碳纤维复合材料（CFRP）的应用（XVII）——高速轴承篇

发布时间：2023-04-06 浏览人数：人

碳纤维复合材料（CFRP）的应用（XVII）——高速轴承篇

轴承是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。轴承的基本结构通常由内圈、外圈、滚动体、保持架、密封件和油脂组成，内圈和外圈统称为轴承套圈，是具有滚道的环形零件。

随着国家“工业4.0”战略的提出，关键设备零部件的国产替代已刻不容缓，国产品牌尤其是头部企业是为来实现轴承全面国产化的希望，国家陆续出台各项产业政策，引导轴承行业发展方向，千亿级市场规模，国产轴承成长空间大。

轴承行业制造企业将加大研发投入，引进国外先进设备，不断提高研发设计能力和制造水平，提升轴承产品的精度、性能、寿命等关键技术指标，缩小与国外先进汽车轴承制造厂商技术水平之间的差距，逐步实现高端产品的进口替代。

本文介绍一种采用高耐热性碳纤维复合材料（350°C）保持器，可用于新能源汽车电机的高速轴承，实现dmn200万以上。

01产品研发背景

随着温室效应、尾气排放等引起的一系列环境问题日益加剧，普及更加环保的电动车成为社会的普遍期待。对于电动车普及，目前面临的一个重要课题是为提高续航里程，寻求能搭载更大电池的车辆空间。

近年来，随着电动车驱动系统的小型化、轻量化，以及驱动电机高效率化的市场需求不断加大，对驱动电机支撑用球轴承提出了更高转速的要求。球轴承在高转速旋转工况下，由于发热的影响，会发生润滑不良导致咬粘；另外，由于离心力的影响，保持架变形而发生破损也是亟待解决的课题。

02高速轴承的特点

采用最佳设计，实现了低发热性。主体采用SHX材料，提高了抗咬粘性，而且，滚子采用陶瓷材料，提高了可靠性。保持器采用碳纤维复合材料，实现了高速化。抑制超高速运转时保持架变形、实现超高速旋转下的耐久性的提高。

◆ 采用碳纤维增强PEEK保持器

为了抑制大直径轴承高速旋转产生的大离心力所导致的变形，汽车用轴承首次采用碳纤维强化PEEK作为保持器用材料，实现了高速稳定旋转，大幅提高了保持器的耐久性。

◆ 采用内圈引导

滚珠引导冠形保持器，内圈的外径部作为引导面使用，可有效抑制伴随保持器的振动引起的损伤，飞跃性的提高了超高速旋转下轴承的耐久性。

◆ 内部设计及提高使用寿命技术

通过优化轴承内部的槽尺寸和滚珠直径、滚珠数量、间隙等，即使在超高速旋转下，也能防止摩擦和发热引起的烧结。另外，内外圈通过使用尺寸稳定性优异的材料和热处理技术，抑制了使用时的尺寸和径向间隙的经时变化，提高了耐久性。

03产品测试条件

产品测试条件表

04产品测试结果

05结论

该高速轴承是目前全世界极限转速最高的球轴承。本产品的成功开发，为电动车驱动电机转速的大幅提升提供了可能。同时，通过提高驱动电机的效率，可实现驱动电机小型化、轻量化，为降低电动车能耗、延长续航里程、提高驾驶舒适度做出贡献。

在保持与传统碳纤维增强复合材料高强度级同等的加工性的同时，提高了机械特性和耐疲劳性。在以高流动性为特征的基础上配合碳纤维。适用于密封圈和轴承的保持器等组装工序中产生大变形的零件。