溫度和扭矩對新能源減速器傳遞效率的影響

文/孟慶振（安徽星瑞齒輪傳動有限公司）

傳遞效率是減速器最重要的性能指標，對電驅動系統傳遞效率有著重大影響，且最終表現到整車的續航和能耗上?？萍既藛T通過齒輪精度、軸承阻力、潤滑油黏度等各方面對傳遞效率指標進行不斷的優化和提升。本文在基于物理硬件不變的情況下，僅從溫度和扭矩的變化，研究傳遞效率最大化的工況，從而為整車高效發揮電驅動系統性能提供思路。

一、目的

探究潤滑油溫度和加載扭矩對某新能源減速器傳遞效率的影響，以便指導整車為延長續航里程，匹配最佳電驅動系統工況。

二、方法

參照《純電動乘用車用減速器總成技術條件》（QC/T 1022—2015）標準設計試驗。試驗樣品為從產品中隨機抽取的1 臺減速器，并加注黏度等級為75W/85的齒輪油，采用全面試驗的方法，做傳遞效率對比分析，得到溫度和扭矩對傳遞系統效率的影響。傳遞效率試驗具體如下：

1.試驗工況

（1）試驗轉速：設置500 rpm、6000 rpm、12000 rpm三種轉速。

（2）試驗扭矩：按額定功率50 kW 計算，且低于減速器最大允許值350 N·m 設置。

（3）試驗油溫：25℃±2℃、55℃±2℃、85℃±2℃。

（4）試驗僅測量正轉方向，結合轉速、扭矩、油溫組合的要求依次測定，結果記錄在表1 中。

2.試驗結果運用

（1）按所測得的結果繪制出正轉在各試驗溫度下的傳遞效率- 轉速/扭矩曲線圖。

（2）減速器綜合傳遞效率取所有檢測的傳遞效率的平均值，按式（1）計算評定。

式中：η為3 種試驗轉速在3 種扭矩下所測得的傳遞效率的平均值，即減速器綜合傳遞效率。

三、結果與討論

1.傳遞效率試驗結果

按照上述試驗方法進行試驗安排，實施6 次試驗。結果如表2 和圖1 所示。因為W1下的溫度難以控制，所以此溫度下的傳動效率僅供參考，不再做過多分析。

表2 傳遞效率實驗數據

2.討論

本討論僅對試驗結果進行數據分析，對于其他差異對試驗結果的影響暫不做討論。

（1）轉速500 rpm，扭矩350 N·m 工況下的傳遞效率分析，結果顯示：試驗溫度為38.8～85.9 ℃時，傳遞效率整體介于95.40%～96.11%，且各工況下傳遞效率隨著溫度上升而逐步下降。

（2）轉速6000 rpm，扭矩79.6 N·m 工況下的傳遞效率分析，結果顯示：試驗溫度在44.4～85.1 ℃，傳遞效率整體介于95.31%～96.05%，且各工況下傳遞效率隨著溫度的上升呈上升趨勢。

（3）轉速12000 rpm，扭矩39.8 N·m 工況下的傳遞效率分析，結果顯示：試驗溫度在50.1～87℃時，傳遞效率整體介于88.47%～89.19%，傳遞效率隨溫度上升出現波動，先小幅度降低，再大幅度上升。但相比W1、W2工況，此工況下傳遞效率較差，效率差距較為明顯。

（4）在38.8～52.9 ℃溫度工況下的傳遞效率，隨著轉速升高，效率下降。

（5）在55 ℃中溫工況下的傳遞效率，在轉速升高及扭矩下降的情況下出現下降，尤其是在6000 轉以后，下降尤為明顯。

（6）在85℃高溫工況下的傳遞效率，在轉速升高及扭矩下降的情況下出現整體下降趨勢。

在齒輪傳遞系統中，隨著傳遞扭矩的增大，齒輪和軸承的負載功率的損失增加，導致設備發熱異常，加劇設備的功率損失。傳遞系統的工作溫度較高，會引起油品添加劑的氧化失效，導致零件運動接觸表面間的油膜厚度過低；若溫度進一步升高，零件間的油膜破裂，傳遞系統就會受到破壞。因此，若油品能夠在較惡劣的條件下不發生氧化失效，確保零部件的正常工作，則能夠減小扭矩的損失，使系統的工作溫度保持正常。因此，減少摩擦和磨損是維持設備正常工作溫度和提高效率的主要方式。

四、結論

（1）提出采用不同溫度下進行傳遞效率對比的試驗方法，最終得出：當溫度為85 ℃，轉速為6000 rpm，扭矩為79.6 N·m 時，傳遞效率最高，為96.05%；當溫度為55 ℃左右，轉速為500 rpm，扭矩為350 N·m 時，傳遞效率最低，為88.47%。

（2）減速器傳遞效率在85℃高溫情況下能夠保持較高水平。因此，建議整車將減速器運行得最多的工況下的溫度，控制在85℃左右。

以上研究成果對控制減速器油溫、提升減速器的效率具有重要參考意義。