陶瓷轴承：电动汽车革命的重要部件
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电动汽车动力总成确实有一些活动部件，其中最重要的是电机轴上使用的轴承滚珠。大多数轴承滚珠和滚动元件由钢制成，但一些高级材料专家相信有更好的选择：陶瓷，特别是氮化硅(Si3N4)，最适合电动汽车的陶瓷轴承。
一、新材料的佼佼者--陶瓷轴承陶瓷轴承作为一种新材料轴承，由于其具有金属轴承所无法比拟的优良性能，抗高温、超强度等成为新材料界中的佼佼者。 在实践中，大多数陶瓷轴承都可以视为混合轴承，它们将陶瓷球与钢滚道结合在一起，纯陶瓷轴承也是可能的，陶瓷非常光滑，系统中不会有足够的摩擦。在混合轴承中，如果不加以控制，陶瓷的光滑度也会出现问题，滚珠太光滑，它们就可能变得抗润滑。 在高速精密轴承中，应用最多的是混合陶瓷球轴承。即滚动体使用热压Si3N4陶瓷球，轴承圈仍为钢圈。这种轴承标准化程度高，对机床结构改动小，便于维护保养，特别适合于高速运行场合。其组装的高速电主轴，具有高速、高刚度、大功率、长寿命等优点。 时间证明，作为轴承新材料必须具有在不同温度下的尺寸稳定性，以保证轴承在温度变化的工作环境下，保持精密的尺寸和精确的配合，在特殊环境下还必须具备抗腐蚀、抗分解能力。 二、陶瓷轴承具有什么优势？说到轴承，越轻越好，氮化硅比钢轻，陶瓷轴承滚珠的重量不到钢的一半，电动汽车工程师喜欢尽可能减轻重量，但这并不是唯一的好处。 1、 摩擦系数低 油润滑的陶瓷轴承，在润滑油变稀或缺少的情况下，其润滑能力仍不低于钢轴承常用的传统润滑剂；陶瓷轴承滚珠在轴承组件内产生的摩擦更小，这意味着它们需要更少的润滑剂、更少的磨损、更少的滚道应力和更低的工作温度。 2、重量轻，长寿命 陶瓷滚动小球的密度比钢低，重量自然就轻，因此可降低转动对外圈离心的摩擦，自然陶瓷轴承的使用寿命就变长了。全陶瓷轴承的使用寿命可比全钢轴承长10－50倍，混合陶瓷轴承，寿命会比全钢轴承的寿命高3-5倍左右；使用寿命上，陶瓷轴承远远高于金属轴承。 3、稳定性强，不易变形 陶瓷轴承不仅比钢轻，它们更坚固，很少会因为受力而变形。陶瓷轴承钢性比金属轴承大，陶瓷材料的弹性模量高，其刚性比普通钢轴承大15-20％，硬度是钢的两倍，硬度比钢高60%以上。相比金属轴承，陶瓷轴承更加耐腐磨。因为自身本身材料的不一样，所以直接导致陶瓷轴承的耐腐蚀和耐磨性比金属轴承更加优异。 4、 膨胀系数小，耐高温 因为陶瓷球轴承受到热胀冷缩的影响比钢轴承要小，所以，陶瓷球轴承是允许在温差较大、温度变化剧烈的环境中工作。且陶瓷还具有耐高温的能力，陶瓷轴承滚珠可在高达1,000℃的温度下运行，远远超过汽车运行的要求。 5、电绝缘性 陶瓷球轴承可以在500度以上温度下工作，具有不导电，无磁性等优点。采用陶瓷球的轴承，可以使轴承的内外圈之间绝缘，因为陶瓷球是绝缘体，在轴承的内外圈之间用陶瓷球，就可以达到绝缘的效果。这样就使轴承能够在导电的环境下使用了。 对于电动汽车，陶瓷轴承滚珠的最大好处之一是它们具有抗电性，轴承不希望电流通过，因为电流通过加速了轴承的故障。 氮化硅具有抗电性，这通常在几乎所有轴承应用中都有好处，汽车中的高压牵引电机时，由于电流泄漏，轴承内部很容易发生电气点蚀，最终可能导致早期故障。如果使用钢制轴承，唯一的选择是在钢上涂上绝缘材料，这增加了制造过程的复杂性，并带来了质量污染的机会。 三、结 论电动汽车行业仍处于起步阶段，它无疑会想方设法对其关键技术进行创新和改进：电池、充电器和电机。但正如我们所见，坚硬的微小球体也可以成为电动汽车革命的一部分，陶瓷滚珠轴承也可能至关重要。 陶瓷轴承在各种不同的领域和行业中也得到了日益广泛的应用。航天、航海、石油、化工、核工业、轻纺工业、机械、冶金、电力、地铁、高速机床等等、甚至国防军事技术领域等都有应用。在高温、高冷、深冷、易燃、易爆、强腐蚀、真空、无磁、干摩擦等各种特殊和高要求的状况下工作。 |
