شفت‌های هزارخاری، آینده را نیرو می‌بخشند: کاربردهای کلیدی در وسایل نقلیه انرژی نو

با شتاب گرفتن گذار جهانی به سمت حمل و نقل پاک، خودروهای انرژی نو (NEV) شامل خودروهای برقی، خودروهای هیبریدی قابل اتصال به برق و خودروهای پیل سوختی هیدروژنی در مرکز توجه قرار گرفته‌اند. در حالی که فناوری باتری، موتورهای برقی و زیرساخت‌های شارژ اغلب تیتر اخبار را به خود اختصاص می‌دهند، اهمیت اجزای مکانیکی اصلی مانند شفت‌های هزارخار اغلب نادیده گرفته می‌شود. با این حال، این اجزای به ظاهر ساده نقش حیاتی در عملکرد، کارایی و ایمنی NEVها ایفا می‌کنند.

شفت هزارخاری یک عنصر محرک مکانیکی است که برای انتقال گشتاور و در عین حال امکان حرکت محوری طراحی شده است. برآمدگی‌های ماشینکاری شده دقیق آن یا "هزارخاری‌ها" با شیارهای مربوطه در یک جزء جفت شونده، مانند چرخ دنده یا کوپلینگ، به هم متصل می‌شوند. این طراحی، انتقال قدرت کارآمد، دقت تراز بالا و ظرفیت تحمل بار را تضمین می‌کند.

شفت‌های هزارخاری در خودروهای انرژی نو کجا استفاده می‌شوند؟

در خودروهای NEV، شفت‌های هزارخاری به طور گسترده در سه حوزه اصلی استفاده می‌شوند: سیستم محرکه الکتریکی، سیستم فرمان و سیستم‌های ترمز یا احیاکننده.

۱. سیستم‌های محرکه الکتریکی
یکی از مهمترین کاربردهای شفت‌های خاردار در محور e یا واحد محرک الکتریکی است که یک موتور الکتریکی، گیربکس کاهنده و دیفرانسیل را در یک ماژول فشرده ترکیب می‌کند. شفت‌های خاردار برای اتصال روتور موتور به ورودی گیربکس استفاده می‌شوند و امکان انتقال گشتاور چرخشی را به نرمی به چرخ‌ها فراهم می‌کنند. این امر چگالی گشتاور بالا، کاهش لرزش و تحویل بهینه قدرت را تضمین می‌کند.

علاوه بر این، در خودروهای برقی دو موتوره یا تمام چرخ محرک، شفت‌های هزارخار امکان هماهنگ‌سازی دقیق بین واحدهای محرک جلو و عقب را فراهم می‌کنند. در این پیکربندی‌ها، شفت‌های هزارخار نقش مهمی در توزیع گشتاور و کنترل پایداری دینامیکی ایفا می‌کنند.

۲. سیستم‌های فرمان
خودروهای NEV به طور فزاینده‌ای از سیستم‌های فرمان برقی (EPS) برای جایگزینی سیستم‌های هیدرولیکی سنتی استفاده می‌کنند. در این سیستم‌ها، از شفت‌های هزارخاری برای اتصال ستون فرمان به شفت‌های میانی یا اتصالات یونیورسال استفاده می‌شود که هندلینگ روان و واکنش‌پذیر را تضمین می‌کند.

با ظهور فناوری‌های رانندگی خودکار، دقت درگیری شفت‌های هزارخاری اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. سیستم‌های فرمان مدرن با سیم به شدت به بازخورد گشتاور بسیار دقیق متکی هستند که به شفت‌های هزارخاری با حداقل لقی و تلرانس‌های تولید دقیق نیاز دارد.

۳. سیستم‌های ترمز و انتقال قدرت احیاکننده
یکی دیگر از کاربردهای مهم این سیستم‌ها در سیستم‌های ترمز احیاکننده است، جایی که انرژی جنبشی در طول ترمزگیری جذب شده و برای شارژ مجدد باتری به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. شفت‌های اسپلاین به اتصال واحد ژنراتور موتور به سیستم انتقال قدرت کمک می‌کنند و امکان انتقال یکپارچه بین حالت‌های رانندگی و احیاکننده را فراهم می‌کنند.

علاوه بر این، در سیستم‌های هیبریدی پلاگین یا خودروهای برقی با گیربکس‌های چند سرعته، از شفت‌های هزارخاری برای درگیر و جدا کردن چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای یا بسته‌های کلاچ استفاده می‌شود و به بهینه‌سازی عملکرد در شرایط مختلف رانندگی کمک می‌کند.

ظهور طراحی اسپلاین سفارشی
با فشرده‌تر شدن و تعریف نرم‌افزاری NEVها، تقاضای فزاینده‌ای برای طراحی‌های سفارشی شفت‌های اسپلاین وجود دارد. مهندسان اکنون در حال بهینه‌سازی پروفیل‌های اسپلاین مانند اسپلاین‌های اینولوت، صاف یا دندانه‌دار هستند تا با فرم فاکتورهای کوچک‌تر سازگار شوند، نویز و لرزش (NVH) را کاهش دهند و عمر قطعات را افزایش دهند.

«دقت و کاهش وزن از اولویت‌های کلیدی یک مهندس سیستم انتقال قدرت خودرو هستند. شفت‌های پیشرفته‌ی هزارخاری نه تنها قدرت را منتقل می‌کنند، بلکه به بهره‌وری انرژی و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری در طول چرخه‌ی عمر خودرو نیز کمک می‌کنند.»

شفت‌های هزارخاری ممکن است مانند باتری‌ها یا حسگرهای خودران، تیتر خبرها نباشند، اما همچنان سنگ بنای انقلاب خودروهای برقی هستند. از درایوهای موتور پرسرعت گرفته تا کنترل دقیق فرمان، نقش آنها در تضمین قابلیت اطمینان و کارایی مکانیکی غیرقابل انکار است.

شرکت ماشین‌آلات شانگهای بلون (Shanghai Belon Machinery Co., Ltd.) بر روی چرخ‌دنده‌ها، شفت‌ها و راه‌حل‌های OEM با دقت بالا برای کاربران جهانی در صنایع مختلف تمرکز داشته است: کشاورزی، خودروسازی، معدن، هوانوردی، ساخت و ساز، رباتیک، اتوماسیون و کنترل حرکت و غیره. چرخ‌دنده‌های OEM ما شامل چرخ‌دنده‌های مخروطی مستقیم، چرخ‌دنده‌های مخروطی مارپیچ، چرخ‌دنده‌های استوانه‌ای، چرخ‌دنده‌های کرمی و شفت‌های خاردار می‌شود.

با ادامه‌ی تکامل صنعت، ادغام مواد هوشمند، عملیات سطحی و آلیاژهای سبک، قابلیت‌های شفت‌های اسپلین را بیش از پیش افزایش داده و جایگاه آنها را در نسل بعدی حمل و نقل تثبیت خواهد کرد.