Press "Enter" to skip to content

Новые «уплотнения» уменьшают трение в электромобиле

С тех пор, как в 1828 году венгр Аньос Джедлик изобрел первый электрический автомобиль, автомобильная промышленность все чаще преследует мечту о мире, в котором существуют только автомобили с электрическим приводом. Хотя продажи электромобилей с каждым годом растут, массовое внедрение остается несбыточной мечтой. И так будет до тех пор, пока дальность поездки электромобиля с полным зарядом аккумуляторов не будет равна поездке обычного бензинового / дизельного автомобиля с полным баком.

Требуется найти решение, так как стремление к сокращению выбросов CO2 возрастает, а желание сохранить доступ к транспортным средствам в некоторых из самых густонаселенных городов мира становится первостепенным. Поэтому транспортные средства с электроприводом должны стать нормой, а не новинкой.

Согласно отчету Международного энергетического агентства (МЭА), в 2017 году по всему миру было совершено 3,1 миллиона путешествий на электромобиле. Однако ожидается, что этот показатель будет расти в геометрической прогрессии, по оценкам экспертов, к 2030 году эта цифра будет находиться в пределах от 125 до 220 миллионов.

Одним из ключевых факторов этого роста является наличие компонентов, которые позволяют электромобилям работать больше, практически как обычные автомобили, обеспечивая водителям требуемый запас хода и надежность, на которые они рассчитывают. К сожалению, электрокары, как правило, могут передвигаться на более короткие расстояния, чем бензиновые или дизельные автомобили. Кроме того, зарядка аккумулятора занимает гораздо больше времени, чем заправка традиционным топливом, а инфраструктура зарядных станций для электромобилей пока еще не широко доступна. Эти недостатки приводят к тревоге водителей относительно дальних поездок — страху того, что у транспортного средства недостаточно запаса хода, чтобы добраться до места назначения с пассажирами и с комфортом (кондиционер или отопление салона). Решение этой проблемы состоит в том, чтобы построить инфраструктуру зарядных станций, повысить эффективность зарядки и увеличить емкость аккумулятора, чтобы увеличить расстояние, которое электрокары могут проехать за один заряд.

Гидродинамическая характеристика HiSpin HS40 помогает снизить момент трения, а обратная откачка масла приводит к улучшению герметизации без повреждения вала

В электромобилях приводной силовой агрегат (e-axle) является критически важным компонентом, который выполняет функцию двигателя и трансмиссии. Это электромеханическая силовая установка, содержащаяся в конструкции оси, в которой находится электродвигатель, силовая электроника и некоторая передача / дифференциал. Все это вписывается в пространство традиционного бензинового двигателя. Мотор и коробка передач напрямую связаны между собой, и хотя коробка передач требует эффективной смазки, важно, чтобы двигатель оставался сухим. Чтобы осуществить это, между этими двумя компонентами требуется высоконадежное уплотнение (изоляция электродвигателя от попадания масла и других жидкостей).

Сложность герметизации этой системы заключается в том, что электродвигатели работают наиболее эффективно на высоких частотах вращения. Бензиновые двигатели обычно работают при частотах вращения коленчатого вала от 2000 до 4000 оборотов в минуту (об / мин). Коробка передач с электроприводом работает до восьми раз быстрее, обычно при 16000 об / мин. В будущем эти обороты, вероятно, значительно увеличатся.

Предел скорости вращения для традиционных изоляций в современном силовом агрегате составляет около 30 метров в секунду (100 футов в секунду). Однако, чтобы максимизировать эффективность, теоретическая оптимальная скорость вращения e-axle будет превышать 60 метров в секунду (200 футов в секунду) — скорость, которую в настоящее время невозможно достичь.

Это ограничивает возможности электромобилей и для поездок на короткие расстояния. Но поскольку большинство электромобилей, как правило, небольшие и используются для коротких поездок по городским районам (большая скорость не нужна), вполне допустимо, чтобы электропривод работал на относительно низкой скорости. Однако, если электрокары собираются бросить вызов автомобилям с двигателями внутреннего сгорания, они должны быть в состоянии проехать 400 — 500 км (250 — 300 миль) на одном заряде (эквивалент транспортных средств с бензиновым двигателем), а не с трудом преодолевать достигнутое на сегодня среднее расстояние в 300 км (175 миль). Задача, стоящая перед производителями изоляции e-Mobility, заключается в увеличении рабочей скорости вращения силового агрегата электрокара для поддержки миссии производителей электромобилей по увеличению расстояния перемещения на одном заряде аккумулятора.

В настоящее время в процессе разработки специализированные изолирующие решения отвечают требованиям поддержки развивающегося сектора электромобилей, зачастую превышая целевую скорость производителей электромобилей, по крайней мере, 40 м/c (130 футов в секунду). Некоторые уплотнения работают сравнительно хорошо относительно критического крутящего момента и потребляемой мощности и показывают нулевую утечку, несмотря на очень жесткие условия уплотнения. В одном случае изоляция уменьшила трение на 75% по сравнению со стандартной изоляцией своего типа.

Обороты в трансмиссии электромобиля намного выше чем бензинового авто поэтому отличная смазка компонентов выходит на первое место

Результаты испытаний данных специализированных уплотнений соответствуют основным параметрам и процедурами испытаний, которые учитывают требования производителей электромобилей, обзорами нескольких наборов данных по применению изоляционных материалов и обсуждениями с основными производителями жидкости для автоматических трансмиссий (ATF) и подшипников. Испытания проводились на 38-миллиметровом валу при скорости вращения до 21 000 об / мин (130 футов в секунду) при температурах в диапазоне от -40 ° С до + 150 ° С в условиях масляного тумана жидкости для автоматических трансмиссий в течение 500-часовой ускоренной нагрузки цикла испытаний. Это представляло реальные условия вождения, включая движение задним ходом, движение по городу, остановка и начало движения в пробке, а также скоростное движение по шоссе. В дополнение к 500-часовому испытанию с ускоренным циклом нагрузки, уплотнения были подвергнуты более 3000 часов испытаний на износостойкость.

Недавно разработанные уплотнения прошли испытание на ускоренный цикл нагрузки без утечек и износа уплотнительной кромки или вала. Фактически износ на поверхности бега был едва заметен, и результаты анализа методом конечных элементов (МКЭ) оказались положительными. В одном уплотнении используется материал на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), что обеспечивает совместимость практически со всеми средами. Вторая конструкция в патентованном низкотемпературном фторэластомере. Для удовлетворения потребностей в производстве электромобилей необходимы испытания на совместимость жидкостей, в частности, длительное погружение в жидкость для автоматической трансмиссии, обычно используемое в системах электропривода, на 168 часов при + 140 ° С и 500 и 1000 часов при +125 ° С. По сравнению с терполимером FKM, материалами этиленакрилового каучука (AEM) и акрилового каучука (ACM) эластомер FKM продемонстрировал значительно меньшее изменение объема и отличное сохранение химических и механических свойств.

Данные изоляционные системы проходят расширенные испытания в нескольких системах тяговых электроприводов и производителей транспортных средств. При условии, что изоляция продолжит работать как ожидалось, они могут заметно увеличить расстояние, пройденное электромобилями между циклами заряда аккумуляторов. И это, вероятно, приведет к появлению гораздо большего количества электромобилей на дороге.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *