ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับโครงสร้างเพลาและแนวโน้มการพัฒนาของเพลาขับเคลื่อนไฟฟ้า

1. คำจำกัดความและโครงสร้างของเพลา
1. ภาพรวมของเพลา

เครื่องยนต์กระปุกเกียร์และเพลาเป็นชุดแกนกลางหลักสามชุดที่สำคัญของรถบรรทุกแม้ว่าเพลามักจะถูกกล่าวถึงเช่นเครื่องยนต์และกระปุกเกียร์ แต่มันมีบทบาทในกระบวนการทำงานของยานพาหนะและมีบทบาทสำคัญในกำลังขับเคลื่อนกำลังขับ และความมั่นคงของยานพาหนะ ในฐานะหนึ่งในสี่ชุดหลักของรถบรรทุกหนัก (ห้องโดยสาร, เครื่องยนต์, เกียร์, เพลา), ระดับอุตสาหกรรมและการพัฒนาทางเทคนิคของเพลารถบรรทุกหนักมีความสัมพันธ์กับการพัฒนาอุตสาหกรรมรถบรรทุกหนักในระดับหนึ่ง

2. ฟังก์ชั่นพื้นฐานของเพลา

ฟังก์ชั่นของเพลาคือการส่งแรงและแรงบิดในทุกทิศทางระหว่างเฟรม (หรือร่างกายที่รับน้ำหนัก) และล้อซึ่งมีผลกระทบที่สำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงความเสถียรความสามารถในการรับแบริ่งและคุณสมบัติอื่น ๆ ของรถยนต์

1) แรงบิดของเครื่องยนต์ที่ส่งโดยอุปกรณ์ส่งสัญญาณสากลจะถูกส่งไปยังล้อขับผ่านตัวลดสุดท้าย, เพลาครึ่งเพลา ฯลฯ เพื่อลดความเร็วและเพิ่มแรงบิด

2) เปลี่ยนทิศทางการส่งแรงบิดผ่านคู่เฟืองมุมของตัวลดสุดท้าย

3) ผลกระทบที่แตกต่างกันของล้อทั้งสองด้านได้รับการรับรู้ผ่านความแตกต่างเพื่อให้แน่ใจว่าล้อด้านในและด้านนอกจะถูกนำไปใช้ด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน

4) ผ่านการส่งเกียร์ตัวลดสุดท้ายความเร็วจะลดลงและแรงบิดจะเพิ่มขึ้น

5) ผ่านที่อยู่อาศัยเพลาและล้อฟังก์ชั่นการส่งแบริ่งและแรงถูกรับรู้

3. การตั้งชื่อของเพลา

ตามกฎของอุตสาหกรรมเส้นผ่านศูนย์กลางของวงกลมพิทช์เฟืองมุมแบบพาสซีฟในส่วนต่างโดยทั่วไปใช้เป็นชื่อของเพลาขับ 435, 457, 460, 485, 300 และอื่น ๆ ตัวเลขเหล่านี้อ้างถึงเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นผ่านศูนย์กลางของ เกียร์มุมเอียงแบบพาสซีฟ (มักเรียกว่าฟันอ่าง) ในส่วนต่างหน่วยคือมิลลิเมตร

นอกจากนี้ยังมีทั่วไปเช่น 140, 153 Bridge ฯลฯ ซึ่งหมายถึงเส้นผ่านศูนย์กลางของเกียร์ bevel แบบพาสซีฟ 153 เป็นแบบจำลองของ Dongfeng และสะพานที่ติดตั้งบนมันถูกเรียกว่า 153 Bridge และมัน เรียกว่าสะพาน 435 ตามเส้นผ่านศูนย์กลางของอุปกรณ์บนรถปลดปล่อย

4. การแบ่งประเภทของเพลา

1) ตามโครงสร้างที่อยู่อาศัยเพลาที่แตกต่างกันเพลาจะถูกแบ่งออกเป็นอินทิกรัลและตัดการเชื่อมต่อสอง:

