基于先進軸承技術的重型載貨車車輪系統燃油效率提高

商用車輪端系統的基礎設計在過去的50年里變化很小,當前用于R-驅動和拖車輪端系統設計的軸承產生于1920～1960年的設計，且設計方法基本保持不變。同一時期，廣義的軸承設計、制造能力及材料科學等都取得了可觀的進展。這些進展使得大幅增加軸承負荷能力、提高效能成為可能。

政府排放法規和對載貨車車隊燃油消耗改進的需求推進了軸端系統的重新設計。EPA和NHTSA標準要求，2017年相比2010年重型拖車排放量與燃油消耗量基準均要降低23%。

總結了當前軸端軸承設計的發展歷史，并提出設計輕量、冷卻運行、更為高效的軸端軸承的可能性，以滿足當前新工業標準要求。運用先進的設計、建模方法，對模型改進進行分析、優化設計。相關物理測試表明，新的軸承設計能夠在減輕質量的同時提高效能。

過去技術獨創和工藝改進提高了軸承質量和一致性。煉鋼工藝的改進使得鋼質量得以改善，其雜質減少，明顯提升了軸承疲勞壽命特性。這些改進加之新的軸承壽命測試儀器，使得軸承承載能力大幅提高。

功率密度的概念可以應用于當前幾種商用車軸承設計。高容量特性使得小巧、輕量軸承設計成為可能，這種軸承同時具有更好的疲勞特性。數據顯示，當前用于R-驅動主軸上的594A-592A軸承可以進行重新設計，其質量可減為當前質量的56%。

用于P-主軸位置的HM518445-HM518410軸承進行重新設計后，其質量可減為當前質量的40%。軸承尺寸的減小使主軸和輪轂的質量得以額外減輕。

先進的工業設計理念有助于節能軸承的設計。Timken節能軸承改善了軸承幾何特性和表面光滑度，并進行了扭矩測試。測試數據表明，相比其它工業軸承，這種軸承在質量減輕40%時，其扭矩僅減少20%，此外這種功率密集型軸承在比標準軸承工作溫度低12.2℃的環境內仍能工作。

Matt Zwick et al. SAE 2014-01-2230.

編譯：王迪