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国外轴承公司2020上半年新产品研发的进展与特点
http://www.cnjutiao.com 2020-08-10 15:18:33 中国轴协会刊-轴承工业
  加快新产品研发是企业技术创新的出发点和落脚点,也是企业在市场中站稳脚跟,立于不变之地的根本。从企业发布的新产品情况,可以推测出一个企业的市场竞争力与发展前景。2020上半年各大轴承公司都陆续推出了最新的研发成果。本文以国外大轴承公司SKF、NSK、NTN、JTEKT为例,介绍2020年上半年国外轴承公司在产品研发方面的进展情况。
 
  1、引言
 
  技术创新是企业发展的核心原动力,是打造品牌、提升企业核心竞争力的关键。因为技术创新,各大轴承公司仍能立于行业不败之地。本文根据国外大轴承公司SKF、NSK、NTN、JTEKT官网上发布的信息,总结各大公司2020上半年新产品的研发情况;并通过比较,列出这些公司在轴承新产品研发方面的进展与特点。
 
  2、产品研发情况
 
  2.1 SKF新产品
 
  2.1.1新的UC 300球轴承单元
 
  SKF新的UC300球轴承单元具有更优越的密封性与更强的锁定性,并且可与所有JIS(日本工业标准)轴承座互换。新开发品扩大了SKF UC球轴承单元的范围。UC300系列球轴承单元的典型应用包括输送机、皮带轮、链条传动装置和起重机等。
 
  在高污染的工业环境中,轴承寿命通常会因泥浆、灰尘、木屑或水等的进入而缩短。针对这一工况,SKF新的UC300球轴承单元配备了经过现场验证的密封技术,非常适合在这种环境中使用。新开发品带有一个坚固的轴承底座,以尽量减少可能存在污垢或湿气的区域。另外,UC300系列具有稳健的结构与高强度锁定系统,能够解决系统振动引起的轴不平衡、不对中、锁紧机构松脱等问题。为了应对峰值负载较高和转速较低的工况,每台机组还配备了一个平头螺钉锁定系统,该系统的角度设置为62o,从而提供更好的保持力。
 
  2.1.2新型角接触球轴承
 
  SKF最近发起扩大单列角接触球轴承产品范围的活动,开发出25o接触角的轴承产品。
 
  由于接触角更小,轴向承载能力有所下降;但是这带来了其他优势,例如在特定条件下,转数比带40o接触角的产品多了20%。这是由于这种设计中有对轴承更有利的条件。这些有利条件最大限度地减少了摩擦力,进而使产生的热量最小化。此外,接触角越小,径向刚度越大,这主要有利于径向应用场合。除此之外,SKF还优化了25o接触角与40o接触角产品用黄铜保持架,充分利用黄铜材料更坚固的优势并改进保持架的形状。现在,新型保持架更稳健,允许转数比以往更高。除了这些性能方面的提升之外,该保持架比以往产品所需空间更小,所以留给润滑剂更多可用空间,延长了润滑间隔。此外,使用新型黄铜保持架的产品的振动与噪音等级也降低了15%。
 
  新一代SKF带25o接触角的角接触球轴承代表了一种理想的支承轴承解决方案。特别适用于主要轴向力集中在一个方向上的应用中。建议在应用中使用一个非对称轴承组(40o+25o接触角),以避免未实现最小载荷的问题并预防早期轴承故障。此外,25o角接触球轴承还可应用于要求高转速和/或径向刚度不断增加的场合。
 
  2.2 NSK新产品
 
  2.2.1 EV用新型圆锥滚子轴承
 
  为响应全球环境保护、降低燃料消耗的要求,需要促进电动车辆(EV)的快速发展。而在扩大电动汽车最大行驶里程方面,提高齿轮箱效率、减少组件尺寸与重量是关键。因此,必须在不影响性能的前提下,实现EV用轴承的小型化、轻量化。
 
  在新轴承的设计中,NSK创造了一种特殊的保持架,该保持架通过毛细作用将油保持并分配在细槽中。油保持在滚子端附近的保持架中,如果润滑不足,那么油从细槽中渗出到最需要的地方。与公司的传统替代品相比,在关闭油泵后,新开发的圆锥滚子轴承抗咬合能力提高了7倍。另一个好处是,可以将油浴系统润滑的齿轮箱轴承重新设计为使用更有效的喷油系统。与传统轴承相比,新开发品需要的油量减少了95%,仍然能防止轴承咬合。新型保持架的使用使新开发品的宽度减少了。与传统产品相比,新开发品窄了10%,质量减少了5%。
 
