NTN第3代低摩擦轮毂轴承Ⅲ的开发

NTN开发轮毂轴承超过40年，汽车轮毂轴承的市场份额占比也比较大，之前我们介绍过该公司轮毂轴承的发展历程，其中第3代低摩擦轮毂轴承Ⅲ是近几年开发应用的新品，为了应对低摩擦力矩的要求，通过润滑和密封技术的改进，使低摩擦轮毂轴承Ⅲ与常规产品相比，转矩减小了62%。下面详细介绍低摩擦轮毂轴承Ⅲ在润滑和密封上做了哪些优化。

1、低转矩轮毂轴承介绍

1.1 轮毂轴承的结构和影响转矩的因素

第3代轮毂轴承的结构示例如图1所示。

图1 第3代轮毂轴承的结构示例

轮毂轴承的转矩由轴承的滚动阻力和密封(外部密封和内部密封)的滑动阻力组成，各占约50%。影响轮毂轴承转矩的各种因素如图2所示，各种减摩技术包括：优化轴承结构参数、改进轴承内部润滑脂来减少滚动阻力；改进密封橡胶材料、优化密封结构和密封过盈量来减少滑动阻力。

图2 轴承转矩的影响因素

1.2 低摩擦轮毂轴承的演变

为减小转矩，NTN的轮毂轴承已演变为低摩擦轮毂轴承Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ。演变概况见表1，相对于常规产品的转矩减小比如图3所示。

表1 低摩擦轮毂轴承的演变

图3 力矩减小的发展演变

与常规产品相比，新开发的低摩擦轮毂轴承Ⅲ的转矩减小了62%。通过应用之前开发的技术参数和新开发的润滑脂(改进了低摩擦轮毂轴承Ⅱ的内部润滑脂)来实现转矩的减小。

2、润滑脂的开发

2.1 新润滑脂的功能要求和技术参数

对轮毂轴承的内部润滑脂除了要求低摩擦外，还要求具有以下功能：

1)在轮毂轴承的载荷、温度和转速条件下通过提供充足油膜和防止卡咬，从而保持长使用寿命；

2)低温下优异的抗微动磨损性能；

3)良好的防锈性和防渗漏性。

基于上述要求，新润滑脂的技术参数按表2的思路确定。

表2 新润滑脂的开发思路

2.1.1 在保持轴承使用寿命的同时减小摩擦

球与沟道之间的滚动接触点也包括滑动的因素。因此，采用低运动黏度和小拖动系数基础油的润滑脂来减小由滑动引起的摩擦。

当润滑脂基础油运动黏度降低时，油膜不足的风险增加，这种权衡条件，可能会导致沟道损伤。当轴承温度升高和润滑脂基础油黏度进一步降低时，在重载条件下尤需注意。采用具有小拖动系数的基础油控制局部升温，以保持足够的油膜厚度和高黏度指数。提高抗蒸发性和抗氧化性，确保在重载区域的长期润滑性，使其使用寿命等同或优于常规产品。

2.1.2 低温下的抗微动磨损性能

新制造的车辆在铁路货车上进行长途运输时，轮毂轴承的沟道与球之间会产生微小振动。如图4中的箭头所示，振动会挤压出沟道与球之间的润滑脂，产生金属与金属接触，导致微动磨损。在润滑脂趋于变硬和流动性降低的低温条件下，微动磨损更明显。在这种情况下驾驶车辆可能会产生异常声。