Elektriautode ühekiiruseliste reduktorite arhitektuur – miks üks spiraalkäigukast
Akutoitel elektriauto jõuülekanne ühendab elektrimootori otse veoratastega üheastmelise ülekandesüsteemi kaudu. spiraalne käik reduktor ja diferentsiaal. Erinevalt sisepõlemismootoriga käigukastist, millel on 6–10 ülekandearvu mootori kitsas võimsusvahemikus hoidmiseks, saavutab elektrimootor oma maksimaalse pöördemomendi alates nullist p/min – käiguvahetust pole vaja. Ühekordne ülekandearv on valitud tasakaalustamaks tippkiiruse võimekust madala kiiruse veojõuga:
Käigukasti ülekandearvu valik:
Sõiduki tippkiirus v_max = 200 km/h; rehvi veereraadius r = 0,33 m
Nõutav ratta kiirus: n_wheel = v_max / (2π × r × 60/1000) = 200 000 / (2π × 0,33 × 60) = 1607 p/min
Kui mootori maksimaalne kiirus n_motor = 18 000 p/min:
Üheastmeline suhe i = n_mootor / n_ratas = 18 000 / 1607 ≈ 11,2:1
Tüüpilised elektriauto reduktori ülekandearvud: 8:1 kuni 14:1 (üheastmeline spiraalne käik paar)
See üheastmeline suhe nõuab a spiraalne käik Hammasratas, mille z₁ on tavaliselt 16–22 hammast, ja ratas, mille z₂ on 150–250 hammast – suure hammaste arvuga ratas, mida on keeruline toota DIN-klassi 4–5 järgi, kuna suure läbimõõduga hammasratta profiilitäpsus nõuab pikemat lihvimisaega ja hoolikamat temperatuuri reguleerimist lihvimise ajal.
Kiire väljakutse – miks KV kiirusel 18 000 p/min kõike reguleerib
Dünaamiline tegur K_V standardis ISO 6336 arvestab hammasratta haakumist tekitatud täiendavat jõudu. spiraalne käik paari enda edastusviga, mis ergastab süsteemi võrgusagedusel. K_V on tugevalt kiirusest sõltuv – madalamate DIN-täpsusklasside korral tõuseb see dramaatiliselt üle umbes 5 m/s sammujoone kiiruse:
| Pitch-line kiirus | DIN klass 8 K_V | DIN klass 6 K_V | DIN klass 4–5 K_V | Tagajärg käigukasti reitingule |
|---|---|---|---|---|
| 5 m/s (tööstuslik) | 1.20–1.35 | 1.10–1.18 | 1.04–1.07 | Kõik klassid on vastuvõetavad |
| 15 m/s (kiire tööstuslik) | 1,60–1,95 | 1.25–1.40 | 1.06–1.10 | DIN 8 vastuvõetamatu; Vajalik DIN 5+ |
| 35 m/s (EV: ~10 000 p/min, M3, läbimõõt = 60 mm) | 2,5–3,5+ | 1,50–1,80 | 1.08–1.14 | DIN 8 kasutuskõlbmatu; DIN 6 marginaalne; DIN 4–5 oluline |
| 60 m/s (EV: ~18 000 p/min, M3, läbimõõt = 60 mm) | >4.0 (kasutuskõlbmatu) | 2,0–2,5+ | 1.10–1.18 | Ainult DIN klass 4–5 tagab EV kaldhammasrataste jaoks vastuvõetava KV nimiväärtuse |
18 000 p/min juures, kui M3 ja z₁ = 20 (d₁ = 64 mm), on hammasratta kalde kiirus v = π × 0,064 × 18 000/60 = 60,3 m/s. Sellel kiirusel freesitakse DIN-klassi 8 freesiga spiraalne käik tekitab K_V > 4,0 – see tähendab, et dünaamiline võrgusilma jõud on 4 korda suurem kui staatiline edastatud jõud. See ei ole 4-kordne efektiivsuse vähenemine; see on hammasratta tugevuse arvutamisel kasutatava hamba jõu 4-kordne suurenemine – see nõuab hammasratta mõõtmete valimist nii, nagu see edastaks 4 korda tegelikku pöördemomenti. Seevastu DIN-klass 4–5, mille K_V ≈ 1,12, võimaldab hammasratast mõõtmete valimist ainult 12% võrra üle staatilise koormuse – see on 3,5 korda väiksem nõutav hammasratta suurus võrreldes DIN-klassiga 8. Seetõttu EV spiraalne käik Täppislihvimine DIN klassi 4–5 järgi ei ole valikuline: see on ainus tee hammasratta saamiseks, mis on samaaegselt piisavalt kerge ja piisavalt tugev.
NVH nõuded – elektriauto salong on vaikne ruum
EV reduktor spiraalne käik — DIN klass 4–5 täppislihvitud paraboolse otsareljeefiga (C_α = 5–12 µm) ja isotroopse superviimistlusega (Ra ≤ 0,05 µm). Kombineeritud tulemus: ülekandeviga alla 2 µm hammasratta hammasratta hammasratta panus salongi mürasse alla 30 dB(A), mis vastab sisepõlemismootori maskeerimismürata sõiduki NVH-eesmärkidele.
Miks on elektriautode NVH (mitteäratav kuumus) keerulisem kui autode sisepõlemismootorite käigukastide NVH (mitteäratav kuumus)?
Sisepõlemismootor (ICE) tekitab maanteekiirusel sõiduki salongis ligikaudu 55–70 dB(A) lairiba müra, mis varjab käigukasti käiguvahetuse vilinat. Käiguvahetuse sagedus (z × RPM / 60) kaob sisepõlemismootori müras. Akutoitel elektriautos sisepõlemismootor puudub: salongi akustiline põrand langeb kiirusel 100 km/h 40–50 dB(A)-ni. Elektriauto mürasummutuse reduktor spiraalne käik Käigukasti haardesagedus – näiteks z₁ = 20, 3600 p/min kiirusel 100 km/h → haardesagedus = 1200 Hz – on nüüd selgelt kuuldav tonaalse vinguna tasemel 45–50 dB(A) ilma müra- ja vibratsioonitaseme vastumeetmeteta. Elektriautode originaalvaruosade müra- ja vibratsioonitaseme sihtväärtused käigukasti haarde panuse osas on juhi kõrva juures tavaliselt alla 30–35 dB(A).
Isotroopne superviimistlus – tavapärasest lihvimisest kaugemale ulatuv
Standardne HÖFLERi lihvimismasin saavutab Ra = 0,2–0,4 µm spiraalne käik hamba külg. EV reduktorites kasutatakse lisaks isotroopset superviimistlust (ISF) – keemiliselt kiirendatud vibratsioonimassviimistlusprotsessi, mis eemaldab lihvimistippud ühtlaselt kõigilt pinnasuundadelt, saavutades Ra = 0,02–0,08 µm ilma igasuguste suunatud lihvimisjälgedeta. NVH eelis: iga 50% Ra vähenemine vähendab hammasratta võrgustiku müra umbes 2–3 dB(A) võrra, kuna peenem pind suurendab EHL-kile suhet λ ja vähendab karedusest tingitud kontakti ergastust.
Standardne elektriauto kaldhammasratas: Ra = 0,2–0,3 µm → võrgusilma müra panus ~42 dB(A) baasjoonel
Pärast isotroopset superviimistlust: Ra = 0,03–0,06 µm → võrgusilma müra panus ~35–38 dB(A) — tüüpiline paranemine 5–7 dB(A)
Tõhusus ja ulatus — iga 0,1% on oluline
EV reduktor spiraalne käik Efektiivsus mõjutab otseselt sõiduki sõiduulatust. 60 kW keskmise maanteevõimsuse ja 98,5% reduktori efektiivsuse juures tarbib käigukast pidevalt 0,9 kW. Kui efektiivsus paraneb 99,0%-ni, langeb tarbimine 0,6 kW-ni – 0,3 kW kokkuhoid, mis kiirusel 120 km/h vastab umbes 1,5 km pikkusele sõiduulatuse pikkusele 75 kWh aku puhul. See tundlikkus selgitab elektriautotööstuse investeeringuid: spetsiaalselt madala veojõuga EHL-lisanditega loodud PAO sünteetilisse õlisse; isotroopsesse superviimistlusse kareduse hõõrdumise minimeerimiseks; ja täpselt kalibreeritud õlikogusesse (liiga palju õli põhjustab segamiskadu; liiga vähe õli põhjustab nälgimist).
