商用車變速器總成潤滑

趙海波

（中國重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司，山西 大同 037305）

1 變速器潤滑系統(tǒng)的工作原理

潤滑系統(tǒng)的功用就是在變速齒輪箱工作時(shí)持續(xù)不斷地把潤滑油輸送到傳動(dòng)件的摩擦表面，在摩擦表面之間實(shí)現(xiàn)液體摩擦，從而降低摩擦、減輕磨損；又由于液體的不可壓縮性，潤滑油膜還具有緩沖吸振的能力，從而降低噪聲。

2 變速器系統(tǒng)潤滑方式

2.1 飛濺潤滑

利用轉(zhuǎn)動(dòng)件（齒輪）等將潤滑油濺成油星以潤滑軸承，即利用齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)把潤滑油甩到四周的壁面上，然后通過適當(dāng)?shù)臏喜郯延鸵氲捷S承中去。

2.2 壓力循環(huán)潤滑

用油泵進(jìn)行壓力供油潤滑，可保證供油充分，能帶走摩擦產(chǎn)生的熱量［1］。

根據(jù)變速器結(jié)構(gòu)不同，選取適合的潤滑方式。通常7擋以下單中間軸變速箱、主箱（無同步器）和后副箱均為雙中間軸式變速箱采用飛濺潤滑方式。有些帶副箱結(jié)構(gòu)（單中間軸式或行星齒輪式）的多擋重型汽車變速器飛濺起的潤滑油不能完全到達(dá)各零部件表面，潤滑不充分，則需安裝油泵來進(jìn)行壓力循環(huán)潤滑。

變速箱油泵通常由輸入軸或中間軸驅(qū)動(dòng)。某12擋重型變速箱潤滑系統(tǒng)如圖1所示。油泵總成安裝在中間軸后端，中問軸總成、后副箱中問軸總成、倒擋惰輪總成及中問軸兩端支承軸承浸漬在齒輪油中，在齒輪傳動(dòng)時(shí)，就把潤滑油帶到嚙合的齒面上，同時(shí)也甩到殼體壁上，借以散熱；被油泵排出的潤滑油經(jīng)減壓閥、油冷器（選裝）、濾清器、流入主軸油道潤滑輸入軸軸承、主軸前軸承、輸出軸前后軸承、主箱及副箱同步器和滾針軸承。

圖1 變速箱壓力潤滑系統(tǒng)圖

3 變速器潤滑系統(tǒng)的附屬部件

為了保證變速器傳動(dòng)零件在整車的不同使用工況下（平路、上下坡）都有潤滑油，降低油溫，減少齒輪攪油阻力，則需要安裝潤滑的附屬部件。通常包括齒輪擋油盤（見下頁圖2）、強(qiáng)制潤滑裝置（油泵、溢流閥、濾油器）等，見圖1。各部分作用見下頁表1。

表1 潤滑系統(tǒng)附件及功用

圖2 某6擋變速箱齒輪擋油盤

圖3 在下坡時(shí)變速箱油面的變化

4 變速器潤滑設(shè)計(jì)重點(diǎn)

充分必要的潤滑，對(duì)零部件壽命起到關(guān)鍵作用，對(duì)潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)需考慮如下要求：

1）潤滑油的循環(huán)。潤滑油是經(jīng)常循環(huán)流動(dòng)的，不是靜止不動(dòng)的。

2）潤滑油的自然流動(dòng)。

3）在變速器總成角度發(fā)生變化時(shí)的影響?？紤]整車上爬坡時(shí)的角度變化（±7°左右），變速箱的裝車角度一般為4°左右，因此作為變速箱的測(cè)試角度范圍大約為：前傾角－3°～后傾角＋11°，根據(jù)與油面的關(guān)系，會(huì)出現(xiàn)爬坡時(shí)高速擋齒輪、下坡時(shí)低速擋齒輪空轉(zhuǎn)的問題，見圖4。

圖4 變速箱上下坡時(shí)潤滑情況

4）有足夠的供油動(dòng)力。在向滾針軸承等部位供油時(shí)，動(dòng)力源可以利用齒輪嚙合時(shí)對(duì)潤滑油的擠壓力和強(qiáng)制潤滑裝置。齒輪嚙合作用是向齒向方向擠出和向嚙合正面方向擠出的油沫，見圖5。在齒輪齒根部加工油孔會(huì)降低齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度，此時(shí)可利用齒輪嚙合時(shí)向齒向方向擠出油沫潤滑滾針軸承，見圖6。

