С учетом растущей глобальной осведомленности о защите окружающей среды, индустрия электрических транспортных средств (ЭТ) стремительно развивается как жизненно важное решение для снижения углеродных выбросов. Согласно статистическим данным, транспортный сектор составляет около четверти глобальных выбросов парниковых газов, при этом более 75% из них приходятся на дорожный транспорт. Для борьбы с изменением климата многие страны содействуют внедрению ЭТ, которые, как ожидается, будут доминировать на автомобильном рынке в ближайшие десятилетия.

Однако достижение этой цели требует максимизации производительности каждой системы и подсистемы в электромобилях для увеличения запаса хода автомобиля. Электрический двигатель (e-мотор), критически важная подсистема, составляет около 7% от общего потребления энергии автомобиля, что делает оптимизацию смазки подшипников мотора необходимой для повышения энергетической эффективности.

Потребности в смазке для подшипников электродвигателей

Сравнение литиевых и альтернативных смазок: моторные подшипники в электромобилях в основном используют смазку для уменьшения трения и износа. Смазка состоит из базового масла, загустителя и добавок, при этом роль загустителя заключается в удержании масла внутри его структуры, что в значительной степени зависит от его химического состава. В настоящее время на рынке доминируют системы загустителей на основе литиевых солей, при этом литиевые смазки составляют примерно 70% мирового рынка. Литиевые комплексные (LiX) смазки хорошо известны своим отличным высокотемпературным поведением, технической доступностью и эффективной смазкой в моторах.

Однако, по мере увеличения спроса на литий для аккумуляторов электромобилей, растущая стоимость литиевых соединений и потенциальные проблемы с токсичностью привели к поиску альтернативных не литиевых загустителей. Жир полиуреи (PU), полярное соединение, стало многообещающей альтернативой благодаря своей превосходной толщине масляной пленки на низких скоростях, отличной сдвиговой и термической стабильности, а также способности продлевать срок службы подшипников.

На японском рынке PU смазка составляет около четверти от общего производства смазок, и эта доля, как ожидается, будет расти. Кроме того, спрос на PU смазку увеличивается в Европе, Тихоокеанском регионе и Юго-Восточной Азии.

По сравнению с литиевыми смазками, смазка на основе полипропилена (ПП), не полярная система загустителя, предлагает лучшую производительность смазки. Исследования показали, что смазка ПП превосходит в оценках производительности трения и имеет высокий коэффициент выделения масла, что делает её потенциальным кандидатом для использования в приложениях электродвигателей.

Оптимизация выпуска масла и производительности подшипников мотора

Скорость выделения масла (также известная как "протекание") играет критическую роль в оптимизации работы подшипников моторов в электромобилях. Выделение масла напрямую влияет на количество масла в контактной зоне, определяя толщину масляной пленки и крутящий момент трения. Выделение масла не является постоянным и может зависеть от условий работы подшипника и деградации загустителя.

Поведение вытекания масла из смазки включает фазы перемешивания и высвобождения, в течение которых смазка перераспределяется и высвобождает масло на дорожку, контролируя пополнение масла и предотвращая недостаток смазки.

Недостаточный выпуск масла может привести к плохой смазке, что влияет на срок службы и производительность подшипников. С другой стороны, избыточный выпуск масла может вызвать преждевременное истощение смазки, сокращая ее срок службы. Поэтому при проектировании смазок для подшипников электродвигателей ключевым моментом является регулировка и оптимизация скорости выпуска масла для обеспечения долгосрочной эффективной работы.

Будущие направления для смазки электромобилей

Быстрое развитие индустрии электромобилей стимулирует постоянные инновации в технологии смазки. Поскольку спрос на электромобили растет, производители смазочных материалов сталкиваются с большими вызовами в разработке более экологически чистых, эффективных и экономически выгодных решений для смазки.

Появление альтернативных загустителей, таких как полиуретан и полипропилен, открывает новые надежды и возможности для индустрии смазок. В будущем углубленные исследования состава смазок и характеристик выделения масла еще больше улучшат производительность электродвигателей, способствуя устойчивому росту индустрии электромобилей.

◆ Источник: Springer Nature

◆ Ссылка: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2024.109777