  2.2.2新型长寿命轧机轴承
 
  NSK最近研发出新型轧机用四列圆锥滚子轴承,具有多项一流的性能。该设计将最新开发的防水润滑脂完全密封在轴承内。配备该种轴承后,在具有挑战性的条件(例如那些有很高的渗水风险的环境)下,轧机的使用寿命通常是原来的两倍。此外,密封的设计意味着润滑脂的消耗量远远低于常规“开放式”轴承,同时对环境造成污染的风险也大大降低。
 
  本产品采用新开发的AQGRD防水润滑脂,极大地满足了轧机轴承应用的迫切需求。优化的润滑脂成分在滚道和滚子之间形成更厚的油膜和保护层,可以抑制直接接触,并防止腐蚀,从而延长了使用寿命。最终,更长的使用寿命降低了维护成本并提高了操作效率。此外,由于轴承更换频率降低,所以有助于最大限度地减少碳足迹和资源消耗。
 
  2.2.3高可靠性铁道齿轮箱用轴承
 
  作为铁道轴承的供应商,NSK一直在为高速列车等各种铁道车辆提供齿轮箱用高可靠性圆锥滚子轴承,并且在市场上拥有大量的应用实例。然而,使用圆锥滚子轴承的齿轮箱在定期维护时,需要现场人员对轴承的安装游隙进行严格的把控,这需要花费大量的人工成本。本次开发的新产品(包含四点接触球轴承、以及与之配合使用的圆柱滚子轴承),则由NSK在轴承出厂前完成游隙调整,从而有效降低客户现场的组装难度,实现齿轮箱维护成本的降低。
 
  NSK基于自身在铁道车辆齿轮箱用圆锥滚子轴承的技术积累和大量实例,为本次的新产品开发了新型的高强度保持架。新的设计通过兜孔形状的优化以及引导方式的调整,能够使保持架的发生应力降低75%。新产品对内圈进行了尺寸稳定化处理,可以有效抑制轴承在高温下长时间运转时内圈尺寸的变化,从而提升抗蠕变性能。
 
  2.3 NTN推出调心滚子轴承[EMLLX型]
 
  NTN推出ULTAGE系列“带密封的自动调心滚子轴承(EMLLX型)”,满足所有工业机械所需的寿命延长、可靠性提高、可操作性提高的要求。
 
  由于新开发品的尺寸与符合ISO尺寸的开式轴承尺寸相同,因此可以在不改变外围组件尺寸的情况下用开式轴承替换。允许的对准角度为0.5°,与开式轴承的对准角度相同。由于密封圈是用固定环固定的,因此可以卸下并更换。组装轴承时,可以使用游隙规精确地测量和调整径向内部游隙。无需使用专用工具即可安装固定环,并且在卸下固定环时,可以通过将一字螺丝刀等钩在固定环切口上来卸下固定环。密封唇的接触表面压力相对于轴承的排列均匀,可防止异物进入并实现稳定的密封性能。可以选择油脂填充类型或非油脂填充类型。
 
  2.4 JTEKT新产品
 
  2.4.1轴承EXSEV-EX系列新产品
 
 
  为应对欧盟(EU)发布的“REACH”(指化学品注册、评估、许可和限制)和“POPs公约”(指持久性有机污染物,此公约是国际社会鉴于POPs对全人类可能造成的严重危害而颁布的)等化学品管理法规,JTEKT开发了符合环境法规的新型真空、低尘环境用轴承。该产品不仅符合环境法规,而且与现行的DL轴承相比,在低发尘、释放气体、启动扭矩、旋转扭矩、噪音和使用寿命等方面均具有同等或更好的性能。
 
  2.4.2高耐腐蚀轴承-ZO
 
  新产品概要
 
  在化学溶液等特殊环境中使用的轴承,存在着易被腐蚀等问题,为了提高生产效率、降低成本,JTEKT新研发了一种长寿命轴承,作为搭载于光学胶片制造装置等领域的特殊环境用轴承,其耐腐蚀性是现行品的3倍。JTEKT将特殊环境用轴承EXSEV系列之一的高耐腐蚀轴承材料,从迄今为止的不锈钢改为陶瓷中耐腐蚀性很高的氧化锆,经检验证实原本1-2个月左右就要更换的轴承,现在可使用高达6个月以上。
 
  2.4.3自动调心滚子轴承“JHS330”
 