| Projekteerimisparameeter | Standardne tööstuslik spiraalne käik | EV reduktori spiraalne käik | Miks erinev |
|---|---|---|---|
| Hammaste täpsusklass | DIN klass 6–8 | DIN klass 3–5 | K_V reguleerimine 50–70 m/s sammu-joone kiirusel |
| Pinna viimistlus Ra | 0,4–0,8 µm (maapind) | 0,02–0,08 µm (ISF) | NVH sihtmärk + efektiivsus (EHL-kile kvaliteet) |
| Materjal | 20CrMnTi, 42CrMo | 18CrNiMo7-6, 20CrMnTi | Suur tsükliline väsimus; külm kliima Charpy nõue |
| Otsa reljeef C_α | 15–30 µm (üldiselt) | 5–12 µm (täpsus) | NVH: liigne leevendus regenereerimispidurduse punktis vähendab TE-d |
| Määrdeaine | ISO VG 220 mineraalkäigukastiõli | Madala viskoossusega PAO VG 75W-90, elektriautodele mõeldud madala veojõuga lisand | Efektiivsus + ühilduvus elektrimootori isolatsiooniga |
| Korpuse materjal | Malm | Kõrgsurvevalualumiinium (ADC12) | Kaal: malm ≈ 3× raskem mahuühiku kohta |
Regeneratiivpidurdus — mõlemad hambaküljed koormuse all
Regeneratiivpidurdusel töötab elektriauto mootor generaatorina – ratta pöördemoment ajab mootorit tagurpidi, pöörates pöördemomendi läbi ratta. spiraalne käik paar. See ümberpööramine tähendab „ranniku” külge spiraalne käik (tavaliselt sõidurežiimis koormamata) kannab nüüd täielikku pidurdusmomenti. Mõlemad küljed peavad olema määratud sama täpsusklassi ja otsa reljeefi spetsifikatsiooni järgi. Korea Ever-Power määrab elektriautode reduktoritele DIN 3967 hamba paksuse klassi gh (väike lõtk), tagades, et ümberlülitumine sõiduküljelt vabakäigule on sujuv ja minimaalse löögiga väikese lõtkuvahe korral.
Korea Ever-Power — elektriautode reduktori spiraalkäigukasti võimekus
Korea Ever-Power EV reduktor spiraalne käik tootmine — HÖFLER CNC lihvib vastavalt DIN klassile 4–5, millele järgneb isotroopne superviimistlus Ra ≤ 0,06 µm-ni. Hammasrattaanalüsaator kontrollib enne saatmist nii profiili täpsust kui ka hamba paksust ning TE-kõver on sertifikaadile lisatud.
Korea Ever-Power toodab spiraalsed lõigatud hammasrattad EV ühe- ja mitmekiiruseliste reduktorite jaoks 18CrNiMo7-6 ja 20CrMnTi karastatud materjalist, DIN klass 3–5, Ra ≤ 0,2 µm HÖFLERi lihvimisest ja Ra ≤ 0,06 µm pärast ISF-i. Paraboolne otsa reljeef arvutatakse kogu EV koormusvahemiku (ajam + regenereerimine) jaoks kompromissväärtusega, mis minimeerib TE kõige sagedasemas tööpunktis. Otsese spiraalhammasrataste tootjaKorea Ever-Power pakub käiguanalüsaatori sertifikaadil TE amplituudikõverat (mõõdetud ülekandeviga vs veeremisnurk), mis võimaldab originaalseadmete tootjate müra-, vibratsiooni- ja vibratsioonisimulatsioonimeeskonnal kasutada tegelikku TE ergastust DIN-klassi hinnangulise väärtuse asemel. Sirvige spiraalkäigukasti tootevalik elektrisõidukite ja kiirete täppisrakenduste jaoks.
Korduma kippuvad küsimused
Üheastmeline suhe 10–14:1 on standardi piirväärtus. spiraalne käik paar ilma liigse hammasratta altlõike riskita (tavaliselt on nõutav z₁ ≥ 16) – aga see on saavutatav üheastmelise lahendusena. Kaheastmeline paigutus saavutaks iga astme kohta suurema efektiivsuse (kaks astet 99,2% juures = kokku 98,4%, võrreldes üheastmelise lahendusega 98,8% juures), aga lisab kaalu, õlimahtu ja korpuse keerukust. Elektriauto pakend on äärmiselt tihe – e-telje (mootor + käigukast + diferentsiaal ühes integreeritud seadmes) sihtkaal on 50–90 kg kokku 150 kW+ jõuülekande puhul. Üheastmeline spiraalne käik Reduktor on eelistatud, kuna kaheastmeline lisab 5–15 kg ja 50–100 mm teljepikkust, mis on reisijasõbraliku elektriauto piiratud tagasilla puhul tavaliselt vastuvõetamatu.
