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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(jiang)低(di)農業(ye)與(yu)建筑(zhu)機械壽命周期成本(ben)的技術——延壽與(yu)小型(xing)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(ye)(ye)與建筑機械時的重要指(zhi)標。因此,農業(ye)(ye)與建筑機械制造商致力于發展(zhan)生產、提升服務,以(yi)降低(di)LCC,提高(gao)競(jing)爭(zheng)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(chu)有助于降(jiang)低LCC的(de)新(xin)技(ji)術與服(fu)務,提出(chu)了6個關鍵(jian)詞:

  • 更長壽命/小型化;

  • 高強度設(she)計(ji);

  • 低摩擦力矩、低溫升(sheng);

  • 電氣(qi)化支持;

  • 免維護;

  • 失效預測(ce)。



下面(mian)就(jiu)基(ji)于(yu)其提出的(de)6個關鍵詞,一一介紹(shao)JTEKT在各(ge)方面(mian)研發(fa)、生產等所做的(de)工作(zuo),供(gong)大家參(can)考借鑒。

1、延壽(shou)與小(xiao)型化技術

1.1 延長軸承壽命的(de)研發(fa)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。基于這些結果,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(ci),針對由于潤(run)滑不(bu)當(dang)而(er)引起(qi)的溫(wen)升(sheng)和卡咬(yao)問題,JTEKT開發了(le)低(di)摩擦力(li)矩及低(di)溫(wen)升(sheng)軸承(cheng)(cheng),為低(di)溫(wen)升(sheng)及卡咬(yao)最小化(hua)做出了(le)貢(gong)獻(xian)。低(di)力(li)矩軸承(cheng)(cheng)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(re)處理技術,將上述特(te)征應(ying)用于SH軸承(指(zhi)軸(zhou)(zhou)承鋼(gang)經(jing)過特(te)殊熱處理,主要(yao)用于球軸(zhou)(zhou)承)和KE軸承(指表面硬化(hua)鋼(gang)經過特殊熱處理,主要(yao)用(yong)于圓錐滾子軸承(cheng)),并且已實現商品(pin)化(hua)。

對KE和SH軸(zhou)承在(zai)污染油中進(jin)行(xing)試驗,得(de)出的疲勞壽命(ming)評估結果如圖5所示。在(zai)這些條件(jian)下,這2類軸(zhou)承比標準軸(zhou)承的壽命(ming)長(chang)約2倍。農業(ye)與建筑機械制造(zao)商(shang)對進(jin)一步提升軸(zhou)承壽命(ming)仍有很高的期望,因此JTEKT正持續推進(jin)新一代長(chang)壽命(ming)軸(zhou)承的研發工作(zuo)。

1.2 新一代(dai)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(suo)述,圖6所(suo)示(shi)的研發理(li)念階段(duan)II中的區(qu)域就是(shi)利用已開發材(cai)料與熱處理(li)技術所(suo)達到的成就。在(zai)污染(ran)油中對NK和KE軸承壽命進行(xing)評估的結(jie)果如圖7所(suo)示(shi),證實了(le)在(zai)此種條:件下NK軸承的壽命比(bi)KE軸承的長1.5倍。


NK軸(zhou)承(cheng)的預(yu)期優點是(shi)在嚴(yan)重污(wu)染潤(run)滑(hua)條件下提(ti)升應(ying)用(例如軸(zhou)與傳動裝置)的可靠性,延長維護(hu)間隔(ge)。

(來源:《JTEKT ENGINEERING JOURNAL English Edition》)



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