Помощь производителям электромобилей в достижении их целей

В электромобилях нет ничего нового. Электромобили были популярны в Европе и США в 1890-х и начале 1900-х годов, потому что они были чище, тише и легче заводились, чем автомобили с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Даже после того, как автомобили с бензиновым двигателем захватили потребительский рынок, электропоезда и грузовики продолжали вывозить уголь из шахт и перемещать людей через туннели метро. Благодаря электрическим тягачам, грузовикам и вилочным погрузчикам фабрики и склады работали по всему миру.

Сегодня возросшая нестабильность климата и запреты на автомобили, работающие на ископаемом топливе, стимулируют инвестиции в автомобили, грузовики и автобусы с электрическим приводом. В 2017 году во всем мире было произведено более 125000 электромобилей для коммерческих перевозок, и в отчете Research and Markets прогнозируется, что к 2025 году это число превысит 1,8 миллиона.

В США, где количество онлайн-покупок резко возросло, компании по доставке используют электрические среднетоннажные грузовики и фургоны для более устойчивого удовлетворения спроса. В Китае сильные государственные стимулы и низкий уровень владения автомобилями делают потребителей более склонными к электромобилям, и каждые пять недель на дороги выезжают 9 500 новых электрических автобусов — эквивалент всего лондонского автобусного парка.

Проблема электрической тяги

Однако рынок электромобилей (электромобилей) еще далек от зрелости. Решения для силовых агрегатов для электромобилей первого поколения по-прежнему представляют собой пруд пруди, а стартапы соперничают с признанными производителями за положение на рынке. Поставщики следят за развитием событий, поэтому они могут быстро адаптироваться к росту спроса на электромобили.

Большой проблемой по-прежнему остаются аккумуляторы. Эксперты ожидают, что в ближайшие десять лет стоимость литиевых батарей останется высокой. Чтобы получить больше миль от зарядки, производители ищут энергоэффективные и экономичные силовые агрегаты, чтобы автомобили были легче и оставляли место для более крупных аккумуляторных блоков.

По словам Кристофера Маркс, главного инженера группы внедорожников Timken, ранее бывшего экспертом Timken по электромобилям на шоссе, проблемы, связанные с электромобилями, для конструкторов подшипников включают в себя более жесткие термические условия и более легкие смазочные материалы.

Главный инженер Timken, Кристофер Маркс

«Более легкие смазочные материалы были тенденцией в течение многих лет, потому что они позволяют повысить эффективность работы трансмиссии», — говорит он. «Однако эти более легкие смазочные материалы могут вызвать проблемы с производительностью, потому что у нас нет толщины пленки в контакте подшипника и шестерни».

Рабочие температуры в коробках передач электромобилей также имеют тенденцию быть довольно высокими по сравнению с автомобилями с ДВС. Когда у вас есть электродвигатель, прикрепленный к коробке передач, это большой генератор тепла. Единственное тепловыделение в традиционной трансмиссии — это потеря мощности подшипников и шестерен.

Задача — продлить срок службы подшипников в более агрессивной среде, чем та, в которой они обычно работают. Чтобы решить эту задачу, дизайнеры Timken полагаются на проверенные процессы компании и обширные знания в области применения во многих отраслях.

Прокладывая путь ранними инновациями

Исторически сложилось так, что зависимость автомобильной промышленности от Timken в области инновационных приложений не является чем-то новым. Начиная с 1975 года, в соответствии с правилами корпоративной средней экономии топлива (CAFE) в США были повышены целевые показатели топливной эффективности для легковых и легких грузовых автомобилей. -ICE гибридные приложения.

«В гибридах интересно то, что в зависимости от уровня гибрида трансмиссии существенно не меняются, — говорит Маркс. «Технология PDFE не нова, но конструкция этих подшипников уникальна для обычных или гибридных осей».

С другой стороны, полностью электрические транспортные средства все еще развиваются, с осями и силовыми передачами, которые могут значительно отличаться друг от друга, а также от автомобилей с ДВС или гибридных автомобилей. Например, один новый электрический грузовик имеет четыре двигателя — по одному на каждое колесо. «Все эти инновации бросают вызов нашим клиентам, — говорит Маркс. «Но все же речь идет о предложениях энергоэффективных и экономичных решений для снижения веса автомобиля и увеличения расстояния между заправками или, в данном случае, зарядками аккумуляторов».