圖5 利用齒輪嚙合作用潤滑

圖6 利用齒向方向擠出油沫潤滑

5）要考慮加油量、加油和放油時(shí)間。正確的加油量對(duì)變速器的功能和效率很重要，在開發(fā)階段，對(duì)潤滑油加油量的確定應(yīng)給予大量的關(guān)注。油量少，潤滑不充分，發(fā)生燒傷；油量多，溫度升高（攪油發(fā)熱較多），同步器性能變差（攪油抵抗大）；成本增高、潤滑油價(jià)格高。

放油時(shí)間應(yīng)控制在5min以下，放油后變速箱內(nèi)殘存的潤滑要在5%以下。帶副箱的變速箱上，油面以下最下部的地方要有連通兩殼體的油孔，上部要有氣孔（通路）。

5 采用壓力循環(huán)潤滑時(shí)流路設(shè)計(jì)考慮重點(diǎn)

5.1 管路抵抗

流路上不能有斷面面積的變化，如果有的情況下要將連接做得盡可能平緩。要確保與流量相適應(yīng)的流路面積。

5.2 彎曲部抵抗

要盡量降低由于管路彎曲所造成的管路抵抗。在不改變斷面面積的前提下要做得盡可能圓滑、用大圓角處理。

5.3 孔口抵抗

是控制流量等的有效手段，要避免在不必要的地方設(shè)置。接口類的通路一般會(huì)變得細(xì)長(zhǎng)，由于會(huì)成為限流孔口，因此必須注意其通路的直徑等。接口類最好盡量不用（會(huì)導(dǎo)致漏油）。

5.4 氣穴現(xiàn)象

油泵在吸油過程中的絕對(duì)壓力將低于大氣壓。如果油泵離油面很高，吸油口處過濾器和管道阻力過大，油液粘度過大，則油泵吸油腔的壓力就很容易低于油液的空氣分離氣壓，從而引起振動(dòng)、產(chǎn)生噪聲，使泵的零件表面腐蝕損壞。大的吸油橫截面積、圓滑的過度和直的吸油腔有利于避免氣穴現(xiàn)象的發(fā)生［2］。

在設(shè)計(jì)時(shí)考慮以上因素可以降低油泵的驅(qū)動(dòng)力，構(gòu)建效率良好的潤滑系統(tǒng)。

6 相關(guān)的臺(tái)架測(cè)試項(xiàng)目

1）在殼體的適當(dāng)部位上開窗口，安裝有機(jī)玻璃觀察變速器總成潤滑情況。

2）油溫特性試驗(yàn)。試驗(yàn)?zāi)康氖遣槊髯兯倨骺蛰d時(shí)，在各個(gè)工況（水平，上、下坡）下的油溫穩(wěn)定情況。其取值方法是以油溫穩(wěn)定時(shí)間大于1h的值作為油溫穩(wěn)定值。油溫穩(wěn)定值應(yīng)在130℃以下。

3）高速潤滑耐久。汽車在上、下坡時(shí)，變速器處于最低油位，潤滑條件極其惡劣，該試驗(yàn)是模擬這一工況，以評(píng)價(jià)它的潤滑性能。按照在整車上安裝傾角，掛最高速擋，輸入最高轉(zhuǎn)數(shù)的條件進(jìn)行10～20h左右的耐久試驗(yàn)，總成分解后確認(rèn)零部件有無燒傷、變色和其他征兆。

4）同步環(huán)潤滑試驗(yàn)。是拆掉換擋自鎖機(jī)構(gòu)、在換擋阻止階段（同步環(huán)與齒套齒端倒角互相抵觸時(shí)）繼續(xù)以輕負(fù)荷力（100N較為理想）作用在撥叉軸上、在一定輸入軸轉(zhuǎn)速下（1 500r）旋轉(zhuǎn)一定時(shí)間后，拆解變速箱觀察同步器錐面燒傷和損傷程度。此階段油溫保持在80℃左右。

5）油泵特性試驗(yàn)。對(duì)于某些裝有油泵的汽車變速器，油泵是很重要的零部件之一，試驗(yàn)?zāi)康氖菧y(cè)定油泵的流量隨著輸入軸轉(zhuǎn)速、油壓和油溫變化的而變化的關(guān)系。

7 結(jié)語

潤滑對(duì)于變速箱具有重要的意義，良好的潤滑是變速箱穩(wěn)定工作的必要條件。在變速器設(shè)計(jì)階段，一定要給予足夠的重視。

［1］ 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.高等教育出版社，2006.

［2］ 王積偉，章宏甲，黃誼.液壓傳動(dòng)（第2版）［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2007.