商用車變速器總成潤滑

趙海波

（中國重汽集團大同齒輪有限公司，山西 大同 037305）

1 變速器潤滑系統的工作原理

潤滑系統的功用就是在變速齒輪箱工作時持續不斷地把潤滑油輸送到傳動件的摩擦表面，在摩擦表面之間實現液體摩擦，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 變速器系統潤滑方式

2.1 飛濺潤滑

利用轉動件（齒輪）等將潤滑油濺成油星以潤滑軸承，即利用齒輪的轉動把潤滑油甩到四周的壁面上，然后通過適當的溝槽把油引入到軸承中去。

2.2 壓力循環潤滑

用油泵進行壓力供油潤滑，可保證供油充分，能帶走摩擦產生的熱量［1］。

根據變速器結構不同，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。有些帶副箱結構（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各零部件表面，潤滑不充分，則需安裝油泵來進行壓力循環潤滑。

變速箱油泵通常由輸入軸或中間軸驅動。某12擋重型變速箱潤滑系統如圖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，在齒輪傳動時，就把潤滑油帶到嚙合的齒面上，同時也甩到殼體壁上，借以散熱；被油泵排出的潤滑油經減壓閥、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圖

3 變速器潤滑系統的附屬部件

為了保證變速器傳動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 潤滑系統附件及功用

圖2 某6擋變速箱齒輪擋油盤

圖3 在下坡時變速箱油面的變化

4 變速器潤滑設計重點

充分必要的潤滑，對零部件壽命起到關鍵作用，對潤滑系統設計需考慮如下要求：

1）潤滑油的循環。潤滑油是經常循環流動的，不是靜止不動的。

2）潤滑油的自然流動。

3）在變速器總成角度發生變化時的影響。考慮整車上爬坡時的角度變化（±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試角度范圍大約為：前傾角－3°～后傾角＋11°，根據與油面的關系，會出現爬坡時高速擋齒輪、下坡時低速擋齒輪空轉的問題，見圖4。

圖4 變速箱上下坡時潤滑情況

4）有足夠的供油動力。在向滾針軸承等部位供油時，動力源可以利用齒輪嚙合時對潤滑油的擠壓力和強制潤滑裝置。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降低齒輪彎曲疲勞強度，此時可利用齒輪嚙合時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、加油和放油時間。正確的加油量對變速器的功能和效率很重要，在開發階段，對潤滑油加油量的確定應給予大量的關注。油量少，潤滑不充分，發生燒傷；油量多，溫度升高（攪油發熱較多），同步器性能變差（攪油抵抗大）；成本增高、潤滑油價格高。

放油時間應控制在5min以下，放油后變速箱內殘存的潤滑要在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 采用壓力循環潤滑時流路設計考慮重點

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置。接口類的通路一般會變得細長，由于會成為限流孔口，因此必須注意其通路的直徑等。接口類最好盡量不用（會導致漏油）。

5.4 氣穴現象

油泵在吸油過程中的絕對壓力將低于大氣壓。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、產生噪聲，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象的發生［2］。

在設計時考慮以上因素可以降低油泵的驅動力，構建效率良好的潤滑系統。

6 相關的臺架測試項目

1）在殼體的適當部位上開窗口，安裝有機玻璃觀察變速器總成潤滑情況。

2）油溫特性試驗。試驗目的是查明變速器空載時，在各個工況（水平，上、下坡）下的油溫穩定情況。其取值方法是以油溫穩定時間大于1h的值作為油溫穩定值。油溫穩定值應在130℃以下。

3）高速潤滑耐久。汽車在上、下坡時，變速器處于最低油位，潤滑條件極其惡劣，該試驗是模擬這一工況，以評價它的潤滑性能。按照在整車上安裝傾角，掛最高速擋，輸入最高轉數的條件進行10～20h左右的耐久試驗，總成分解后確認零部件有無燒傷、變色和其他征兆。

4）同步環潤滑試驗。是拆掉換擋自鎖機構、在換擋阻止階段（同步環與齒套齒端倒角互相抵觸時）繼續以輕負荷力（100N較為理想）作用在撥叉軸上、在一定輸入軸轉速下（1 500r）旋轉一定時間后，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。對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，試驗目的是測定油泵的流量隨著輸入軸轉速、油壓和油溫變化的而變化的關系。

7 結語

潤滑對于變速箱具有重要的意義，良好的潤滑是變速箱穩定工作的必要條件。在變速器設計階段，一定要給予足夠的重視。

［1］ 濮良貴，紀名剛.機械設計［M］.高等教育出版社，2006.

［2］ 王積偉，章宏甲，黃誼.液壓傳動（第2版）［M］.機械工業出版社，2007.