變速器攪油損失的影響因素研究

強登科（陜西法士特傳動工程研究院實驗中心，陜西 西安 710119）

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變速器攪油損失的影響因素研究

強登科
（陜西法士特傳動工程研究院實驗中心，陜西 西安 710119）

摘要：文章損失進行分析，通過試驗得出某型號變速器攪油功率損失值，并利用試驗數據定量研究變速器攪油損失與其影響因素--轉速、加油量和油溫之間的關系，并在試驗臺模擬變速器部分實際工況，得出變速器攪油損失的一些規律。

關鍵詞：速器；攪油損失；轉速；加油量；油溫

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.05.033

CLC NO.: U472.4Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)05-154-03

前言

攪油損失（攪油功率損失）又稱無負荷損失，亦稱空轉功率損失，攪油損失因潤滑方式而異，在不同的潤滑方式中，又因各種因素而不同，例如：轉速、靜態浸深和油溫。變速器作為傳動系統的主要部件，它的攪油損失對傳動效率、潤滑油溫升、同步器同步有很大影響，且在發動機怠速時，變速器的空擋攪油損失對于發動機的燃油經濟性和離合器扭轉減震彈簧剛度的確定也有很大意義；但攪油損失與其影響因素有著復雜的函數關系，難以直接用理論確定。本文結合日常變速器空轉試驗，制定試驗方法，對某型號變速器攪油損失進行測試和分析，探討變速器攪油損失與轉速、加油量、油溫之間的規律，并模擬變速器的部分實際工況，得出變速器攪油損失的一些規律。

1、試驗系統

變速器攪油損失試驗臺架安裝圖見圖1。動力采用37kW電機（最高轉速3000rpm），扭矩測量采用高精度扭矩傳感器（精度0.1％），攪油損失功率用公式計算，其中：T是變速器前端測量扭矩，n是輸入轉速。試驗不加載，為測量溫度對攪油損失的影響，在變速器觀察油孔處安裝溫度傳感器，為保持溫度范圍，在變速器外用風扇進行降溫冷卻。

本試驗選取某6擋變速器總成，變速器掛6擋，速比0.78，加注潤滑油為市場上常用的中負荷齒輪油GL-4 85W-90潤滑油。以變速器輸入轉速、油溫和加油量為變量，攪油損失功率為函數，在一個加油量條件下計為一個試驗，整個試驗按4.0L、5.0L、6.0L加油量進行，試驗油溫取30±2℃、50±2℃、70±2℃3個點，每一油溫條件下，轉速從400r/min至2000r/min，間隔200r/min記錄一次轉速穩定時的扭矩和轉速，每個測點記錄10個數據，共循環3次。

圖1　攪油阻力測試臺架安裝示意圖

2、結果分析

本次試驗共獲得數據2000多個，每個轉速下10個數據求取平均值，循環3次，再取算術平均值，記為一個工況的攪油功率損失值。

試驗數據用 OriginPro軟件進行處理，OriginPro軟件可以將表格數據轉換為圖像加以顯示。利用試驗數據分別給出變速器攪油損失功率與輸入轉速、損失功率與加油量以及損失功率與潤滑油溫的關系曲線。

①固定加油量，潤滑油溫度為變量

圖2　加油量5L時，各轉速下功率損失與油溫關系

在固定加油量的情況下，從圖2可以看出，在轉速1000rpm以下功率損失隨溫度升高大體成線性下降趨勢，在1000rpm以上功率損失與溫度成非線性，且轉速越高，曲線曲率越大。而且在1000rpm以下功率下降不明顯，1000rpm以上功率下降明顯（在加油量6L、2000rpm時，30℃功率損失比70℃功率損失高大約1kW，1000rpm時，30℃功率損失比70℃功率損失只高了0.3kW）。從任意加油量所做試驗的結果可見，溫度（代表油液黏度）在變速器高轉速時對功率損失的影響相對來說較大，低轉速時，油溫對功率損失的影響較小。

