重型汽車變速器強制潤滑系統(tǒng)

常娟，孫智金

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重型汽車變速器強制潤滑系統(tǒng)

常娟，孫智金

（陜西法士特汽車傳動工程研究院，陜西 西安 710021）

針對大扭矩、主副箱雙中間軸變速器面臨的副箱零部件潤滑不充分問題，提出一種重型汽車變速器強制潤滑系統(tǒng)，解決了主副箱變速器副箱齒輪潤滑問題，有效地提高了變速器的壽命。

重型汽車；變速器；潤滑

引言

傳統(tǒng)的汽車變速器一般是通過飛濺潤滑來實現(xiàn)變速器內(nèi)部零件的潤滑，但是由于變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計的限制，飛濺潤滑油量有限，不能滿足大扭矩、多檔位、主副箱變速器的潤滑要求[1]。主副箱變速器是在單箱變速器的基礎(chǔ)上通過倍檔或半檔機構(gòu)形成的多檔位變速器。雙中間軸主副箱變速器，因其獨特的結(jié)構(gòu)，在相同條件下具有更大的承載力，滿足大扭矩發(fā)動機的匹配需求，深受商用車市場青睞。

1 主副箱雙中間軸變速器潤滑特點

圖1為雙中間軸主副箱變速器結(jié)構(gòu)示意圖。主箱和副箱均有兩個中間軸，且兩個中間軸與水平面均成一定角度排列在輸出軸兩側(cè)。位于變速器低處的主箱中間軸、副箱中間軸及其上零件處于變速器殼體的下方，浸漬在潤滑油中，屬于浸漬潤滑；位于變速器高處的主箱中間軸、副箱中間軸及其上零件只有一部分浸潤在油液中，依靠變速器運轉(zhuǎn)時齒輪高速旋轉(zhuǎn)甩動潤滑油進(jìn)行飛濺潤滑。而實驗以及售后的數(shù)據(jù)表明，大扭矩變速箱中，位于高處的中間軸僅靠飛濺潤滑很難滿足要求，往往因為潤滑不良而最先出現(xiàn)點蝕[2]；另外，輸入軸的扭矩傳到副箱經(jīng)過速比放大，使得副箱比主箱承受更大的扭矩，副箱內(nèi)的零部件處于整個變速器工況最嚴(yán)苛的環(huán)境中。因此，副箱零部件，特別是位于高處的副箱中間軸的充分潤滑成為整個變速器潤滑系統(tǒng)的難點。本文提出了一種變速器強制潤滑系統(tǒng)，設(shè)計了新的油路和油管，對副箱零部件進(jìn)行強制潤滑，可以有效改善副箱零部件潤滑條件，以及副箱中間軸因潤滑不良造成點蝕的情況，提高變速器使用壽命。

2 變速器強制潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

強制潤滑的目的是為解決主副箱雙中間軸變速器中副箱高處零部件的潤滑問題，要將潤滑油從低處引至高處，需要借助于油泵。而副箱本身空間有限，因此需要設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊的大流量壓力油泵。同時需要設(shè)計輔助噴淋的潤滑油管，將潤滑油引至需要潤滑的零部件。

2.1 油泵設(shè)計

油泵通過主箱中間軸取力，其轉(zhuǎn)速N1由式（1）確定：

N1=N×n1×n2（1）

其中：N為發(fā)動機轉(zhuǎn)速；n1為變速器常嚙合齒輪速比； n2為油泵驅(qū)動齒輪與轉(zhuǎn)子速比。

油泵安裝在變速器底部，需要設(shè)計油濾網(wǎng)。依據(jù)泵油量及安裝空間來設(shè)計油泵的結(jié)構(gòu)和外形尺寸，油泵技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 油泵技術(shù)參數(shù)

2.2 潤滑系統(tǒng)設(shè)計

圖2為強制潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。主箱中間軸9一端通過軸承支撐在變速器殼體7的隔墻上，軸頭上安裝的油泵驅(qū)動輪8與中間軸9一起轉(zhuǎn)動，油泵1安裝在變速器殼體7隔墻上靠近中間軸的位置，通過油泵驅(qū)動齒輪驅(qū)動油泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，達(dá)到泵油的目的。變速器殼體7外壁上有兩個孔(見圖2（d）)，與油泵的出油口14相通的是冷卻油孔5，可以外接冷卻裝置；另一個為冷卻后回油孔4，潤滑油經(jīng)冷卻裝置冷卻后回流至變速器內(nèi)。殼體上與回油孔4垂直相通的臺階孔是潤滑油孔12(見圖2（c）)，臺階起到對直油管13輔助限位的作用。

