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JTEKT降低農(nóng)業(yè)與建筑機(jī)械壽命周期成本的技術(shù)——延壽與小型化

JTEKT降低農(nóng)業(yè)與建筑機(jī)械壽命周期成本的技術(shù)——延壽與小型化


在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、資源與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,農(nóng)業(yè)與建筑機(jī)械(如自卸卡車、拖拉機(jī)等)對(duì)于提升工作效率有重要作用。低運(yùn)行成本是農(nóng)業(yè)與建筑機(jī)械最需要的因素。運(yùn)行成本通常稱為壽命周期成本(life cycle cost,LCC),客戶在選擇農(nóng)業(yè)與建筑機(jī)械時(shí)的重要指標(biāo)。因此,農(nóng)業(yè)與建筑機(jī)械制造商致力于發(fā)展生產(chǎn)、提升服務(wù),以降低LCC,提高競(jìng)爭(zhēng)力。


LCC由車輛成本運(yùn)行成本(燃料、勞動(dòng)力及維護(hù)成本)構(gòu)成。運(yùn)行成本通常比車輛成本高數(shù)倍,因此降低LCC至關(guān)重要。


JTEKT不斷開發(fā)出有助于降低LCC的新技術(shù)與服務(wù),提出了6個(gè)關(guān)鍵詞:

  • 更長(zhǎng)壽命/小型化;

  • 高強(qiáng)度設(shè)計(jì);

  • 低摩擦力矩、低溫升;

  • 電氣化支持;

  • 免維護(hù);

  • 失效預(yù)測(cè)。



下面就基于其提出的6個(gè)關(guān)鍵詞,一一介紹JTEKT在各方面研發(fā)、生產(chǎn)等所做的工作,供大家參考借鑒。

1、延壽與小型化技術(shù)

1.1 延長(zhǎng)軸承壽命的研發(fā)工作

農(nóng)業(yè)與建筑機(jī)械軸承失效模式的分析結(jié)果如圖2所示,其中的重要挑戰(zhàn)就是解決由應(yīng)力集中(邊緣應(yīng)力)和潤(rùn)滑不當(dāng)而引發(fā)的問題。通過開發(fā)這類技術(shù)來提升軸承耐久性,對(duì)降低維護(hù)成本、減小部件尺寸有重要作用。


在過去的研發(fā)工作中,JTEKT利用軸系統(tǒng)分析程序(SSAP)優(yōu)化內(nèi)部設(shè)計(jì),從而有助于延長(zhǎng)軸承壽命、縮減尺寸。該程序是JTEKT的專利技術(shù),可防止由于較大的不對(duì)中或重載導(dǎo)致應(yīng)力集中(邊緣應(yīng)力)等現(xiàn)象而引發(fā)的剝落。


利用SSAP對(duì)小齒輪軸承邊緣應(yīng)力進(jìn)行分析的結(jié)果如圖3所示。基于這些結(jié)果,優(yōu)化了圓錐滾子軸承的內(nèi)部設(shè)計(jì),以減少邊緣應(yīng)力,這種設(shè)計(jì)成功延長(zhǎng)了軸承壽命。

其次,針對(duì)由于潤(rùn)滑不當(dāng)而引起的溫升和卡咬問題,JTEKT開發(fā)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(xiàn)。低力矩軸承的詳情見關(guān)鍵詞3部分內(nèi)容。已證實(shí)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(jìn)入而導(dǎo)致的剝落(圖4),而且通過使用JTEKT熱處理技術(shù),將上述特征應(yīng)用于SH軸承(指軸承鋼經(jīng)過特殊熱處理,主要用于球軸承)和KE軸承(指表面硬化鋼經(jīng)過特殊熱處理,主要用于圓錐滾子軸承),并且已實(shí)現(xiàn)商品化。

對(duì)KE和SH軸承在污染油中進(jìn)行試驗(yàn),得出的疲勞壽命評(píng)估結(jié)果如圖5所示。在這些條件下,這2類軸承比標(biāo)準(zhǔn)軸承的壽命長(zhǎng)約2倍。農(nóng)業(yè)與建筑機(jī)械制造商對(duì)進(jìn)一步提升軸承壽命仍有很高的期望,因此JTEKT正持續(xù)推進(jìn)新一代長(zhǎng)壽命軸承的研發(fā)工作。

1.2 新一代長(zhǎng)壽命軸承(NK軸承)

為了響應(yīng)制造商的要求,進(jìn)一步提升農(nóng)業(yè)與建筑機(jī)械軸承的壽命,JTEKT開發(fā)了NK軸承——通過優(yōu)化材料成分及熱處理?xiàng)l件來延長(zhǎng)壽命(標(biāo)準(zhǔn)鋼通常很難達(dá)到)。


正如“改善壽命、節(jié)約資源的中碳軸承鋼的開發(fā)”(《國(guó)外軸承技術(shù)》2019年第4期)詳細(xì)所述,圖6所示的研發(fā)理念階段II中的區(qū)域就是利用已開發(fā)材料與熱處理技術(shù)所達(dá)到的成就。在污染油中對(duì)NK和KE軸承壽命進(jìn)行評(píng)估的結(jié)果如圖7所示,證實(shí)了在此種條:件下NK軸承的壽命比KE軸承的長(zhǎng)1.5倍。


NK軸承的預(yù)期優(yōu)點(diǎn)是在嚴(yán)重污染潤(rùn)滑條件下提升應(yīng)用(例如軸與傳動(dòng)裝置)的可靠性,延長(zhǎng)維護(hù)間隔。

(來源:《JTEKT ENGINEERING JOURNAL English Edition》)



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