اثرات گریس های کارآمد بر محدوده عملیاتی BEVs
استفاده از گریس های روان کننده در خودروهای سواری هیبریدی (HEV) یا کاملاً برقی شده (BEV) ممکن است تأثیر مثبتی بر محدوده عملکرد آنها داشته باشد. در اینجا، Fuchs Schmierstoffe اولویت بندی تک تک اجزای خودرو را برای موضوع به حداقل رساندن اصطکاک، مزایای گریس کارآمد و همچنین تقاضاهای ویژه ای که خودروهای برقی بر این کلاس مایعات خودرو تحمیل می کنند، توضیح می دهد.
Fuchs Schmierstoffe برای اینکه بتواند تک تک اجزای روغن کاری شده را در خودروهای الکتریکی باتری دار (BEV) یا وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی (HEVs) طبقه بندی کند، تجزیه و تحلیلی انجام داد و اولویت ها را بر اساس درجات مربوط به کارایی تعیین کرد. آنها با مدت زمان منبع تغذیه به اجزای جداگانه از باتری خودرو تعریف می شوند. هر چه یک قطعه بیشتر به انرژی باتری ضربه بزند، مصرف برق بیشتر می شود.
یک روغن کاری کارآمد یا به عبارت دیگر با اصطکاک کم می تواند درجه اثربخشی را بهبود بخشد، بنابراین تقاضای انرژی را کاهش داده و در نتیجه سهم مهمی در گسترش برد عملکرد خودرو دارد. در نتیجه، قطعاتی که الکتریسیته بیشتری مصرف میکنند، در نتیجه افزایش راندمان، پتانسیل تقویت برد عملیاتی بیشتری دارند. سه اولویت مربوط به درجه بازده تولید شده توسط روانکاری گریس بهینه تعریف شده است که در پاراگراف های بعدی ارائه شده است.
اولویت اول: قطار رانندگی
قطعاتی که یا بخشی از قطارهای محرک هستند یا مستقیماً به آن متصل می شوند، به اولویت های قطار درایو اختصاص داده می شوند. در حالی که وسیله نقلیه در حال کار است، آنها نقش مصرف کننده ثابت یا غیر مستقیم برق باتری خودرو را بر عهده می گیرند. در میان اولین اولویت های در نظر گرفته شده می توان به یاتاقان های روغن کاری شده در موتور الکتریکی کششی، یاتاقان چرخ ها یا محورهای اتصال اشاره کرد. صرفه جویی در انرژی بالقوه این قطعات در نتیجه افزایش درجه اثربخشی زیاد است، زیرا عملکرد آنها بیشترین سهم انرژی تامین شده باتری را به کار می گیرد. در نتیجه، افزایش راندمان این قطعات پتانسیل ارائه بزرگترین گسترش دامنه عملیاتی را دارد. در حال حاضر، تمرکز در توسعه گریس های کم اصطکاک بر روی اجزای اولویت اول است.
اولویت دوم: کامپوننت های پشتیبان فعال سازی دائمی سروو
اولویت دوم شامل اجزایی است که به طور مداوم در عملکرد وسیله نقلیه تعبیه شده اند، در حالی که فقط نقش های پشتیبانی را بر عهده می گیرند. از جمله این موارد می توان به سیستم فرمان، تقویت کننده ترمز یا فن خنک کننده اشاره کرد. درجه اثربخشی بهینه این اجزا، که میتواند در صورت استفاده از گریسهای اصطکاک کم به دست آید، بهاندازه بهبود اولویت اول ترن محرک، تأثیری روی برد عملیاتی خودرو ندارد. با این حال، این اجزا به یقین پتانسیل هایی را برای صرفه جویی در انرژی نیز ارائه می دهند.