เพลาอินทิกรัล: ลำแสงกลวงที่แข็งทุติยภูมิประกอบด้วยชิ้นส่วนเช่นปลอกเพลาครึ่งส่วนส่วนตรงกลางและท่อเพลาที่ปลายทั้งสองและตัวลดสุดท้าย, เพลาและครึ่งเพลาและชิ้นส่วนอื่น ๆ ถูกติดตั้งในลำแสงกลวงและเพลาชนิดนี้เรียกว่า เพลาอินทิกรัล
Transaxle ทั้งหมดคล้ายกับ Barbell ยักษ์ที่รองรับร่างกายโดยระบบกันสะเทือน ล้อและครึ่งแกนทั้งสองด้านไม่สามารถเคลื่อนที่ได้เมื่อเทียบกับกันในระนาบตามขวางดังนั้นเพลาเสาหินจึงมักจะถูกผสมพันธุ์กับสารแขวนลอยที่ไม่ได้เป็นอิสระ เนื่องจากวิธีการผลิตที่แตกต่างกันทำให้ตัวเรือนเพลาอินทิกรัลสามารถแบ่งออกเป็นประเภทการหล่อแบบอินทิกรัลการหล่อส่วนกลางกดลงในประเภทท่อเหล็กและการปั๊มแผ่นเหล็กและการเชื่อม เนื่องจากประสิทธิภาพที่ดีและความแข็งที่ดีการรับน้ำหนักขนาดใหญ่โครงสร้างที่เรียบง่ายและการทำงานที่เชื่อถือได้ทำให้ส่วนที่อยู่อาศัยของเพลาอินทิกรัลส่วนใหญ่ใช้กันอย่างแพร่หลายในรถบรรทุกและรุ่นอื่น ๆ และรุ่นออฟโรดส่วนใหญ่ก็ใช้

◆เพลาที่เชื่อมต่อ: เพลาขับที่เชื่อมต่อไม่มีเปลือกแบบอินทิกรัลหรือลำแสงที่เชื่อมต่อกับล้อขับซ้ายและขวาและที่อยู่อาศัยเพลาของมันถูกแบ่งส่วนและสามารถทำการเคลื่อนไหวสัมพัทธ์กับกันและกันและมักจะใช้ระบบกันสะเทือนอิสระ ล้อไดรฟ์ทั้งสองด้านเชื่อมต่อกับเฟรมโดยระบบกันสะเทือนแบบยืดหยุ่นและทั้งสองล้อสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระจากกันเมื่อเทียบกับเฟรม ตัวลดขั้นสุดท้ายมักจะถูกแขวนไว้บนเฟรม (หรือตัวถัง) และเพลาส่งผ่านบานพับผ่านข้อต่อสากลและเพลาส่งกำลังบานพับกับล้อขับผ่านข้อต่อสากลและเพลาไดรฟ์นี้เรียกว่า .

เนื่องจากมวลที่ไม่ได้รับการคัดเลือกต่ำของเพลาที่ไม่ได้เชื่อมต่อและโดยทั่วไปจะร่วมมือกับการระงับอิสระที่ซับซ้อนจึงมีความสามารถในการปรับตัวได้ดีกับภูมิประเทศดังนั้นจึงเป็นเรื่องธรรมดาในรถที่มีความต้องการสูงสำหรับการขับขี่ยานพาหนะให้เรียบ ใช้ในข้อกำหนดออฟโรดและไม่ได้เป็นเรื่องธรรมดาในรถบรรทุกพลเรือน

2) ตามฟังก์ชั่นที่แตกต่างกันของเพลาเพลาแบ่งออกเป็นสองประเภท: เพลาขับและเพลาขับ:

