August 13,2026
Nos últimos anos, o efeito estufa tem se tornado cada vez mais severo, e a consciência ambiental pública tem crescido continuamente. O escapamento de veículos é um dos principais contribuintes para o efeito estufa urbano, e o desenvolvimento de veículos de novas energias (VNEs) é de grande importância para lidar com a poluição do escapamento. Rolamentos são componentes críticos dos VNEs, e seu desempenho determina diretamente o conforto e a segurança dos veículos.
Estima-se que até 2025, o mercado de rolamentos para VNEs atingirá RMB 14,2 bilhões, compreendendo principalmente rolamentos de motor de tração, unidades de cubo de roda, rolamentos de transmissão, rolamentos de sistema de direção, etc. Entre esses, os rolamentos de motor de tração são componentes importantes que fornecem energia aos VNEs. Enfrentando os exigentes requisitos operacionais dos rolamentos para VNEs, seus requisitos de desempenho estão se tornando cada vez mais rigorosos. O desenvolvimento de rolamentos de motor de tração de alto desempenho para VNEs tornou-se um foco principal para os principais fabricantes automotivos e de rolamentos.
Os VNEs têm requisitos exigentes para rolamentos, incluindo vida longa, resistência à fluência, alta velocidade, baixo atrito, baixa vibração, etc. Os requisitos específicos são os seguintes:
(1) Alta velocidade: As velocidades do motor de tração podem atingir até 20.000 r/min, com valores de Dmn dos rolamentos (produto do diâmetro médio e da velocidade do anel interno) excedendo 800.000, muito maiores do que os de motores industriais comuns.
(2) Alta temperatura: Os rolamentos devem operar de forma estável a -40 a 150 °C sem guinchar; a temperatura de operação de longo prazo é de 110–120 °C; as temperaturas de partida em regiões frias são de -30 a -20 °C, com baixo torque de partida e baixo ruído.
(3) Lubrificação: A graxa deve exibir excelente desempenho em baixas temperaturas, resistência a altas temperaturas, resistência à vibração, eficiência energética e vida longa.
(4) Vibração e ruído: Para garantir o conforto dos passageiros, os níveis de vibração e ruído do motor devem ser baixos para manter um ambiente de cabine silencioso.
(5) Corrosão elétrica: Desequilíbrios nos enrolamentos podem criar diferenças de potencial entre os rotores, gerando correntes; o vazamento de corrente causado pela tensão de alta frequência dos inversores também pode levar à corrosão elétrica e à falha do rolamento.
(6) Vida útil: Os rolamentos devem corresponder ao período de garantia do veículo (5–8 anos ou 100.000–160.000 km).
2.1 Estado da Pesquisa no Exterior
A NTN Corporation desenvolveu rolamentos revestidos isolados resistentes à corrosão elétrica para os sistemas de três elétricos (e-Axle) de veículos puramente elétricos (EV) e híbridos (HEV). Uma camada de filme isolante é aplicada no diâmetro externo e nas faces do anel externo do rolamento, capaz de suportar tensões acima de 100 V e exibindo excelentes propriedades isolantes.
A NTN também desenvolveu um rolamento anti-corrosão elétrica, ou seja, um rolamento revestido isolado para eixos de veículos elétricos, que suprime a corrente que passa pelo rolamento aplicando um revestimento isolante na superfície do rolamento. O desempenho de isolamento deste rolamento atinge acima de 100 V, suportando baterias de alta tensão. O revestimento isolante tem baixo coeficiente de atrito e excelente resistência ao desgaste, e em comparação com produtos padrão sem o revestimento, a quantidade total de desgaste do diâmetro externo do anel externo e do diâmetro interno da carcaça é reduzida em 88%. Assim, mesmo que o anel externo sofra fluência, o revestimento mantém o isolamento necessário.
A SKF lançou um rolamento de esferas de canal profundo de alta velocidade revolucionário para sistemas e-drive, o HSBB1.8, com um valor máximo de Dmn de 1,8 milhão. Tomando um diâmetro de eixo de 40 mm como exemplo, ele pode atender a velocidades de motor de até 30.000 r/min.
A SKF desenvolveu a série de rolamentos de esferas Drive, que otimiza o design das pistas, adota gaiolas de polímero de nova estrutura e usa graxas com ampla faixa de temperatura, bem como rolamentos híbridos de cerâmica, para atender aos requisitos de desempenho de alta velocidade dos rolamentos de motor, ajudando a estender a vida útil do sistema de transmissão e aumentar a autonomia da bateria.
A NSK desenvolveu uma nova geração de rolamentos resistentes à fluência para sistemas de tração, como transmissões de veículos híbridos/elétricos, melhorando o conforto dos passageiros ao suprimir a fluência. Os recursos do produto incluem:
① A rigidez otimizada do anel do rolamento evita a deformação do anel, minimizando assim o aumento na espessura da parede, enquanto melhora efetivamente a resistência à fluência causada por cargas estáticas das engrenagens.