اولویت سوم: کامپوننتهای پشتیبانی از فعالسازی موقت سروو
قطعاتی که فقط برای مدت زمان محدودی مورد استفاده قرار میگیرند و بنابراین صرفاً به طور موقت از منبع انرژی باتری خودرو استفاده میکنند، به عنوان اجزای اولویت سوم دستهبندی میشوند. این دسته شامل ترمز دستی یا تنظیم صندلی است. با توجه به اینکه این قطعات فقط مصرف کننده موقت برق هستند، پتانسیل گسترش برد عملیاتی آنها بسیار کمتر از دو اولویت دیگر است. با این وجود، حتی اجزای اولویت سوم نیز این قابلیت را دارند که در صورت استفاده از گریس های کارآمد، تأثیر مثبتی بر برد کارکرد خودروی سواری داشته باشند. این هدف عمدتاً از طریق گریسهای مصنوعی به دست میآید که حتی در شرایط دمای پایین (تا -40 درجه سانتیگراد) گشتاورهای خروجی و حرکتی را کاهش میدهند و بنابراین نیاز به خروجی استقرار الکتریکی کمتری دارند.
ارزیابی و مزایای درجه اثربخشی اولویت های مربوطه
طبقه بندی توصیف شده در سه اولویت تعیین شده به ارزیابی متمرکز کاربردهای روان کننده در HEV و BEV تبدیل می شود. جدول 1 اجزای روغن کاری شده خودرو را به این سه اولویت اختصاص می دهد.
به حداقل رساندن اصطکاک روانکاری گریس می تواند از طریق ویسکوزیته پایین روغن پایه و همچنین تغلیظ کننده های خاص و بهینه و فناوری های افزودنی حاصل شود. اصطکاک کاهنده در درجه اول برای اجزای اولویت اول مرتبط با درجه اثربخشی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. مصرف برق خودرو را می توان به لطف کاهش تلفات برق در ترن محرک کاهش داد، که می تواند به اصطکاک کمتر در این قطعات نیز نسبت داده شود. در میان چیزهای دیگر، ضریب اصطکاک μ اصطکاک داخلی روان کننده را توصیف می کند که تأثیر قابل توجهی بر درجه اثربخشی اجزا در ناحیه روانکاری هیدرودینامیکی دارد.
توسعه گریسهای کارآمد، اندازهگیری دقیق اصطکاک وابسته به گریس را در غرفههای آزمایش مدل و اجزاء تحت شرایط باری که تا حد امکان به کاربرد واقعی نزدیک است، الزامی میکند. یکی از گزینه های موجود، به اصطلاح Mini Traction Machine (MTM) از PCS Instruments است. شکل 1 شامل نتایج اندازه گیری یک آزمایش MTM است و به وضوح تفاوت در الگوهای اصطکاک یک گریس یاتاقان چرخ استاندارد و اصطکاک بهینه شده را مشخص می کند. واضح است که ضریب اصطکاک گریس بهینه شده در مقایسه با گریس استاندارد بلبرینگ چرخ (م = 0.015 به جای 0.030) 50 درصد کاهش یافته است و بنابراین می توان تأثیر مثبتی بر راندمان قطعه اعمال کرد.
در بیشتر موارد، گریس های اصطکاک کم با ویسکوزیته روغن پایه نازک فرموله می شوند. با این حال، این ممکن است منجر به خرابی زودهنگام یاتاقان های غلتشی به دلیل سایش و خستگی شود. برای مقابله با این اثر، انتخاب های پیچیده ای در مورد انواع روغن پایه و افزودنی های روان کننده ضروری است. Fuchs Schmierstoffe یک میز آزمایش FE8 اصلاح شده (براساس DIN 51819) در اختیار دارد که شرکت را قادر میسازد تا طول عمر مرتبط با خستگی بلبرینگهای نورد را تحت شرایط بار بحرانی و سرعت چرخش آزمایش کند. یاتاقان در طول این فرآیند ارتعاش کنترل می شود و در صورت تجاوز از محدودیت های تعریف شده، آزمایش متوقف می شود. در نتیجه، می توان ارزیابی کرد که آیا گریس پتانسیل کاهش احتمال خرابی زودرس بلبرینگ به دلیل سایش و خستگی را دارد یا خیر.