Standardsed sisepõlemismootoriga käigukastid töötavad kaldenurga kiirustel 5–25 m/s ja saavutavad tavaliselt DIN-klassi 6–7, mis on nendel kiirustel K_V juhtimiseks piisav. EV reduktor spiraalsed hammasrattad peab töötama kiirusel 40–70 m/s sammujoone suhtes, kus K_V DIN-klassi 6–7 puhul tõuseb 1,5–2,0-ni – see on vastuvõetav sisepõlemismootoriga käigukasti puhul, mis lülitab käike ainult koormuse all 10 sekundit tippkiirusel, kuid mitte elektriauto reduktori puhul, mis töötab maanteesõidul pidevalt maksimaalsel kiirusel. Elektriautos taaskasutatavad standardsed sisepõlemismootoriga käigukasti käigud ei vasta ka müra ja vibratsiooni (NVH) nõuetele: rangemat elektriauto salongi mürataset (30–35 dB(A)) ei saa DIN 6–7 täpsuse ja standardse lihvitud pinnaviimistlusega saavutada.
Elektrisõidukite reduktori määrdeained peavad samaaegselt vastama neljale omavahel vastuolus olevale tingimusele: (1) madal viskoossus (VG 75W-90 või madalam) pöörlemiskao vähendamiseks kiirusel 18 000 p/min; (2) piisav EHL-kile paksus suurel kiirusel (PAO baasõli madala veojõuteguri saavutamiseks); (3) elektriisolatsioon (ei sisalda ioonseid ega metallilisi lisandeid, mis suurendaksid juhtivust – see on oluline, kuna integreeritud e-telje mootor võib õli kaudu madala voolu lekkida käigukasti pinnale, kui see on juhtiv); (4) ühilduvus diferentsiaali vasesulamitega. Standardsed GL-5 käigukastiõlid ei vasta nõuetele (3); standardne ATF ei vasta nõuetele (2). Elektrisõidukite originaalvaruosade tootjad määravad spetsiaalsed e-telje vedelikud, mis vastavad JASO M369 või originaalvaruosade tootjate omanduses olevatele standarditele ja vastavad kõigile neljale tingimusele. Korea Ever-Poweri elektrisõidukite reduktor spiraalsed hammasrattad on loodud töötama nende spetsiaalsete madala viskoossusega ja väikese veojõuga e-telje vedelikega.
Kiirusel 100 km/h on elektrisõiduki reduktoril, mille i = 11,2:1 ja z₁ = 20, hammasratta võlli kiirus 3600 p/min ja silmussagedus 1200 Hz – akumuleerides 1200 × 3600/min × 100 000 km/160 km/h = ligikaudu 4,5 × 10⁹ kokkupuutetsüklit sõiduki 200 000 km pikkuse eluea jooksul. See on väga kõrge väsimustsüklite arv (VHCF, ületab ISO 6336 võrdlustsüklite arvu 3 × 10⁶). Elektrisõiduk... spiraalne käik tuleb projekteerida VHCF vastupidavuspiiri jaoks (sisuliselt SN-kõvera lame osa üle ~10⁸ tsükli), mitte ainult 3 × 10⁶ tsükli etalonväärtuse jaoks. Karbureeritud 18CrNiMo7-6 hammasrataste puhul on σ_H lim 10⁹ tsükli juures ligikaudu 5–10% alla 3 × 10⁶ etalonväärtuse – see on tagasihoidlik vähenemine, mida katab standardi ISO 6336 eluigategur Y_N. Korea Ever-Power rakendab ISO 6336 arvutustes elektrisõidukite rakenduste kogutsüklite arvu jaoks Y_N korrektsiooni.
EV reduktori spiraalkäigukasti spetsifikatsioon
Esitage oma mootori maksimaalne pöörlemissagedus, ülekandearv, väljundmoment, NVH-sihtväärtus ja pakendi ümbris. Korea Ever-Power määrab mooduli, hammaste arvu, DIN-klassi, hammasotsa reljeefi ja ISF-nõude – koos TE-kõveraga hammasratta analüsaatori sertifikaadil teie NVH-simulatsiooni sisendi jaoks.
DIN klass 3–5 · ISF Ra ≤ 0,06 µm · TE kõver · Regenereeruvad hambaküljed · 18CrNiMo7-6 · VHCF reiting · MIMM 1 tk
Toimetaja: Cxm