② O uso de material de anel de vedação com durabilidade superior em ambientes de óleo de alta temperatura, e a otimização de sua deformação por compressão, reduz a fluência causada por cargas rotacionais do desequilíbrio do motor em 80% quando o rolamento é exposto a óleo de alta temperatura.
③ A resistência à fluência melhorada sem fixação mecânica facilita a montagem, aumentando assim a produtividade e reduzindo os custos.
A NSK também desenvolveu o rolamento de rolos cônicos NSK LCube Ⅱ™ para transmissões de veículos elétricos. Os recursos do produto incluem:
① Em condições de lubrificação adversas com filmes de óleo finos, porções côncavas microscópicas são formadas nas superfícies de rolamento e nas cabeças dos rolos cônicos para reter óleo, melhorando a retenção do filme de óleo nas superfícies de contato e prevenindo desgaste e danos superficiais. A durabilidade e a resistência ao agarramento são oito vezes ou mais do que os produtos atuais.
② O desempenho de retenção de óleo na faixa de baixa velocidade (onde os filmes de óleo são mais facilmente formados) é melhorado, reduzindo o atrito em 10% em comparação com os produtos atuais.
O TriFinity da Schaeffler é um rolamento de cubo de três fileiras que é menor do que os rolamentos de esferas de duas fileiras padrão, mas oferece maior capacidade de carga, vida útil mais longa e maior rigidez. Além disso, seu design inovador pode substituir soluções de unidade de cubo com rolos cônicos pré-carregados. Em comparação com os rolamentos de rolos cônicos, o TriFinity reduz significativamente o torque de atrito e aumenta a rigidez, e sob o ciclo de teste FTP75, pode reduzir o consumo de energia em 0,7% por veículo. Além disso, combinado com a tecnologia de estrias faciais da Schaeffler, o tamanho da unidade de cubo é reduzido. A miniaturização não só reduz o atrito do rolamento e da vedação, mas também diminui a massa do rolamento, reduzindo assim a pegada de carbono. Para as mesmas dimensões, os rolamentos com tecnologia de estrias faciais de folga zero são mais leves e podem transmitir 50% mais torque. Além disso, a instalação é mais conveniente e o ruído é reduzido em veículos elétricos. O rolamento de esferas de alta eficiência com disco centrífugo é um novo produto desenvolvido especificamente pela Schaeffler para veículos elétricos, oferecendo alto desempenho, baixo atrito e economia de energia. Combinando as vantagens de design de rolamentos abertos e vedados, um único rolamento pode reduzir o atrito em 0,3 N·m e reduzir as emissões de CO₂ em cerca de 0,1 g/km. A vida útil deste rolamento de esferas de alta eficiência é dez vezes maior do que a dos rolamentos abertos, reduzindo significativamente os custos operacionais.
O Grupo Renben desenvolveu o rolamento de alta velocidade da série BS especificamente para motores de tração de VEs. Adotando novos projetos, novos processos e novos materiais, otimizando as estruturas internas dos rolamentos e utilizando tecnologias de simulação e lubrificação, ele resolve os problemas de aquecimento e lubrificação dos rolamentos sob alta velocidade e alta temperatura. A empresa estabeleceu uma teoria e metodologia de projeto para rolamentos de motores de tração de VEs, garantindo alta precisão, baixa força centrífuga, baixo atrito e a capacidade de atender aos requisitos dos VEs de baixo torque de partida, alta velocidade e trocas rápidas de marcha, durabilidade e alta confiabilidade.
A Zhejiang Wuzhou Xinchun Group Co., Ltd. desenvolveu o rolamento para motor de tração 6008-2RZG. Por meio de parâmetros otimizados dos anéis, projeto da gaiola, estrutura de vedação sem contato e uso de graxa de longa vida, baixo ruído e resistente a altas e baixas temperaturas, o rolamento atende aos requisitos de operação em anel de alta velocidade, alta temperatura e longa vida, garantindo desempenho estável em alta velocidade, baixo ruído e vida útil estendida sob operação em alta velocidade e alta temperatura, bem como durante operação em velocidade rápida ou variável.
A Chongqing Changjiang Bearing Co., Ltd. (doravante referida como "Changjiang Bearing") fez novos avanços em rolamentos de redutor de alta temperatura e alta velocidade para VEs, rolamentos de motor de tração de alta temperatura e alta velocidade para VEs e tecnologias-chave para unidades de rolamentos de cubo de roda para VEs. Em particular, para unidades de rolamentos de cubo de roda para VEs, a Changjiang Bearing resolveu com sucesso desafios como atender simultaneamente aos requisitos de rigidez e resistência em projetos leves, balanceamento dinâmico após a redução de peso e dificuldades de processo causadas pela deformação do produto após a redução de peso, alcançando uma redução de 30% no peso.