◆เพลาขับเคลื่อน: นั่นคือเพลาที่ไม่ขับเคลื่อนหรือไม่ที่เรียกว่าเพลาเชื่อมต่อกับเฟรมหรือร่างกายที่รับน้ำหนักผ่านระบบกันสะเทือนและล้อที่ขับเคลื่อนด้วยทั้งสองด้านเพื่อส่งแรงและช่วงเวลาต่าง ๆ ระหว่าง เฟรมหรือร่างกายและล้อ
เพลาพวงมาลัย: ล้อสามารถนำพารถทั่วไปส่วนใหญ่จะเป็นเพลาหน้าสำหรับเพลาพวงมาลัยโครงสร้างของเพลาพวงมาลัยนั้นเหมือนกันส่วนใหญ่ประกอบด้วยคานด้านหน้า, สนับมือพวงมาลัย, kingpin และศูนย์กลางล้อ

Support Bridge: คล้ายกับโครงสร้างเพลาพวงมาลัยมันไม่มีฟังก์ชั่นพวงมาลัยและมีบทบาทเฉพาะเท่านั้น เพลากลางหรือด้านหลังของรถยนต์สามเพลาที่ขับเคลื่อนด้วยเพลาเดี่ยว (รถยนต์ 6 × 2) เป็นสะพานรองรับและเพลาบนรถพ่วงเป็นสะพานรองรับ

◆ไดรฟ์เพลา: ส่งพลังงานและกระจายแรงบิดไปที่ปลายทั้งสองของล้อและในเวลาเดียวกันก็สามารถแบกแรงและช่วงเวลาต่าง ๆ ระหว่างเฟรมหรือร่างกายและพื้นผิวถนน ในรุ่นทั่วไปเพลาไดรฟ์ประกอบด้วยตัวลดขั้นสุดท้ายความแตกต่างอุปกรณ์ส่งสัญญาณและตัวเรือนเพลา

เพลาขับเคลื่อนพวงมาลัย: เพลาไดรฟ์ที่มีฟังก์ชั่นพวงมาลัยเป็นเรื่องธรรมดาในรถยนต์และโดยทั่วไปแล้วรถบรรทุกจะใช้ในรุ่นไดรฟ์ทุกล้อ

เมื่อเปรียบเทียบกับเพลาพวงมาลัยคานด้านหน้าจะถูกแทนที่ด้วยตัวเรือนเพลากลวงและส่วนประกอบต่าง ๆ เช่นตัวลดสุดท้ายเพลาขับและข้อต่อสากลจะถูกเพิ่มเข้ามาเพื่อส่งกำลัง

5. ทิศทางการพัฒนาแกน

ในฐานะที่เป็นศูนย์กลางของยานพาหนะความสำคัญของเพลาได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อย ๆ และการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอย่างรวดเร็วจะนำไปสู่เพลาเพื่อพัฒนาในทิศทางต่อไปนี้:

（1) การแยกส่วน: ในการออกแบบโครงสร้างเพลาควรได้รับการพัฒนาในทิศทางของ "มาตรฐานส่วนที่เป็นมาตรฐานการวางแนวส่วนประกอบและการทำให้เป็นอนุกรมผลิตภัณฑ์" และส่วนทั่วไปหลายส่วนควรใช้รูปแบบและการผลิตที่แตกต่างกันเพื่อจับคู่โมเดลที่แตกต่างกัน

(2) น้ำหนักเบา: ด้วยการแนะนำนโยบายการชาร์จน้ำหนักและภาษีน้ำมันเชื้อเพลิงน้ำหนักเบาได้กลายเป็นแนวโน้มสำคัญในการพัฒนารถบรรทุก เพลาควรได้รับการปรับให้เหมาะสมโดยใช้วัสดุใหม่และการออกแบบโครงสร้างเช่นดิสก์เบรก, ตัวเรือนเพลาที่ประทับตราและเชื่อม ฯลฯ ในขณะที่ให้ความแข็งแรงและความแข็งแกร่งเพียงพอ