②固定加油量，以輸入轉速為變量

在加油量固定的情況下，從圖3可以看出，功率損失與轉速（轉速2000rpm以下）基本成線性關系。各溫度下的功率損失曲線相對分散，從側面也說明潤滑油溫度對于功率損失影響比較大。

圖3　加油量5L時，各溫度下功率損失與轉速關系

③固定潤滑油溫值，以加油量為變量

圖4 50℃油溫，各轉速下功率損失與加油量關系

在油溫固定的情況下，從圖4可以看出，轉速低于1000rpm時，功率損失隨加油量的增加呈線性增加趨勢，但增加幅度不大，不到0.1kW；轉速高于1000rpm時，功率損失與加油量呈非線性，轉速越高，曲線曲率越大，2000rpm時，4L加油量與6L加油量功率損失差值在0.4kW左右。

3、模擬工況攪油損失的研究

3.1模擬怠速、變速器空擋時攪油損失測試

選取一12擋鋁合金殼體變速器，利用試驗臺模擬發動機怠速，在不同油溫、變速器不同傾角時，測試該變速器的攪油阻力矩，測試結果如表1：

表1　某型號變速器空擋攪油阻力矩測試結果

圖5　加油量固定，攪油阻力矩與溫度、傾角關系

從上面數據可以看出，變速器空擋、

低轉速時（1000rpm以下），潤滑油溫對攪油損失的影響比轉速對攪油損失的影響要大很多，且變速器傾斜比水平時攪油損失要低。

3.2模擬變速器空擋，攪油損失與轉速關系

選取市場上常用10擋變速器，使變速器掛空擋、固定加油量（加油至觀察油孔）、保持變速器潤滑油溫在80℃左右，測試變速器攪油阻力矩與轉速關系，測試結果見圖6：

圖6　變速器空擋不同轉速攪油阻力測試曲線圖

從圖中可以看出，變速器空擋、固定油溫條件下，攪油阻力矩與輸入轉速并不是線性關系，在多次試驗后，發現擬合曲線多為三次多項式，且高轉速時，攪油損失的增加值比低轉速要高。

4、總結

①在油溫、加油量、轉速三個影響因素下，在潤滑油黏度變化較大之前，油溫對變速器攪油損失功率影響最大、轉速其次、加油量影響較小。

②加油量一定時，低轉速時（1000rpm以下），功率損失與油溫和轉速都成線性關系，且功率損失較小，高轉速時，功率損失與油溫和轉速不成線性關系。

③潤滑油溫一定時，低轉速時（1000rpm以下），功率損失與加油量成線性關系，高轉速時，與加油量并不成線性關系。而潤滑油溫一定時，功率損失與轉速基本成線性關系（但在變速器空擋時，最好擬合曲線并不是一次線性）。

參考文獻

[1]濮良貴,紀名剛.機械設計.高等教育出版社.2006.

[2]劉惟信.汽車設計.北京,清華大學出版社.2006.

[3]陳家瑞.汽車構造:上冊.人民交通出版社.2010.

The Influence Factors of The transmission Churning Loss Analysis

Qiang Dengke
( Shannxi Fast Auto Drive Engineering Research Institute, Shannxi Xi’an 710119 )

Abstract:This paper, the transmission churning loss is analyzed, through the experiments on a certain type transmission mixing churning loss value. Used test data research the relationship of churning loss and its influence factors—speed,oil capacity and oil temperature,and on the test bench simulate the transmission part of the actual working condition,concluded that transmission some regularity of churning loss.

Keywords:Transmission; Churning Loss; Speed; Oil Capacity; Oil temperature

中圖分類號：U472.4

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7988（2016）05-154-03

作者簡介：強登科，學士，助理工程師，就職于陜西法士特汽車傳動工程研究院。主要研究方向變速器整車及零部件測試分析。