علاوه بر قابلیت کاهش اصطکاک، گریسهای کارآمد دارای خواص اضافی هستند که تأثیر مثبت بالقوهای بر محدوده عملکرد یک BEV یا HEV دارند. به عنوان مثال، تحمل تنش خاص یک جزء را می توان به طور قابل ملاحظه ای افزایش داد. اگر این فاکتور از قبل در مرحله طراحی خودرو در نظر گرفته شود، می توان با حفظ همان سطوح عملکرد، یک جزء کوچکتر و سبکتر ایجاد کرد.
بنابراین کاهش وزن به دست آمده پتانسیل بهبود دامنه را دارد. اثر افزایش تحمل تنش ویژه در درجه اول به اجزای اولویت اول و دوم اعمال می شود. یک مثال معمولی محور پیشرانه است. این اصل که معمولاً به آن کوچک سازی می گویند، در حال حاضر در مدل های بی شماری از موتورهای احتراقی استفاده می شود. همانطور که قبلاً توضیح داده شد، گریس های مصنوعی بهینه شده قابلیت کاهش جریان الکتریکی مورد نیاز را دارند. در بهینه ترین شرایط، این بدان معناست که می توان از خطوط الکتریکی با قطر کمتر استفاده کرد که به نوبه خود باعث کاهش وزن خودرو می شود. شکل 2 مزایای توصیف شده گریس های بهینه شده را خلاصه می کند.
یک نیاز بیشتر در مورد گریس: خلوص ذرات
علاوه بر بهینهسازی اصطکاک که قبلاً توضیح داده شد، Fuchs Schmierstoffe سه الزام اصلی دیگر را در مورد تحرک الکتریکی بر گریسهای خود اعمال میکند. اینها نویز کم، طول عمر طولانی گریس و محدودیت های سرعت چرخشی بالا و همچنین سازگاری با یاتاقان های غلتشی حامل جریان الکتریکی هستند. تمام ویژگی های ذکر شده را می توان به لطف روش های آزمایش مدرن نظارت و ارزیابی کرد. در نتیجه، می توان اظهارات واجد شرایطی را در مورد مناسب بودن گریس بیان کرد.
نیاز به سر و صدای کم صرفاً کاهش نویز تولید شده توسط جزء خودرو را هدف قرار نمی دهد، زیرا سر و صدای لاستیک ها در حال حرکت و جریان هوا در حال حاضر مزایای «روغن کاری با نویز کمتر» را در سرعت های شتاب گرفته حذف می کند [1]. بسیار مهمتر است که رفتارهای نویز گریس ها در درجه اول تحت تأثیر تمیزی آنها (خوص شیمیایی) باشد. استفاده صرف از گریس های کم صدا یا مکانیکی بسیار خالص به افزایش طول عمر بلبرینگ های غلتشی از نظر ریاضی تبدیل می شود [2].
از آنجایی که گریسهای کم صدا بدون ذرات هستند، میتوان از روغنهای پایه نازکتر با نرخ اصطکاک پایینتر برای بهبود درجه اثربخشی یاتاقانهای غلتشی و جفتهای تریبولوژیکی بدون کاهش طول عمر مربوطه استفاده کرد.
در نتیجه، Fuchs Schmierstoffe رفتارهای نویز گریس های بلبرینگ نورد را با روش های BeQuiet+ و MoreQuiet آزمایش می کند. شکل 3 گزیده هایی از آزمایش نویز MoreQuiet را نشان می دهد که روی دو گریس انجام شده است. در مقایسه با گریس نسبتاً کم صدا، گریس یاتاقان غلتشی بهینه سازی شده رفتار نویز قابل توجهی آرام تری از خود نشان می دهد و در نتیجه کلاس نویز بهتری (II/1 به جای II/2) ایجاد می کند.