(3) เสียงรบกวนต่ำ: ด้วยการจัดหาความเร็วอินพุตและความเร็วยานพาหนะ NVH ได้กลายเป็นตัวบ่งชี้สำคัญของเพลา มาตรการต่าง ๆ เช่นการปรับปรุงความแม่นยำในการตัดเฉือนและความแม่นยำในการประกอบของชิ้นส่วนและเพิ่มความแข็งเพื่อลดเสียงรบกวนของการทำงานของเพลา

(4) ประสิทธิภาพสูง: ภายใต้เงื่อนไขของการตอบสนองความแข็งแรงและชีวิตเกียร์พื้นผิวฟันแข็งแบริ่งลูกบอล ฯลฯ ถูกนำมาใช้เพื่อลดการสูญเสียแรงเสียดทานของเกียร์และแบริ่ง น้ำมันหล่อลื่นที่มีความหนืดต่ำการหล่อลื่นจุดคงที่และมาตรการอื่น ๆ จะถูกนำมาใช้เพื่อลดการสูญเสียน้ำมันกวนและปรับปรุงประสิทธิภาพของการส่งผ่านพลังงาน 5) การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการเบรกแบบเสริมระบบอิเล็กทรอนิกส์อย่างกว้างขวาง: ระบบ ABS ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในรถโดยสารในประเทศจะค่อยๆได้รับการเลื่อนตำแหน่งให้กับอุตสาหกรรมรถบรรทุกและเทคโนโลยีรถยนต์โดยสารเช่น ESP และ EBD จะค่อยๆถูกนำไปใช้

2.รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับโครงสร้างของเพลาขับเคลื่อนไฟฟ้า

ภาพรวมของเพลาขับเคลื่อนไฟฟ้า: ด้วยข้อกำหนดของประเทศต่างๆเพื่อการป้องกันสิ่งแวดล้อมการอนุรักษ์พลังงานและการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและการปรับกลยุทธ์ของโครงสร้างพลังงานของประเทศโครงสร้างการใช้พลังงานของโลกมีแนวโน้มที่จะสะอาดคาร์บอนต่ำและหลากหลายซึ่งส่งเสริม แนวโน้มการใช้พลังงานไฟฟ้าของอุตสาหกรรมยานยนต์ นอกจากนี้ยังมีประเทศจำนวนมากที่วางแผนที่จะห้ามการขายยานพาหนะเชื้อเพลิงในระดับชาติส่งเสริมการพัฒนายานพาหนะพลังงานใหม่และเร่งการพัฒนาอุตสาหกรรมเช่นเพลาขับเคลื่อนไฟฟ้า

เพลาไฟฟ้าเป็นเพลาไดรฟ์ แต่หน่วยพลังงานถูกขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์สันดาปภายในดั้งเดิมและปรับให้เข้ากับมอเตอร์ไดรฟ์และเพลาไฟฟ้าส่วนใหญ่รวมมอเตอร์เข้ากับเพลาเพื่อให้ได้การรวมประสิทธิภาพสูงและฟังก์ชั่นอื่น ๆ .

3. แนวโน้มการพัฒนาของเพลาไดรฟ์ไฟฟ้า

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการปล่อยก๊าซคาร์บอน ได้เปลี่ยนจากการถูกขับเคลื่อนโดยเงินอุดหนุนเป็นนโยบายและข้อบังคับทำให้เกิดการเติบโตอย่างรวดเร็วของยานพาหนะพลังงานใหม่และยังผลักดันการเติบโตของความต้องการเพลาขับเคลื่อนไฟฟ้า

ในปัจจุบันเส้นทางทางเทคนิคของชุดเพลาไฟฟ้ากำลังบานเต็ม แต่บนพื้นฐานของความต้องการเพลาดั้งเดิมการพัฒนาโดยรวมอยู่ในด้านต่อไปนี้:

(1) ประสิทธิภาพและความหนาแน่นพลังงานสูง: ในปัจจุบันความหนาแน่นพลังงานของแบตเตอรี่ออนบอร์ดต่ำมากเมื่อเทียบกับน้ำมันเบนซินส่งผลให้ยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์บริสุทธิ์ไม่เพียงพอดังนั้นจึงจำเป็นต้องตระหนักถึงประสิทธิภาพและความหนาแน่นของพลังงานสูง ของระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า