Уменьшение размера при максимальной мощности

Чтобы решить эту проблему для электромобилей, инженеры Timken разработали линейку конических роликоподшипников из ePDFE, основываясь на знаниях, которые они приобрели за годы создания подшипников PDFE для обычных и гибридных автомобилей.

«Большая разница заключается в макрогеометрии», — говорит Маркс. «Эти подшипники и оси, как правило, немного меньше, чем в обычных автомобилях». Конические роликоподшипники Timken из ePDFE представляют собой меньшее решение по сравнению с шариковыми подшипниками, поэтому заказчики могут уменьшить размеры валов и корпусов для создания редукторов с большей энергоемкостью.

С другой стороны, внутренняя геометрия подшипников из ePDFE делает их более экономичными, и именно здесь технологии микрогеометрии Timken играют большую роль.

«У нас есть технологии, которые помогут клиентам разработать самую маленькую и наиболее мощную коробку передач, открывая путь для более компактной конструкции силовой передачи, общего снижения веса транспортного средства, более низких рабочих температур подшипников и повышения эффективности силовой передачи», — говорит Маркс.

Подшипники Timken ePDFE также помогают снизить шум, вибрацию и жесткость — важный фактор в транспортных средствах, в которых отсутствует фоновый грохот двигателя внутреннего сгорания.

Раннее сотрудничество для оптимальных результатов

Маркс подчеркивает важность сотрудничества с инженерами Timken на ранних этапах процесса проектирования, чтобы оптимизировать решения заранее, а не пытаться модернизировать их позже.

«Мы хотим убедиться, что заказчик создает среду, благоприятную для подшипников», — говорит он. «Когда они приходят к нам рано, мы можем работать с ними над созданием архитектуры, которая позволяет подшипникам работать с высокими эксплуатационными характеристиками с точки зрения долговечности и надежности».

Как это типично для молодых отраслей, сегодняшние производители электромобилей сосредоточены на быстром выходе на рынок, а не на том, чтобы выжать из своей продукции всю потенциальную эффективность и надежность.

«Я думаю, что со временем появятся возможности для повышения эффективности, поскольку электромобили начнут занимать все большую долю рынка, — говорит Маркс, — как и сегодня, когда речь идет о традиционной стороне, производители работают над повышением экономии топлива на одну милю на галлон за один галлон. время. Вы получаете это, меняя все эти мелочи, например, подшипники ».

Помощь клиентам сориентироваться

Электромобили — не единственная инновация, потрясшая автомобильный мир. «Сегодня мы находимся в разгаре революции», — говорит Маркс, и производители также ожидают роста совместного использования поездок и автономных транспортных средств.

В конце концов, мы можем увидеть более низкий уровень владения и меньшее количество транспортных средств, например, в США, но одно транспортное средство будет проезжать 100 000 миль в год, а не 12 000-15 000 миль. Подобный сдвиг может существенно повлиять на требования к надежности послепродажного обслуживания — область, для решения которой Timken имеет все возможности.

«Люди изучают множество хрустальных шаров, чтобы попытаться понять, куда движется индустрия», — говорит он. В долгосрочной перспективе он ожидает увидеть сочетание гибридных и полностью электрических транспортных средств, ориентированных на потребительский и автомобильный коммерческие рынки, а также повышение стандартов эффективности для внедорожных транспортных средств.

Чтобы помочь производителям электромобилей достичь поставленных целей, инженеры Timken продолжают делать то, что у них получается лучше всего: тесно сотрудничать с клиентами, чтобы разработать идеальное решение для каждого приложения.

«Мы работаем с постоянными клиентами, а также с новыми участниками, которые не так хорошо с нами знакомы», — говорит Маркс. «Оба могут извлечь выгоду из наших инженерных знаний при разработке новых силовых установок для электромобилей».

Published: 2021/03/24