A ZWZ forneceu rolamentos da série redutor a um conhecido fabricante automotivo internacional europeu para seus veículos puramente elétricos e híbridos plug-in. Ao usar materiais especiais e processos de tratamento térmico especializados, a vida útil do rolamento foi aumentada para atender aos requisitos de suporte de VEs, e a produção em massa foi alcançada. Os rolamentos ZWZ para VEs apresentam alta precisão, alta velocidade, alta capacidade de carga, longa vida, baixo atrito e baixo ruído.
O desempenho em alta velocidade é um desafio difícil no desenvolvimento de rolamentos para motores de tração de VEs, e as empresas chinesas não têm experiência diretamente aplicável para se basear. Os produtos não devem apenas atingir indicadores de desempenho em alta velocidade no projeto e nos cálculos teóricos, mas também passar por testes de desempenho em alta velocidade, testes de bancada simulados e testes de estrada para garantir confiabilidade e durabilidade sob condições de alta velocidade. Portanto, o desenvolvimento de produtos envolve uma ampla gama de campos, longos prazos de entrega e requer consideração de custo-benefício e superação da concorrência de marcas internacionais para alcançar a industrialização.
O projeto do rolamento precisa ser otimizado para reduzir o atrito e o desgaste, mantendo a estabilidade em altas velocidades. As contramedidas específicas incluem:
① Otimização da graxa: desenvolver rolamentos de alta velocidade lubrificados a graxa para motores de tração usados em veículos híbridos e puramente elétricos.
② Otimização do formato da gaiola: para rolamentos de esferas de canal profundo usados em veículos híbridos e puramente elétricos, são empregadas gaiolas de aço e gaiolas de resina tipo coroa. A gaiola de resina tipo coroa é mais leve que a gaiola de aço, tem força centrífuga relativamente menor em altas velocidades de rotação e tem um coeficiente de atrito menor entre as esferas de aço e os alvéolos da gaiola, reduzindo a geração de calor entre as esferas e a gaiola.
③ Uso de materiais de resina de alta rigidez: os materiais de gaiola de resina usados em altas velocidades devem ter alta rigidez para limitar a deformação causada pela força centrífuga.
Yu Qingfeng analisou sistematicamente as fontes de força e os estados correspondentes de tensão e deformação das gaiolas em rolamentos de esferas de canal profundo de alta velocidade, descobrindo que a força centrífuga da própria gaiola é o fator mais significativo. Ele propôs um esquema de projeto de gaiola de alta velocidade, verificado por simulação usando os softwares Abaqus e CABA3D, e aprovado em testes de bancada e testes de instalação do cliente.
Devido aos efeitos térmicos dos motores e da eletrônica de potência, o ambiente de temperatura operacional dos rolamentos de VEs é mais alto do que o dos veículos convencionais. Isso exige que os materiais dos rolamentos suportem temperaturas operacionais mais altas sem degradar o desempenho. Ligas especiais, materiais cerâmicos e tecnologias de revestimento de superfície oferecem possibilidades para a fabricação de rolamentos que atendem aos requisitos dos VEs. Esses materiais podem fornecer melhor resistência ao desgaste, resistência à corrosão e estabilidade de temperatura.
Com o desenvolvimento da indústria de VEs, o problema de corrosão dos rolamentos de motores de tração de veículos elétricos também tem atraído cada vez mais atenção. Os rolamentos são componentes importantes no trem de força; uma vez corroídos, podem causar instabilidade no veículo e, em última análise, levar a problemas de segurança.
As contramedidas específicas incluem:
① Otimizar a estrutura do rolamento, como melhorar a vedação e usar lubrificantes anticorrosivos.
② Usar materiais de alto desempenho com resistência à corrosão, como materiais especiais e processos de tratamento especializados para melhorar a resistência à corrosão.
③ Melhorar a capacidade de lubrificação do rolamento, como melhorar a lubrificação entre as peças e usar lubrificantes altamente resistentes à corrosão.
④ Realizar manutenção e inspeção regulares dos rolamentos.
Os rolamentos automotivos tradicionais enfrentam uma reestruturação. No futuro, os veículos elétricos adotarão tração elétrica, eliminando o motor, a transmissão, o eixo de transmissão, etc. dos veículos a combustível convencionais. Alguns produtos na indústria de rolamentos automotivos, como rolamentos de gerador, rolamentos de bomba d'água, rolamentos de balancim e rolamentos de tensionador, enfrentarão uma reestruturação. Os rolamentos para VEs trazem novas oportunidades de negócios e desafios para os fabricantes de rolamentos.
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