سرعت چرخش بالا و سازگاری دما همراه با طولانی ترین طول عمر ممکن، الزامات کلیدی برای روانکاری گریس یاتاقان های غلتشی در موتورهای الکتریکی کششی است. Fuchs Schmierstoffe آزمایشهایی را برای استفاده مداوم از گریس روی میزهای آزمایشی خود SKF ROF+ و FAG FE9 در دمای تا +180 درجه سانتیگراد انجام میدهد. سازگاری سرعت چرخشی و/یا حداکثر سرعت چرخشی در دستگاه تست FAG WS 22 تعیین میشود.
بلبرینگ های رسانای جریان و گریس های آنها
یکی از ویژگی هایی که تا به امروز برای گریس ها به طور کامل بررسی نشده است، مناسب بودن یاتاقان های نورد رسانای جریان است. با توجه به عملکرد نسبتاً بسیار پویا موتورهای الکتریکی کششی کنترلشده فرکانس، اهمیت فزایندهای پیدا میکند زیرا در این سناریوها، یاتاقانهای غلتشی اغلب در معرض آسیبرسانی ارز قرار میگیرند و بنابراین بیشتر مستعد سایش شتابدار هستند. تحقیقات نهایی در مورد خواصی که یک گریس باید داشته باشد تا روانکاری کافی را حتی در این شرایط فراهم کند هنوز باید انجام شود. یکی از مشخصه هایی که اغلب در این زمینه مورد بحث قرار می گیرد رسانایی الکتریکی خاص گریس است که برای مثال می تواند از طریق افزودن افزودنی های رسانا یا روغن های پایه تحت تأثیر قرار گیرد. هدف از افزایش رسانایی الکتریکی گریس تا حد امکان، به حداقل رساندن انرژی عبوری الکتریکی روی گریس و یاتاقان تا حد ممکن است. هدف جلوگیری از آسیب به روان کننده و بلبرینگ است. تحقیقات میان رشته ای بیشتری باید انجام شود و زمان نشان خواهد داد که آیا این رویکرد مناسب است یا خیر. Fuchs Schmierstoffe دستگاه Dielectro-Rheological Device (DRD) از Anton Paar را در اختیار دارد - یک دستگاه آزمایش مدرن که ویژگی های الکتریکی گریس های تازه و قبلاً استفاده شده را مشخص می کند. ترکیب یک رئومتر چرخشی با تنظیم اندازه گیری یک کندانسور صفحه-صفحه، همراه با یک طیف سنج امپدانس، اندازه گیری مقاومت خاص، رسانایی و گذردهی را ممکن می سازد. شرایط آزمایش را می توان به طور تصادفی در محدوده دمایی وسیع 40- تا 150 درجه سانتی گراد و برای محدوده فرکانسی 20 هرتز تا 20 مگاهرتز انتخاب کرد. علاوه بر این، مجموعه آزمایش ارزیابی گریس ها را تحت تنش برشی ممکن می سازد. جدول 2 ویژگی های الکتریکی یک گریس معمولی و یک گریس رسانای الکتریکی را مقایسه می کند، در حالی که شکل 4 منحنی امپدانس آنها را نشان می دهد.
نتیجه گیری
الزامات تحرک الکتریکی اعمال شده بر گریس های استفاده شده جدید نیست. با این حال اولویت بندی آنها تغییر کرده است. تمرکز بیشتر به نفع کاهش اصطکاک و افزایش مربوط به درجه اثربخشی تغییر کرده است. اهمیت عملکرد کم صدا و همچنین سازگاری با یاتاقان های غلتشی رسانای جریان نیز همچنان در حال افزایش است. اگر شرکتها هنگام تولید گریسهای کارآمد، این الزامات را در نظر بگیرند، میتوانند تأثیر مثبت قابل توجهی بر محدوده عملیاتی خودروهای الکتریکی داشته باشند.