  自动调心滚子轴承常用于连续铸造设备中,但严酷的作业环境会导致轴承轨道面产生明显的双峰磨损。如果这种磨损继续发展,最终会导致轴承外圈轨道面剥离和破裂,从而引发设备突然停机等一系列问题。此外,连续铸造设备制造的钢板温度极高,凝固又会使用大量的水,但此时水和水蒸气的侵入又会对轴承造成巨大损伤,所以改善轴承的耐磨性和密封性成为提高产品性能的一大课题。为此,JTEKT对材料成分进行调整并对热处理进行优化,开发了寿命比现行品长达2倍且具有高耐用性的轴承。
 
  此次开发的产品是JHS系列的第三代。前两代分别是:第一代JHS520,2009年发布,轧机辊颈用长寿命高耐腐蚀轴承;第二代JHS210,2010年发布,适用于多段轧机支撑轧部件的高性能高密封轴承。
 
  2.4.4适应低粘度润滑油的长寿命轴承
 
  作为改善汽车燃料消耗和电力成本的对策之一,近年来减速机中的润滑油一直在向低粘度方向发展。低粘度润滑油具有通过抑制轴承的搅拌阻力来减小扭矩的优点。但是,如果在润滑不良、高负载、高振动的恶劣环境中使用轴承,则可能导致轴承快速破损。开发可以适应低粘度油的高耐久性轴承成为了当务之急。JTEKT从轴承的材料和热处理方面入手,开发了即使在低粘度润滑油中也具有出色耐久性的轴承。
 
  2.4.5新型防蠕变球轴承
 
  在预防轴承发生蠕变方面,人们已经做出了各种尝试。例如使用更厚的外圈或更坚固的润滑膜,但是这涉及尺寸、重量和成本问题。仅仅改变轴承座的尺寸以拧紧配合会引起更多的问题。因为这会给轴承内部施加过多的预紧力,从而导致发热、摩擦和磨损。同样,由于材料的热性能,通常这种方法在使用铝制轴承座的情况下不起作用。因此,JTEKT决定研发新结构抗蠕变球轴承,从新的角度解决这一问题。
 
  新开发品的特点是在外圈外径中心设置一个环形槽。为了得到完美的轮廓,JTEKT在实际测试设备的基础上使用仿真模型进行了广泛的CAE分析,并用于检验这一设计成果。结果表明,这种设计相当于轴承外圈厚度增加35%,使轴承座磨损减少了50%。除此之外,JTEKT最近开发了一种新的特殊涂层,用于整个外圈,能够抑制由共转蠕变引起的轴承座磨损。这种巧妙的组合使轴承更耐用、寿命更长。
 
  3、新产品研发特点
 
  根据以上列出的新产品,我们总结出各大轴承公司在技术创新方面的特点如下:
 
  (1)提高现有产品的性能、扩大现有产品系列的范围。例如,SKF的“UC300”扩大了“UC”产品系列的范围,NTN的“EMLLX型”扩大了ULTAGE产品系列的范围,以及JTEKT新产品扩大了“EXSEV-EX”、“JHS”系列等。
 
  (2)延长轴承使用寿命,降低维护成本是共性。在这方面,大多数产品都是通过采用性能优越的密封件以及优化的润滑脂等实现长寿命的。例如,SKF UC300球轴承单元、NSK新型长寿命轧机轴承、NTN调心滚子轴承[EMLLX型]以及JTEKT适应低粘度润滑油的长寿命轴承等。
 
  (3)各大公司都有自己独特的设计。例如,SKF UC300球轴承单元引入平头螺钉锁定系统,使整个单元的结构更稳健、锁定功能更强;NSK的EV用新型圆锥滚子轴承采用了一种特殊的保持架,使新开发品的宽度减少,进而重量减轻;NTN调心滚子轴承[EMLLX型]的密封圈用固定环固定,便于拆卸和更换;JTEKT高耐腐蚀轴承-ZO采用高耐腐蚀轴承材料氧化锆,将产品寿命提高了2倍;JTEKT新型抗蠕变球轴承是在外圈外径中心设置一个环形槽,外加新开发的特殊涂层,使轴承更耐用、寿命更长。
 
  4、小结
 
  综上所述,不难看出,国外轴承公司在提高轴承性能、降低维护成本等技术创新方面的共性是:从轴承结构、材料与热处理、密封、保持架材料与形状、润滑脂等方面入手,不断提高现有产品性能,外加局部创新。这形成“百花齐放,又各不相同”的局面。客户可以根据实际需求,选择合适的产品与技术。
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