1-油泵；2-螺栓；3-蓋板及襯墊； 4-回油孔；5-冷卻油孔；6-三通管接頭；7-變速器殼體；8-油泵驅(qū)動齒輪；9-中間軸；10-彎油管

（a）強制潤滑系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

11-后蓋；12-潤滑油孔；13-直油管

（b）A-A剖視圖

（c）C-C剖視圖

14-出油口；15- 油泵安裝孔

（d）D-D剖視圖

圖2 強制潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

16.-副箱上中間軸；17-減速齒輪

圖3為潤滑系統(tǒng)后蓋殼體結(jié)構(gòu)。直油管13一端插入潤滑油孔12中，另一端帶有螺紋與三通管接頭6連接；三通管接頭6的固定端安裝在后蓋11上，一端接直油管13，另一端接彎油管10；油泵出來的潤滑油經(jīng)回油孔4進(jìn)入潤滑油孔12，再經(jīng)直油管13進(jìn)入三通管接頭6，然后通過彎油管10被引至副箱高處；彎油管10靠近中間軸的部位開有若干小油孔，另一端開放，給油管經(jīng)過處的齒輪和軸潤滑。

3 變速器潤滑系統(tǒng)工作原理及安裝方式

3.1 工作原理

該強制潤滑系統(tǒng)的優(yōu)點是：與冷卻系統(tǒng)共用油泵，又不依賴?yán)鋮s系統(tǒng)。變速器工作時，裝在中間軸9上的油泵驅(qū)動齒輪8驅(qū)動油泵轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，油泵1從變速器內(nèi)部吸油，經(jīng)出油口14進(jìn)入冷卻油孔5。當(dāng)變速器不接冷卻系統(tǒng)時，殼體外壁兩個油孔處用蓋板和襯墊3密封，蓋板中間向外突起，讓出內(nèi)部空間用來回油。潤滑油經(jīng)冷卻油孔5通過蓋板處的空腔進(jìn)入回油孔4，回流到潤滑油孔12，通過直油管13進(jìn)入副箱，再經(jīng)過彎油管10潤滑副箱上中間軸16及減速齒輪17。當(dāng)變速器接冷卻系統(tǒng)時，去掉蓋板和襯墊3及螺栓2，冷卻油孔5接一根外部油管至冷卻系統(tǒng)。冷卻后的油通過外部油管經(jīng)回油孔4進(jìn)入變速器中，然后進(jìn)入潤滑油道12中，通過直油管13進(jìn)入副箱進(jìn)行潤滑。

3.2 強制潤滑系統(tǒng)安裝方式

先將變速器主箱及副箱其余零件安裝完成，然后在合箱前安裝強制潤滑系統(tǒng)相關(guān)零件。三通管接頭6擰入后蓋11對應(yīng)的螺紋孔中，將管接頭橫向的一頭調(diào)整到大致與右側(cè)后蓋外壁平行的位置；將彎油管10有折彎的一頭插入后蓋上部固定孔中，調(diào)整伸入的長度，使其另一端對準(zhǔn)三通管接頭6橫向的螺紋部分，擰動三通管接頭6上的活動螺紋套，將彎油管旋緊；接下來將直油管13旋進(jìn)三通管接頭6豎直的接頭中；然最后將裝有油管的副箱總成整體安裝在變速器殼體7上，完成合箱。為了使直油管13更好的插入變速器殼體上的潤滑油孔12中，孔口處設(shè)計為大倒角，起導(dǎo)向作用。

4 驗證

本設(shè)計是基于某16檔大扭矩變速器副箱中間軸點蝕故障的改進(jìn)項目。在臺架試驗中，未裝強制潤滑系統(tǒng)的變速器完成規(guī)定的試驗循環(huán)次數(shù)后拆解，發(fā)現(xiàn)副箱中間軸多處點蝕，如圖4所示。

加裝本強制潤滑系統(tǒng)后，在同樣的試驗條件下進(jìn)行臺架試驗，完成規(guī)定的循環(huán)次數(shù)后拆解，副箱中間軸齒面磨損均勻完整，沒有點蝕現(xiàn)象，如圖5所示。

圖4 未裝強制潤滑輪齒點蝕

圖5 加裝強制潤滑后齒面完好

5 結(jié)語

在傳統(tǒng)飛濺潤滑不能滿足大扭矩主副箱變速器潤滑要求的情況下，通過設(shè)計新的強制潤滑系統(tǒng)，可以有效改善變速器副箱零部件的潤滑情況，降低齒輪點蝕失效，有利于提高齒輪壽命從而延長變速器使用壽命。

該強制潤滑系統(tǒng)所有潤滑油管均在變速器內(nèi)部，不影響外觀及與整車的匹配。

[1] 原鑫.重型汽車變速器潤滑失效模式分析及控制[J].機械工程與自動化.2014(5):173-174.

[2] 徐曉春,朱洪,吳妙仙.汽車變速器潤滑[J].汽車工程師,2011（6）: 61-62.

Forced Lubrication System for Heavy Vehicle Transmission

Chang Juan, Sun Zhijin

( Shaanxi Fast Auto Drive Engineering Research Institute, Shaanxi Xi'an 710021 )

This paper analyzed the insufficient lubrication phenomenon of auxiliary case parts in heavy duty transmission of double countershafts, then presented a new forced lubrication system in order to solve the lubrication problem of auxiliary case gear. Finally this system proved to be effective in increasing life of heavy vehicle transmission.

heavy vehicle; transmission; lubrication

A

1671-7988(2018)18-187-03

U463.212

A

1671-7988(2018)18-187-03

CLC NO.: U463.212

常娟（1984-）女，陜西延安人，工程師，碩士，主要從事汽車變速器設(shè)計與開發(fā)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.063