變速器取力器通氣塞漏油分析及改進設計

楊 罡

（中國重汽集團大同齒輪有限公司技術中心，山西 大同 037305）

引言

變速器是汽車底盤傳動系統的主要部件之一，根據整車的使用工況，有的還應加裝取力器。取力器是裝在變速器外側的部件，是從變速器內部獲取動力，帶動油泵或其他裝置實現動力輸出，廣泛配置在自卸車、消防車、水泥攪拌車等車型上。為了變速器和取力器穩定、長期的工作，在其內部設計了潤滑系統，用潤滑劑減少摩擦副的摩擦和降低溫度，或是改善其它形式的表面破壞的措施［1］。

文章分析的取力器裝配在變速器的后端，相對于變速器輸出法蘭中心所在的水平面而言屬于后上置取力器。因取力器中心高于變速器輸出法蘭中心，其潤滑油不能與變速器聯通，導致重力作用油液回流到變速器中，造成取力器缺油。因此該取力器設計了獨立且封閉的潤滑系統，為保證工作過程中內部的氣壓平衡，并設置了獨立的通氣塞。該取力器在市場使用過程中出現通氣塞漏油的現象，文章通過對故障機理進行分析和改進設計，達到消除故障的目的［2］。

1 取力器通氣塞漏油分析

對整車出現取力器通氣塞漏油的現象進行分析，發現漏油部位集中在通氣塞周邊，且油量不多。

啟動車輛后，讓取力器處于工作狀態，再現故障現象：

1）取力器在啟動后并沒有馬上出現漏油，而是連續工作一段時間后出現潤滑油從通氣塞滲出的現象。

2）油液泄露的速度不快，泄露量也不大，只是不斷出現往外滲漏的小油泡。

拆解故障取力器，分析取力器內部結構并結合其在整車工況下潤滑系統的工作狀態，推斷出如下故障機理，如圖1所示。

圖1 取力器通氣塞處漏油內部機理圖

3）取力器內部齒輪的下半部分浸泡在潤滑油中，當取力器工作時齒輪旋轉，齒面上附著的潤滑油由于離心力的作用被甩出去，其中一部分飛濺到取力器前殼的內壁上，在整車安裝狀態下，前殼內壁上的潤滑油在受重力的情況下，會從左向右流動，到達右側的凸點處滴下。

4）前殼內壁的凸點處位于后殼通氣塞連接孔內部的方形通氣窗口范圍內，在整車安裝狀態下，取力器隨變速器有一個4°的后傾角度，前殼凸點處滴下的潤滑油落在后殼的通氣窗口內，并在此處形成油液的聚集。齒輪不停的旋轉，潤滑油被很快地甩上來，因潤滑油有一定的粘度，受重力作用從窗口流出的速度較慢，造成聚集的油液越來越多。

5）聚集的潤滑油一部分進入到了后殼通氣塞連接孔里，由于截面積變小，潤滑油在后殼通氣塞連接孔內形成了一個個油膜。油膜阻斷了取力器內部氣體和外界空氣的連通。取力器在工作負荷下釋放熱量，隨著溫度不斷升高，內部氣體受熱膨脹壓力升高，向外排出，推動油膜向通氣塞出移動，從通氣塞處流出，造成了漏油現象。

2 針對故障機理的取力器改進設計

針對造成漏油問題的故障機理，對取力器潤滑系統做了相應的改進設計，改進后的內部機理圖如圖2所示。

圖2 取力器通氣塞處漏油改進后內部機理圖

1）在取力器前殼內部偏左側的位置設計一個凸點，使得飛濺到內壁面的潤滑油從此凸點處滴下落回取力器內，減少流到后殼通氣塞連接孔內部通氣窗口的油量。

2）縮小后殼通氣塞連接孔內部的通氣窗口形狀，并改變窗口位置，使其不在前殼凸點處油液集中滴落的范圍內，降低油液進入窗口的幾率。

3）減短后殼通氣窗口下壁的長度，前殼內壁面滴落的油液不會直接落在通氣窗口內，降低油液聚集的可能性。

4）增大通氣孔向上一段的孔徑，以擴大油膜和孔壁的接觸面積，加快油膜上的潤滑油在在重力作用下從孔壁上流下的速度，達到減薄油膜的目的。

5）加長通氣孔向上一段的長度，讓油膜在向上移動的過程中不斷減薄，有足夠的距離使油膜減薄直到破裂，破裂后油液沿孔壁流下，解決了從通氣塞滲漏的問題。

3 改進后取力器的試驗驗證

將改進后的取力器總成裝配到變速器上，并將變速器連同取力器整體按照整車工況以4度的后傾角度安裝到潤滑試驗臺上進行臺架試驗驗證。臺架試驗條件為：輸入端轉速與發動機最高轉速相同，取力器掛擋處于連續工作狀態。對于通氣塞漏油問題來說，此試驗條件模擬了最嚴格的實際使用工況，取力器連續試驗4h，沒有出現通氣塞漏油現象。

4 結論

1）通過故障再現并拆解故障取力器，發現在整車工況下取力器存在漏油的可能，推斷出漏油的故障機理，據此進行改進設計。

2）針對漏油的故障機理，對取力器潤滑系統進行相應的改進設計，以解決通氣塞漏油問題。

3）改進后的取力器總成模擬整車工況，在潤滑試驗臺上進行臺架試驗驗證，取力器連續試驗4h，沒有出現通氣塞漏油現象，達到改進目的。

［1］濮良貴.機械設計［M］.北京：高等教育出版社，2011.

［2］張棟.失效分析［M］.北京：國防工業出版社，2004.