商用车变速器总成润滑

赵海波

（中国重汽集团大同齿轮有限公司，山西 大同 037305）

1 变速器润滑系统的工作原理

润滑系统的功用就是在变速齿轮箱工作时持续不断地把润滑油输送到传动件的摩擦表面，在摩擦表面之间实现液体摩擦，从而降低摩擦、减轻磨损；又由于液体的不可压缩性，润滑油膜还具有缓冲吸振的能力，从而降低噪声。

2 变速器系统润滑方式

2.1 飞溅润滑

利用转动件（齿轮）等将润滑油溅成油星以润滑轴承，即利用齿轮的转动把润滑油甩到四周的壁面上，然后通过适当的沟槽把油引入到轴承中去。

2.2 压力循环润滑

用油泵进行压力供油润滑，可保证供油充分，能带走摩擦产生的热量［1］。

根据变速器结构不同，选取适合的润滑方式。通常7挡以下单中间轴变速箱、主箱（无同步器）和后副箱均为双中间轴式变速箱采用飞溅润滑方式。有些带副箱结构（单中间轴式或行星齿轮式）的多挡重型汽车变速器飞溅起的润滑油不能完全到达各零部件表面，润滑不充分，则需安装油泵来进行压力循环润滑。

变速箱油泵通常由输入轴或中间轴驱动。某12挡重型变速箱润滑系统如图1所示。油泵总成安装在中间轴后端，中问轴总成、后副箱中问轴总成、倒挡惰轮总成及中问轴两端支承轴承浸渍在齿轮油中，在齿轮传动时，就把润滑油带到啮合的齿面上，同时也甩到壳体壁上，借以散热；被油泵排出的润滑油经减压阀、油冷器（选装）、滤清器、流入主轴油道润滑输入轴轴承、主轴前轴承、输出轴前后轴承、主箱及副箱同步器和滚针轴承。

图1 变速箱压力润滑系统图

3 变速器润滑系统的附属部件

为了保证变速器传动零件在整车的不同使用工况下（平路、上下坡）都有润滑油，降低油温，减少齿轮搅油阻力，则需要安装润滑的附属部件。通常包括齿轮挡油盘（见下页图2）、强制润滑装置（油泵、溢流阀、滤油器）等，见图1。各部分作用见下页表1。

表1 润滑系统附件及功用

图2 某6挡变速箱齿轮挡油盘

图3 在下坡时变速箱油面的变化

4 变速器润滑设计重点

充分必要的润滑，对零部件寿命起到关键作用，对润滑系统设计需考虑如下要求：

1）润滑油的循环。润滑油是经常循环流动的，不是静止不动的。

2）润滑油的自然流动。

3）在变速器总成角度发生变化时的影响。考虑整车上爬坡时的角度变化（±7°左右），变速箱的装车角度一般为4°左右，因此作为变速箱的测试角度范围大约为：前倾角－3°～后倾角＋11°，根据与油面的关系，会出现爬坡时高速挡齿轮、下坡时低速挡齿轮空转的问题，见图4。

图4 变速箱上下坡时润滑情况

4）有足够的供油动力。在向滚针轴承等部位供油时，动力源可以利用齿轮啮合时对润滑油的挤压力和强制润滑装置。齿轮啮合作用是向齿向方向挤出和向啮合正面方向挤出的油沫，见图5。在齿轮齿根部加工油孔会降低齿轮弯曲疲劳强度，此时可利用齿轮啮合时向齿向方向挤出油沫润滑滚针轴承，见图6。

图5 利用齿轮啮合作用润滑

图6 利用齿向方向挤出油沫润滑

5）要考虑加油量、加油和放油时间。正确的加油量对变速器的功能和效率很重要，在开发阶段，对润滑油加油量的确定应给予大量的关注。油量少，润滑不充分，发生烧伤；油量多，温度升高（搅油发热较多），同步器性能变差（搅油抵抗大）；成本增高、润滑油价格高。

放油时间应控制在5min以下，放油后变速箱内残存的润滑要在5%以下。带副箱的变速箱上，油面以下最下部的地方要有连通两壳体的油孔，上部要有气孔（通路）。

5 采用压力循环润滑时流路设计考虑重点

5.1 管路抵抗

流路上不能有断面面积的变化，如果有的情况下要将连接做得尽可能平缓。要确保与流量相适应的流路面积。

5.2 弯曲部抵抗

要尽量降低由于管路弯曲所造成的管路抵抗。在不改变断面面积的前提下要做得尽可能圆滑、用大圆角处理。

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设置。接口类的通路一般会变得细长，由于会成为限流孔口，因此必须注意其通路的直径等。接口类最好尽量不用（会导致漏油）。

5.4 气穴现象

油泵在吸油过程中的绝对压力将低于大气压。如果油泵离油面很高，吸油口处过滤器和管道阻力过大，油液粘度过大，则油泵吸油腔的压力就很容易低于油液的空气分离气压，从而引起振动、产生噪声，使泵的零件表面腐蚀损坏。大的吸油横截面积、圆滑的过度和直的吸油腔有利于避免气穴现象的发生［2］。

在设计时考虑以上因素可以降低油泵的驱动力，构建效率良好的润滑系统。

6 相关的台架测试项目

1）在壳体的适当部位上开窗口，安装有机玻璃观察变速器总成润滑情况。

2）油温特性试验。试验目的是查明变速器空载时，在各个工况（水平，上、下坡）下的油温稳定情况。其取值方法是以油温稳定时间大于1h的值作为油温稳定值。油温稳定值应在130℃以下。

3）高速润滑耐久。汽车在上、下坡时，变速器处于最低油位，润滑条件极其恶劣，该试验是模拟这一工况，以评价它的润滑性能。按照在整车上安装倾角，挂最高速挡，输入最高转数的条件进行10～20h左右的耐久试验，总成分解后确认零部件有无烧伤、变色和其他征兆。

4）同步环润滑试验。是拆掉换挡自锁机构、在换挡阻止阶段（同步环与齿套齿端倒角互相抵触时）继续以轻负荷力（100N较为理想）作用在拨叉轴上、在一定输入轴转速下（1 500r）旋转一定时间后，拆解变速箱观察同步器锥面烧伤和损伤程度。此阶段油温保持在80℃左右。

5）油泵特性试验。对于某些装有油泵的汽车变速器，油泵是很重要的零部件之一，试验目的是测定油泵的流量随着输入轴转速、油压和油温变化的而变化的关系。

7 结语

润滑对于变速箱具有重要的意义，良好的润滑是变速箱稳定工作的必要条件。在变速器设计阶段，一定要给予足够的重视。

［1］ 濮良贵，纪名刚.机械设计［M］.高等教育出版社，2006.

［2］ 王积伟，章宏甲，黄谊.液压传动（第2版）［M］.机械工业出版社，2007.