ในแง่ของเทคโนโลยีมีการใช้มาตรการต่อไปนี้เป็นหลัก:

• คอนโทรลเลอร์ใช้แพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าสูง IGBT ชิปการบัดกรีสองด้านและเทคโนโลยีระบบในแพคเกจรวมถึงเทคโนโลยีชิปคาร์ไบด์ทั้งหมดที่พัฒนาอย่างรวดเร็วซึ่งช่วยเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานของคอนโทรลเลอร์
• มอเตอร์มีความเร็วสูงหลังจากความเร็วของมอเตอร์ไดรฟ์เพิ่มขึ้นแรงบิดออกปริมาณและน้ำหนักของมอเตอร์สามารถลดลงได้อย่างมีนัยสำคัญภายใต้พลังงานเดียวกันและกระแสการทำงานสามารถลดลงลดต้นทุนของคอนโทรลเลอร์ และสายเคเบิลแรงดันสูงและผู้ผลิตในประเทศได้พัฒนามอเตอร์ความเร็วสูง 20000R/นาที ในขณะเดียวกันก็ใช้เทคโนโลยีลวดแบนและน้ำมันระบายความร้อนเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์

• เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของความเร็วอินพุตมอเตอร์ตัวลดจำเป็นต้องใช้ซีลน้ำมันแรงเสียดทานต่ำแบริ่งลูกบอล ฯลฯ เพื่อลดการสูญเสียพลังงานที่เกิดจากแรงเสียดทาน
• คู่เกียร์เกียร์ใช้การหล่อลื่นแบบบังคับจุดคงที่การออกแบบกระทะน้ำมันแห้งและมาตรการอื่น ๆ เพื่อให้แน่ใจว่าระดับของเหลวจะลดลงและการสูญเสียพลังงานที่เกิดจากน้ำมันที่กวนของคู่เกียร์จะลดลงภายใต้เงื่อนไขของการหล่อลื่น
• ตัวลดมีหลายเกียร์เพิ่มจำนวนเกียร์และขยายช่วงการทำงานที่มีประสิทธิภาพสูงของมอเตอร์

(2) ประสิทธิภาพ NVH สูง: เมื่อเทียบกับเสียงคำรามความถี่ต่ำและปานกลางที่ปล่อยออกมาจากการทำงานของยานพาหนะเชื้อเพลิงและเครื่องยนต์ครอบคลุมมันรุ่นยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์ถูกครอบงำด้วยความถี่สูงที่น่าเบื่อหน่ายเนื่องจากแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและสูง-สูง-สูง การติดตั้งเกียร์ความเร็วและหูมนุษย์มีความไวต่อเสียงรบกวนความถี่สูงสูงกว่า 2000Hz ดังนั้นมาตรการต่อไปนี้ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ NVH ของระบบไดรฟ์ไฟฟ้าในแง่ของเทคโนโลยี:

• มอเตอร์ไดรฟ์ปรับการออกแบบสล็อตโรเตอร์เพื่อลดความเข้มข้นของเสียงแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและระลอกแรงบิดตามการกระจายตัวของรัศมี ปราบปรามฮาร์มอนิกของกระแสที่ใช้งานอยู่และลดความผันผวนของแรงบิดลำดับที่ 48 ที่เกิดจากมัน
• เพิ่มประสิทธิภาพกลยุทธ์การควบคุมความกว้างของ MCU พัลส์ (PWM) เพิ่มความถี่การสลับเพิ่มประสิทธิภาพของคลื่นเอาท์พุทและลดความผันผวนของแรงบิด
• การเพิ่มขึ้นของความเร็วอินพุตนำไปสู่การเพิ่มความถี่ในการติดตั้งของคู่เกียร์และจำเป็นต้องเพิ่มจำนวนฟันเกียร์ปรับปรุงความแข็งของระบบและหลีกเลี่ยงการมีเพศสัมพันธ์กับความถี่ตามธรรมชาติของระบบเพื่อหลีกเลี่ยงการสั่นพ้อง .

