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NTN第3代低摩擦輪轂軸承Ⅲ的開發

NTN開發輪轂軸承超過40年，汽車輪轂軸承的市場份額占比也比較大，之前我們介紹過該公司輪轂軸承的發展歷程，其中第3代低摩擦輪轂軸承Ⅲ是近幾年開發應用的新品，為了應對低摩擦力矩的要求，通過潤滑和密封技術的改進，使低摩擦輪轂軸承Ⅲ與常規產品相比，轉矩減小了62%。下面詳細介紹低摩擦輪轂軸承Ⅲ在潤滑和密封上做了哪些優化。

1、低轉矩輪轂軸承介紹

1.1 輪轂軸承的結構和影響轉矩的因素

第3代輪轂軸承的結構示例如圖1所示。

圖1 第3代輪轂軸承的結構示例

輪轂軸承的轉矩由軸承的滾動阻力和密封(外部密封和內部密封)的滑動阻力組成，各占約50%。影響輪轂軸承轉矩的各種因素如圖2所示，各種減摩技術包括：優化軸承結構參數、改進軸承內部潤滑脂來減少滾動阻力；改進密封橡膠材料、優化密封結構和密封過盈量來減少滑動阻力。

圖2 軸承轉矩的影響因素

1.2 低摩擦輪轂軸承的演變

為減小轉矩，NTN的輪轂軸承已演變為低摩擦輪轂軸承Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ。演變概況見表1，相對于常規產品的轉矩減小比如圖3所示。

表1 低摩擦輪轂軸承的演變

圖3 力矩減小的發展演變

與常規產品相比，新開發的低摩擦輪轂軸承Ⅲ的轉矩減小了62%。通過應用之前開發的技術參數和新開發的潤滑脂(改進了低摩擦輪轂軸承Ⅱ的內部潤滑脂)來實現轉矩的減小。

2、潤滑脂的開發

2.1 新潤滑脂的功能要求和技術參數

對輪轂軸承的內部潤滑脂除了要求低摩擦外，還要求具有以下功能：

1)在輪轂軸承的載荷、溫度和轉速條件下通過提供充足油膜和防止卡咬，從而保持長使用壽命；

2)低溫下優異的抗微動磨損性能；

3)良好的防銹性和防滲漏性。

基于上述要求，新潤滑脂的技術參數按表2的思路確定。

表2 新潤滑脂的開發思路

2.1.1 在保持軸承使用壽命的同時減小摩擦

球與溝道之間的滾動接觸點也包括滑動的因素。因此，采用低運動黏度和小拖動系數基礎油的潤滑脂來減小由滑動引起的摩擦。

當潤滑脂基礎油運動黏度降低時，油膜不足的風險增加，這種權衡條件，可能會導致溝道損傷。當軸承溫度升高和潤滑脂基礎油黏度進一步降低時，在重載條件下尤需注意。采用具有小拖動系數的基礎油控制局部升溫，以保持足夠的油膜厚度和高黏度指數。提高抗蒸發性和抗氧化性，確保在重載區域的長期潤滑性，使其使用壽命等同或優于常規產品。

2.1.2 低溫下的抗微動磨損性能

新制造的車輛在鐵路貨車上進行長途運輸時，輪轂軸承的溝道與球之間會產生微小振動。如圖4中的箭頭所示，振動會擠壓出溝道與球之間的潤滑脂，產生金屬與金屬接觸，導致微動磨損。在潤滑脂趨于變硬和流動性降低的低溫條件下，微動磨損更明顯。在這種情況下駕駛車輛可能會產生異常聲。