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以轻质塑料齿轮提升电动自行车性能

作者 Adnan Hasanovic
Application Expert, Gears & Bearings, Envalior

随着城市向更环保、更高效的出行方式转型,电动自行车正迅速成为可持续交通解决方案。为满足消费者对更长续航和轻量化设计的不断增长的期望,电动自行车制造商正用先进的塑料替代金属部件。恩骅力的 Stanyl® PA46 不仅在高温下展现出卓越的力学性能和耐磨性,还具备极佳的设计灵活性——使其成为紧凑型、高扭矩电动自行车传动单元的理想齿轮材料。

克服电动自行车驱动单元中的齿轮设计挑战

如今,电动自行车骑行者对续航里程、速度和舒适性的要求日益提高,促使电动自行车电机供应商不断革新传动系统设计。虽然金属齿轮在耐用性和强度方面表现出色,但它们增加了重量,通常也伴随噪音和成本。因此,制造商正在转向高性能塑料作为低重量、低噪音和经济高效的传动系统设计方案。

然而,常用的塑料如聚酰胺66(PA66)和聚甲醛(POM)在高扭矩和高温环境下,往往无法满足严苛齿轮传动系统的需求。这些材料容易发生快速磨损,导致性能下降和齿轮提前失效。聚醚醚酮(PEEK)虽然具备更优异的耐久性,但其价格昂贵。

为了真正优化为了优化电助力自行车传动系统的性能,供应商需要兼具耐高温性能、机械强度、疲劳性能和加工便捷性的塑料材料,同时还要确保成本效益。

性能与成本的优良平衡

恩骅力的Stanyl® PA46是一种领先的高性能聚酰胺,每年用于超过一亿件齿轮。其出色的耐高温、抗疲劳、耐磨损以及高流动性能,使其非常适合用于成型薄壁、高强度齿轮,在电助力自行车驱动单元常需的紧凑齿轮应用中,能够承受持续的扭矩和应力。

Stanyl® PA46 的优势:

  • 根据工况,与 PA66 与 POM 相比,扭矩耐受能力提升最高可达50%
  • 高温齿轮耐久性能与碳纤增强PA66及PPA替代材料相当或更优
  • 成本低于PEEK
  • 在不牺牲齿轮耐久性的前提下,与PA66、PPA、PPS及POM齿轮相比,可实现齿轮尺寸最高25%的减小潜力
  • 在干式和润滑脂润滑环境下,展现出优异的耐磨、抗疲劳及抗蠕变性能
  • 相较金属齿轮,在 NVH(噪音、振动、粗糙度)方面具有潜在的改善,可实现更安静的行驶体验
  • 快速注塑成型周期,降低制造工艺复杂性
  • 每年有超过一亿个由 Stanyl® PA46 制成的齿轮,可靠性能经实践验证

凭借这些优势,制造商能够在缩短研发周期和上市时间的同时,在更少的设计迭代中达成性能与成本双重目标。

以生物基齿轮材料推动可持续发展

为应对向更可持续交通方式转型的趋势,恩骅力还提供EcoPaXX® PA410,这是一种高性能、生物基、低吸湿的聚酰胺聚酰胺具有优异的耐久性、强度和高度尺寸稳定性。EcoPaXX 由 70% 蓖麻油制成,帮助齿轮供应商在不影响质量的前提下降低环境足迹。

恩骅力承诺在 2030 年前为其齿轮材料产品线推出全生物基或可回收替代产品——支持客户的可持续发展目标,助力电动自行车行业实现更清洁的出行解决方案。

Adnan Hasanovic
Application Expert, Gears & Bearings, Envalior

Adnan Hasanovic 是 Envalior 的执行器及轴承领域的应用专家。在其全球职位中,他专注于摩擦学应用,例如齿轮、轴承及磨损和摩擦衬套,以及包括执行器壳体和盖板在内的结构应用。此外,Adnan 支持 Envalior 在现有及新兴应用领域的全球活动。他在完成机械工程专业学习后加入 Envalior。在加入 Envalior 之前,Adnan 曾担任 CAE 工程师及应用开发工程师。

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