• ในแง่ของพารามิเตอร์ macroscopic การประยุกต์ใช้คู่เกียร์ที่มีโมดูลัสขนาดเล็กและความบังเอิญสูงสามารถลดความแข็งบนพื้นฐานของการรับรองความแข็งแรงของรากฟันและในเวลาเดียวกันพารามิเตอร์กล้องจุลทรรศน์สามารถปรับเปลี่ยนได้ ข้อผิดพลาดในการทำให้เกิดความผิดพลาดและลดการส่งเสียงครวญครางที่เกิดจากการกระตุ้น
• ปรับปรุงความแม่นยำในการจับคู่ของคู่การส่งสัญญาณบนพื้นฐานของการรับรองการหล่อลื่นและการเสียรูปความร้อนลดการกวาดล้างการจับคู่ของระบบส่งกำลังทั้งหมดและสามารถกำจัดเสียงเคาะของพื้นผิวฟัน;
• ระบบกันสะเทือนใช้เพื่อรองรับระบบส่งกำลัง (EPT) และมีบทบาทในการลดและควบคุมการส่งสัญญาณการสั่นสะเทือนทั้งหมดภายใต้หลักฐานของการสร้างความมั่นใจในความทนทานและความน่าเชื่อถือความเหนื่อยล้าเพิ่มประสิทธิภาพและลดความแข็งของทิศทางหลักของการระงับ ปรับปรุงประสิทธิภาพการแยกการสั่นสะเทือนเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการลดเสียงรบกวนในยานพาหนะ
• เพิ่มแพ็คเกจอะคูสติก แต่เพิ่มค่าใช้จ่ายตามลำดับส่งผลกระทบต่อการกระจายความร้อนของระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า

(3） บูรณาการ
ชุดประกอบไดรฟ์ไฟฟ้าแบบสามในหนึ่งครั้งที่รวมมอเตอร์ไดรฟ์ตัวควบคุมมอเตอร์และตัวลดเป็นเป้าหมายหลักทางเทคนิคของการพัฒนาในปัจจุบันในด้านของเพลาขับเคลื่อนไฟฟ้าและการพัฒนาในอนาคตจะถูกครอบงำโดยการรวมเข้าด้วยกันอย่างลึกซึ้ง โครงสร้างเดียว

บทสรุป

โดยทั่วไปทิศทางการพัฒนาในอนาคตของเพลาขับเคลื่อนไฟฟ้าคือ: เพื่อประสานความขัดแย้งระหว่างหลายเกียร์และการรวม; จากการใช้วัสดุใหม่โครงสร้างเพลาขับเคลื่อนไฟฟ้าได้รับการออกแบบมาเพื่อให้มีขนาดกะทัดรัดและมีน้ำหนักเบามากขึ้น การบูรณาการเพิ่มเติมของมอเตอร์ไฟฟ้าและเพลาขับเคลื่อนไฟฟ้า เมื่อพิจารณาถึงความฉลาดของเพลาขับเคลื่อนไฟฟ้าจากมุมมองของยานพาหนะทั้งหมดข้อมูลยานพาหนะนั้นเชื่อมต่อกันเพื่อปรับปรุงระดับความฉลาด ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของปัญญาประดิษฐ์วิธีการเรียนรู้ของเครื่องจักรเช่นการเรียนรู้อย่างลึกซึ้งและการเรียนรู้การเสริมแรงถูกนำมาใช้เพื่อพัฒนากลยุทธ์การเปลี่ยนแปลงที่ชาญฉลาดมากขึ้นสำหรับประเภทและโครงสร้างที่แตกต่างกันของยานพาหนะไฟฟ้า

อ่านเพิ่มเติม:  หลักการทำงานและการจำแนกประเภทของระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าของยานพาหนะไฟฟ้า