Ložiska a elektromobilita
Chytrá ložiska poskytují kritická data pro prediktivní údržbu součástí elektromobilů
Je zřejmé, že přechod na elektromobilitu se odehrává nyní, spíše než v horizontu tří až pěti let. Každá součást v vozidle - od velkých karoserií po jednotlivé šrouby a matice - má důležitou roli při udržitelném provozu. To zahrnuje i ložiska. Chris Johnson, ředitel specialisty na ložiska SMB Bearings, vysvětluje klíčovou roli, kterou budou hrát chytrá ložiska v elektromobilech (EVs) dnes i v budoucnosti.
„Prodeje elektromobilů v Číně by letos měly dosáhnout rekordních 6 milionů v reakci na rostoucí poptávku po čistých vozech," informuje Bloomberg. To je jen jedna z mnoha svědectví rostoucí popularity elektromobilů, aby výrobci původního vybavení automobilů (OEMs) a dodavatelé již nyní přešli na výrobu komponent pro elektromobily namísto spalovacích motorů. Zároveň musí být tyto komponenty navrženy a postaveny tak, aby podporovaly optimální úsporu energie.
To platí zejména pro EVs. Podle možností zvýšení dojezdu elektromobilů Slovenské univerzity v Žilině mají elektromobily výrazně kratší dojezd než konvenční vozidla s pohonem spalovacího motoru, takže jakákoliv možná úspora energie je nutná.
V důsledku toho probíhá závod na výrobu lehčích a efektivnějších elektromobilů a na maximalizaci dojezdu na jedno nabití baterie. Jsou potřeba menší a lehčí ložiska, protože i součásti EVs se stávají méně těžkými a kompaktnějšími - například díky zlepšené hustotě energie baterií, která zvyšuje dojezd vozidel.
To je důvod, proč se vývojáři vozidel důkladně zabývají každým místem, kde jsou ložiska umístěna v EVs. Musí zajistit, aby každé ložisko pomáhalo optimalizovat tření, snižovalo spotřebu energie a poskytovalo nejvyšší úroveň elektromobility. Ložiska v elektromobilech zůstanou nezbytná po celém vozidle - řídící sloup, hřídele motorů, kola, stěrače a elektrická zrcátka, okna a sedadla budou všechna spoléhat na ložiska. A jsou tu pohonné ústrojí a systémy podvozků, které se spoléhají na ložiska elektromotorů navržených pro aplikace s velmi nízkým hlukem a vibracemi.
V každém případě musí tato ložiska umožňovat hladký a plynulý pohyb - například při otáčení volantu nebo nastavování křídelových zrcátek. Kvalitní ložisko musí být optimalizováno pro danou aplikaci a být schopno odolávat vysokému stresu a zatížení. Jinými slovy, ložiska pro automobilový průmysl by měla být pečlivě vybírána.
Pohonné ústrojí
Podle údajů publikovaných v ACS poskytující elektromotory EV poskytují až 15 000 otáček za minutu (rpm) v porovnání s méně než 8 000 otáček za minutu pro spalovací motory a běžné osobní automobily obvykle poskytují méně než 6 000 otáček za minutu. Vyšší otáčky elektromotorů jsou hlavním prodejním bodem z hlediska výkonu a také eliminují potřebu těžkých a drahých převodovek. To ale klade vysoké nároky na kvalitu komponent v celém pohonném ústrojí.
Automobilová ložiska jsou vystavena velkému stresu, opotřebení a opotřebení v závislosti na aplikaci. Musí odolávat vyšším centrifugálním silám s minimálním samoohřevem způsobeným rychlým otáčením. Kromě opotřebení ložisek samotných musí inženýři při návrhu také zvážit životnost vozidla, které musí spolehlivě fungovat po sta tisících kilometrech i desetiletích do budoucna.
Při výběru ložisek pro automobilový průmysl je třeba zvážit mnoho faktorů. Nejen specifikace velikosti a materiálu, ale také výběr maziva a spolehlivého dodavatele. Je nezbytné vybírat kvalitní ložiska, která nabízejí nejlepší výkon a nejdelší životnost komponent a za každou cenu se vyhýbat parazitickým ztrátám. Jako autorizovaný distributor v UK doporučuje SMB Bearings značku EZO pro miniatury ložisek, tenkostěnná ložiska a nerezová ložiska. Kromě pečlivého výběru automobilových ložisek je také nutné zvážit mazivo.
U SMB Bearings jsme odborníci na poradenství zákazníkům ohledně nejlepšího maziva pro jejich aplikaci, které může mít dramatický vliv na výkon ložiska. Například automobilová ložiska pro pomalu se pohybující díly nebo ovládací prvky, jako jsou ložiska řídícího sloupku, mohou být dodávána s specializovanými tlumícími mazivy, která snižují vibrace a zajišťují hladší provoz.
Reálná data
Zatímco přechod na elektromobilitu nabírá na rychlosti, návrhy ložisek zůstávají konzistentní po desetiletích, i když došlo k některým evolucím v používaných materiálech, jako jsou keramická ložiska. Nicméně hlavní změnou byla digitalizace - zejména využití ložisek v kontextu Průmyslu 4.0. Digitální technologie, jako jsou pokročilá diagnostika a komunikace stroj-stroj (M2M), změnily způsob údržby.
Zvláště digitalizace přinesla přechod od reaktivní údržby k prediktivní údržbě. Průmysl 4.0 technologie, jako jsou senzory, mohou být připojeny k automobilovým komponentům a získávat v reálném čase data o jejich stavu a výkonu, které jsou pak přenášeny do nadřazených kontrolních a datových systémů výrobců nebo inženýrů. Tyto vývoje zahrnují chytrá ložiska kompatibilní s Průmyslem internetu věcí (IIoT), která jsou schopna samodiagnostikovat blížící se poruchy a poruchy.
Protože jsou obvykle umístěny v srdci všech rotačních aplikací, jsou chytrá ložiska ideálně umístěna, aby pomohla inženýrům přejít k prediktivnímu přístupu k údržbě. Důležitá data o rychlosti a směru ložiska nebo o otáčkách, silách a vibracích ovlivňujících otáčení ložiska a dalších komponent umožňují provádět pokročilou diagnostiku.
Každá součást v elektromobilu, velká nebo malá, má důležitou roli při udržování provozu vozidla, a to platí i pro specialistická ložiska. Kromě toho mohou být přístupné i předběžné varování o jakémkoliv zhoršení stavu ložiska. Tato data lze přenést do cloudu a přistupovat k nim inženýry v reálném čase a jako součást prediktivní strategie údržby pomáhat EVs běžet optimálně a pro delší vzdálenosti.