1. Wymagania dotyczące wysokich obrotów kół zębatych ▶ obecna sytuacja Koła zębate o dużej prędkości 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 od 12 000 obr./min do ponad 20 000 obr./min i obecnie zmierza w kierunku 30 000 obr./min i więcej. Rozwój kół zębatych o dużej prędkości podniósł wyższe wymagania dotyczące konstrukcji przekładni, doboru materiałów i produkcji, szczególnie w zakresie kontrolowania żywotności przekładni, smarowania, rozpraszania ciepła i NVH (hałas, wibracje i szorstkość). ▶ rzuć rękawicę Niezawodność: Praca z dużą prędkością przyspiesza zmęczenie powierzchni zębów, zmęczenie cierne i koncentrację naprężeń, co prowadzi do przedwczesnej awarii przekładni. Obecnie do produkcji kół zębatych 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 pracują z wyższymi prędkościami liniowymi, co powoduje zwiększone wytwarzanie ciepła podczas zazębiania i utrudnia tworzenie się filmu olejowego, zwiększając tym samym ryzyko awarii przekładni. Stwarza to również większe wyzwania w projektowaniu przekładni, wymagając bardziej rygorystycznych specyfikacji dotyczących właściwości przeciwzbrylających, współczynników poślizgu i prędkości liniowych. Dobrze zaprojektowany profil zęba ma szczególne znaczenie, 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 (hałas, drgania, wibracje, drgania) napędów elektrycznych, a wymagania dotyczące wyważania dynamicznego elementów wał-ząb stają się bardziej rygorystyczne. Obecnie wszystkie elementy wał-ząb podlegają wymogom kontroli wyważania dynamicznego. NVH (hałas, drgania, wibracje, drgania ... Stwarza to wyzwania w zarządzaniu wzbudzeniem przekładni i ścieżkami przeniesienia napędu pojazdu, wymagając skoordynowanego projektowania zarówno pakietów dźwiękowych napędu elektrycznego, jak i pakietów dźwiękowych pojazdu, wraz z izolacją drgań i hałasu dla ścieżek konstrukcyjnych. Przy wyższych prędkościach zakresy momentu obrotowego i prędkości znacznie się poszerzają, 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 standardów klas 5-6 do klas 5 i wyższych, co utrudnia proces produkcyjny. Wymagania dotyczące wysokich przełożeń ▶ obecna sytuacja Wraz z rozwojem wydajności silnika, prędkość szczytowa silnika jest stopniowo zwiększana, granica maksymalnej prędkości 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 końcach kół pojazdu i zmniejszyć objętość silnika, aby osiągnąć wskaźnik ekonomiczny. Gdy prędkość szczytowa silnika zbliża się 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 także większa jest prędkość liniowa zazębienia kół zębatych, co stawia bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące wskaźnika niezawodności zginania i styku. Materiał: Wraz ze wzrostem prędkości i momentu obrotowego wymagana jest również wyższa wydajność materiału przekładni, 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 pod względem płynności transmisji i redukcji hałasu. Przekładnie są kluczowym źródłem energii w elektrycznych układach napędowych. Biorąc pod uwagę ich długie 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, a problemy związane z przekładniami stanowią 50-601111111111. NVH przekładni ma duży wpływ na ogólną wydajność NVH pojazdu. Ponieważ przekładnie o dużej prędkości i wysokim przełożeniu stają się coraz bardziej powszechne, rozwiązywanie problemów NVH w przekładniach wyłoniło się jako najwyższy priorytet 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 dużej trudności w sterowaniu. Na początku projektowania należy zidentyfikować ryzyko i kontrolować je z wyprzedzeniem na podstawie wymiarów konstrukcji i produkcji przekładni oraz ścieżki. W projektowaniu przekładni, NVH przekładni wału obejmuje wiele pól, takich jak konstrukcja przekładni, obróbka skrawaniem, montaż, sztywność podparcia skorupy, sztywność łożyska, tryb przekładni wału, tryb skorupy, tryb napędu elektrycznego, tryb silnika, ścieżka transmisji, 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.
