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JTEKT降低農業與建筑機械壽命周期成本的技術——延壽與小型化

JTEKT降低農業與建筑機械壽命周期成本的技術——延壽與小型化


在基礎設施建設、資源與農業領域,農業與建筑機械(如自卸卡車、拖拉機等)對于提升工作效率有重要作用。低運行成本是農業與建筑機械最需要的因素。運行成本通常稱為壽命周期成本(life cycle cost,LCC),客戶在選擇農業與建筑機械時的重要指標。因此,農業與建筑機械制造商致力于發展生產、提升服務,以降低LCC,提高競爭力。


LCC由車輛成本運行成本(燃料、勞動力及維護成本)構成。運行成本通常比車輛成本高數倍,因此降低LCC至關重要。


JTEKT不斷開發出有助于降低LCC的新技術與服務,提出了6個關鍵詞:

  • 更長壽命/小型化;

  • 高強度設計;

  • 低摩擦力矩、低溫升;

  • 電氣化支持;

  • 免維護;

  • 失效預測。



下面就基于其提出的6個關鍵詞,一一介紹JTEKT在各方面研發、生產等所做的工作,供大家參考借鑒。

1、延壽與小型化技術

1.1 延長軸承壽命的研發工作

農業與建筑機械軸承失效模式的分析結果如圖2所示,其中的重要挑戰就是解決由應力集中(邊緣應力)和潤滑不當而引發的問題。通過開發這類技術來提升軸承耐久性,對降低維護成本、減小部件尺寸有重要作用。


在過去的研發工作中,JTEKT利用軸系統分析程序(SSAP)優化內部設計,從而有助于延長軸承壽命、縮減尺寸。該程序是JTEKT的專利技術,可防止由于較大的不對中或重載導致應力集中(邊緣應力)等現象而引發的剝落。


利用SSAP對小齒輪軸承邊緣應力進行分析的結果如圖3所示?;谶@些結果,優化了圓錐滾子軸承的內部設計,以減少邊緣應力,這種設計成功延長了軸承壽命。

其次,針對由于潤滑不當而引起的溫升和卡咬問題,JTEKT開發了低摩擦力矩及低溫升軸承,為低溫升及卡咬最小化做出了貢獻。低力矩軸承的詳情見關鍵詞3部分內容。已證實滾道表面高硬度與適量的殘余奧氏體(殘余γ)能有效減少由于異物進入而導致的剝落(圖4),而且通過使用JTEKT熱處理技術,將上述特征應用于SH軸承(指軸承鋼經過特殊熱處理,主要用于球軸承)和KE軸承(指表面硬化鋼經過特殊熱處理,主要用于圓錐滾子軸承),并且已實現商品化。

對KE和SH軸承在污染油中進行試驗,得出的疲勞壽命評估結果如圖5所示。在這些條件下,這2類軸承比標準軸承的壽命長約2倍。農業與建筑機械制造商對進一步提升軸承壽命仍有很高的期望,因此JTEKT正持續推進新一代長壽命軸承的研發工作。

1.2 新一代長壽命軸承(NK軸承)

為了響應制造商的要求,進一步提升農業與建筑機械軸承的壽命,JTEKT開發了NK軸承——通過優化材料成分及熱處理條件來延長壽命(標準鋼通常很難達到)。


正如“改善壽命、節約資源的中碳軸承鋼的開發”(《國外軸承技術》2019年第4期)詳細所述,圖6所示的研發理念階段II中的區域就是利用已開發材料與熱處理技術所達到的成就。在污染油中對NK和KE軸承壽命進行評估的結果如圖7所示,證實了在此種條:件下NK軸承的壽命比KE軸承的長1.5倍。


NK軸承的預期優點是在嚴重污染潤滑條件下提升應用(例如軸與傳動裝置)的可靠性,延長維護間隔。

(來源:《JTEKT ENGINEERING JOURNAL English Edition》)



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