrycznych o nowej energii, w porównaniu z tradycyjnym przemysłem przekładni, początkowy próg techniczny i próg inwestycji w industrializację dla elektrycznych układów napędowych są niższe, co dodatkowo sprzyja ciągłemu rozwojowi chińskiego przemysłu nowych elektrycznych układów napędowych. Od początkowej dominacji łańcucha dostaw, stopniowo ewoluował on w kierunku dwutorowego podejścia obejmującego łańcuch dostaw oraz systemy samodzielnie opracowane i produkowane przez producentów OEM. Wraz z zaostrzeniem konkurencji rynkowej i poprawą poziomu integracji elektrycznych układów napędowych, przyszły łańcuch dostaw będzie ściślej zintegrowany z producentami OEM, z wyraźnym podziałem pracy, aby zapewnić długoterminową stabilność rynku. Trendy i cele dla wysokosprawnych układów napędowych Wraz z ciągłym doskonaleniem celów wydajnościowych, technologie takie jak ultraprecyzyjne uzębienie wału, łożyska o niskim oporze toczenia, układy wałów o niskich stratach mieszania oleju, aktywne systemy smarowania z suchą miską olejową oraz środki smarne o ultraniskiej lepkości będą stopniowo wdrażane. W połączeniu z powszechnym stosowaniem współosiowych przekładni planetarnych, oczekuje się, że do 2024 roku docelowa wydajność CLTC dla układów napędowych przekroczy 98. Przyszły wzrost wydajności będzie wykraczał poza izolowane modernizacje komponentów lub podzespołów, koncentrując się na optymalizacji na poziomie systemu i zintegrowanych aplikacjach wielostrategicznych. Metryki efektywności staną się bardziej szczegółowe, a producenci samochodów będą teraz priorytetowo traktować rzeczywiste parametry wydajności, takie jak zasięg 100 km/h i 120 km/h w stanie ustalonym — poza konwencjonalnym punktem odniesienia CLTC (China Light-Duty Test Cycle) — aby lepiej dopasować się do codziennych potrzeb użytkowników w zakresie jazdy. Rysunek 3 Poziomy efektywności reduktorów branży napędów elektrycznych w ciągu ostatnich trzech lat Trend i cele lekkiej konstrukcji Oczekuje się, że w latach 2027–2030 zestawy przekładni planetarnych zostaną powszechnie przyjęte w elektrycznych układach napędowych o dużej mocy i wysokim momencie obrotowym, co spowoduje zmniejszenie masy o 30% do 40% w porównaniu z obecnymi standardami. Dzięki postępowi w zakresie nowych materiałów (np. obudów ze stopu magnezu i aluminium) i procesów produkcyjnych (takich jak spawanie śrub mechanizmu różnicowego zamiast śrub i tłoczenie odlewanych ciśnieniowo obudów mechanizmu różnicowego), przewiduje się, że masa układu napędowego zmniejszy się o dodatkowe 51111111111. czas 2027-2030 moment obrotowy <3000 Nm 3000-4000 Nm 4000-5000 Nm Masa (masa sucha) <15 kg 15-18 kg 18-25 kg Tabela 5 Zależność między masą układu przeniesienia napędu a momentem obrotowym Trend i cel układu przeniesienia napędu o niskim poziomie hałasu Aby sprostać coraz bardziej rygorystycznym wymaganiom użytkowników w zakresie komfortu, układ przeniesienia napędu stopniowo zwiększał możliwości optymalizacji wzbudzenia i symulacji ścieżki, a cele dotyczące NVH były różne dla różnych klas pojazdów. Wraz z postępem w technikach symulacyjnych, badania nad NVH przesunęły się w kierunku warunków jazdy krytycznych dla użytkownika. Początkowy nacisk na rozwój przesunął się z momentu obrotowego 1001 na rzeczywiste scenariusze, takie jak lekkie otwarcie przepustnicy i jazda w stałym tempie. Problemy NVH są z natury wyzwaniami systemowymi. Wraz ze wzrostem wymagań użytkowników, rozwiązania problemów NVH w napędach elektrycznych ewoluują od pojedynczych poprawek do kompleksowych podejść systemowych, równoważąc opłacalność. Obejmuje to strategie takie