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JTEKT降低农业与建筑机械寿命周期成本的技术——延寿与小型化

JTEKT降低农业与建筑机械寿命周期成本的技术——延寿与小型化


在基础设施建设、资源与农业领域,农业与建筑机械(如自卸卡车、拖拉机等)对于提升工作效率有重要作用。低运行成本是农业与建筑机械最需要的因素。运行成本通常称为寿命周期成本(life cycle cost,LCC),客户在选择农业与建筑机械时的重要指标。因此,农业与建筑机械制造商致力于发展生产、提升服务,以降低LCC,提高竞争力。


LCC由车辆成本运行成本(燃料、劳动力及维护成本)构成。运行成本通常比车辆成本高数倍,因此降低LCC至关重要。


JTEKT不断开发出有助于降低LCC的新技术与服务,提出了6个关键词:

  • 更长寿命/小型化;

  • 高强度设计;

  • 低摩擦力矩、低温升;

  • 电气化支持;

  • 免维护;

  • 失效预测。



下面就基于其提出的6个关键词,一一介绍JTEKT在各方面研发、生产等所做的工作,供大家参考借鉴。

1、延寿与小型化技术

1.1 延长轴承寿命的研发工作

农业与建筑机械轴承失效模式的分析结果如图2所示,其中的重要挑战就是解决由应力集中(边缘应力)和润滑不当而引发的问题。通过开发这类技术来提升轴承耐久性,对降低维护成本、减小部件尺寸有重要作用。


在过去的研发工作中,JTEKT利用轴系统分析程序(SSAP)优化内部设计,从而有助于延长轴承寿命、缩减尺寸。该程序是JTEKT的专利技术,可防止由于较大的不对中或重载导致应力集中(边缘应力)等现象而引发的剥落。


利用SSAP对小齿轮轴承边缘应力进行分析的结果如图3所示。基于这些结果,优化了圆锥滚子轴承的内部设计,以减少边缘应力,这种设计成功延长了轴承寿命。

其次,针对由于润滑不当而引起的温升和卡咬问题,JTEKT开发了低摩擦力矩及低温升轴承,为低温升及卡咬最小化做出了贡献。低力矩轴承的详情见关键词3部分内容。已证实滚道表面高硬度与适量的残余奥氏体(残余γ)能有效减少由于异物进入而导致的剥落(图4),而且通过使用JTEKT热处理技术,将上述特征应用于SH轴承(指轴承钢经过特殊热处理,主要用于球轴承)和KE轴承(指表面硬化钢经过特殊热处理,主要用于圆锥滚子轴承),并且已实现商品化。

对KE和SH轴承在污染油中进行试验,得出的疲劳寿命评估结果如图5所示。在这些条件下,这2类轴承比标准轴承的寿命长约2倍。农业与建筑机械制造商对进一步提升轴承寿命仍有很高的期望,因此JTEKT正持续推进新一代长寿命轴承的研发工作。

1.2 新一代长寿命轴承(NK轴承)

为了响应制造商的要求,进一步提升农业与建筑机械轴承的寿命,JTEKT开发了NK轴承——通过优化材料成分及热处理条件来延长寿命(标准钢通常很难达到)。


正如“改善寿命、节约资源的中碳轴承钢的开发”(《国外轴承技术》2019年第4期)详细所述,图6所示的研发理念阶段II中的区域就是利用已开发材料与热处理技术所达到的成就。在污染油中对NK和KE轴承寿命进行评估的结果如图7所示,证实了在此种条:件下NK轴承的寿命比KE轴承的长1.5倍。


NK轴承的预期优点是在严重污染润滑条件下提升应用(例如轴与传动装置)的可靠性,延长维护间隔。

(来源:《JTEKT ENGINEERING JOURNAL English Edition》)



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