基于先进轴承技术的重型载货车车轮系统燃油效率提高

商用车轮端系统的基础设计在过去的50年里变化很小,当前用于R-驱动和拖车轮端系统设计的轴承产生于1920～1960年的设计，且设计方法基本保持不变。同一时期，广义的轴承设计、制造能力及材料科学等都取得了可观的进展。这些进展使得大幅增加轴承负荷能力、提高效能成为可能。

政府排放法规和对载货车车队燃油消耗改进的需求推进了轴端系统的重新设计。EPA和NHTSA标准要求，2017年相比2010年重型拖车排放量与燃油消耗量基准均要降低23%。

总结了当前轴端轴承设计的发展历史，并提出设计轻量、冷却运行、更为高效的轴端轴承的可能性，以满足当前新工业标准要求。运用先进的设计、建模方法，对模型改进进行分析、优化设计。相关物理测试表明，新的轴承设计能够在减轻质量的同时提高效能。

过去技术独创和工艺改进提高了轴承质量和一致性。炼钢工艺的改进使得钢质量得以改善，其杂质减少，明显提升了轴承疲劳寿命特性。这些改进加之新的轴承寿命测试仪器，使得轴承承载能力大幅提高。

功率密度的概念可以应用于当前几种商用车轴承设计。高容量特性使得小巧、轻量轴承设计成为可能，这种轴承同时具有更好的疲劳特性。数据显示，当前用于R-驱动主轴上的594A-592A轴承可以进行重新设计，其质量可减为当前质量的56%。

用于P-主轴位置的HM518445-HM518410轴承进行重新设计后，其质量可减为当前质量的40%。轴承尺寸的减小使主轴和轮毂的质量得以额外减轻。

先进的工业设计理念有助于节能轴承的设计。Timken节能轴承改善了轴承几何特性和表面光滑度，并进行了扭矩测试。测试数据表明，相比其它工业轴承，这种轴承在质量减轻40%时，其扭矩仅减少20%，此外这种功率密集型轴承在比标准轴承工作温度低12.2℃的环境内仍能工作。

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

编译：王迪