jak maskowanie hałasu tła przekładni, lokalne obudowy akustyczne oraz optymalizacja materiałów akustycznych pod kątem częstotliwości. Dzięki ciągłemu postępowi w produkcji komponentów reduktorów przekładni, poziom hałasu w układach napędowych stopniowo spada. Standard hałasu w układzie przekładni wynosi średnio 1,5 m, a prognozowany trend docelowy przedstawiono w poniższej tabeli. Hałas na stanowisku badawczym przy połowie obciążenia i pełnym momencie obrotowym Warunki czasowe 2024-2027 2027-2030 Model podstawowy 70 dB（A） 68 dB（A） Modele samochodów klasy średniej i wyższej 65 dB（A） 60 dB（A） Tabela 6: Trendy średniego hałasu Trendy i cele wymiarów przestrzennych Aby sprostać zapotrzebowaniu na większą przestrzeń wewnętrzną i układ platformy układu napędowego, układ napędowy musi być kompaktowy i mieć regularny kształt, a skrzynia biegów stopniowo rozwija się od wału równoległego do układu współosiowego planetarnego. Układ planetarny zapewnia lepsze wymiary przestrzenne, szczególnie w kierunku osi X w porównaniu do konfiguracji z osiami równoległymi. Przy równoważnej wydajności konfiguracja osi X może zmniejszyć zapotrzebowanie na miejsce o około 401111111111. Trendy i cele przekładni osi Aby sprostać rozwojowi nowych pojazdów energetycznych, wymagania dotyczące wydajności przekładni stają się coraz bardziej rygorystyczne. ▶ Lekkość: Wraz z rozwojem nowych pojazdów energetycznych w kierunku lekkości, przekładnie i systemy przekładniowe są również optymalizowane pod kątem mniejszej objętości i lżejszej masy; innowacje konstrukcyjne, małe koła zębate o małej odległości między środkami i konfiguracje przekładni planetarnych stały się trendem w rozwoju branży. ▶ Wysokosprawna przekładnia: Aby poprawić zasięg i ogólną efektywność energetyczną nowych pojazdów energetycznych, wysokosprawne przekładnie i systemy przekładni są stale optymalizowane pod względem wydajności konwersji, przełożenia i gęstości momentu obrotowego. Przekładnie o dużej prędkości i wysokim przełożeniu stają się trendem. ▶ Wysokie wymagania dotyczące wydajności NVH: Kontrola hałasu ma kluczowe znaczenie dla komfortu jazdy nowych pojazdów energetycznych. Przekładnie o wysokiej wydajności NVH stały się kluczowym wskaźnikiem kontrolnym w rozwoju przekładni nowych pojazdów energetycznych. Wymiary konstrukcyjne są kontrolowane z wyprzedzeniem, co obejmuje wielowymiarową kontrolę projektu, taką jak struktura przekładni, obróbka, montaż, sztywność podparcia obudowy, sztywność łożyska, modalny stosunek wału do zęba, modalny stosunek obudowy, modalny stosunek napędu elektrycznego, modalny stosunek silnika, unikanie kolejności, ścieżka przekładni i promieniowanie akustyczne. ▶ Materiały i produkcja: Materiały o wysokiej wydajności, w tym stale o wysokiej wytrzymałości, zaawansowane stopy, materiały niemetaliczne i kompozyty, są stopniowo wdrażane. Wymagania dotyczące precyzji kół zębatych są coraz bardziej rygorystyczne, a normy krajowe wymagają precyzji klasy 5 lub wyższej, a niektóre parametry osiągają klasę 4 lub wyższą. Kompleksowy system sterowania integruje czynniki ludzkie, maszynowe, materiałowe, metodyczne i środowiskowe w produkcji kół zębatych. Ścisła koordynacja wszystkich procesów obróbki zapewnia pełną precyzję sekwencji. Wdrożenie nowych technologii, takich jak honowanie, szlifowanie ultrawykańczające i precyzyjna produkcja kół zębatych, zwiększa dokładność przy jednoczesnym zachowaniu spójności. ▶ Ze względu na tolerancję zębów, błąd obróbki, błąd montażu itp., koło zębate ma inną kolejność niż charakterystyczna, dlatego kontrola precyzji kół zębatych jest bardzo ważna.
