常娟，孫智金

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重型汽車(chē)變速器強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)

常娟，孫智金

（陜西法士特汽車(chē)傳動(dòng)工程研究院，陜西 西安 710021）

針對(duì)大扭矩、主副箱雙中間軸變速器面臨的副箱零部件潤(rùn)滑不充分問(wèn)題，提出一種重型汽車(chē)變速器強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)，解決了主副箱變速器副箱齒輪潤(rùn)滑問(wèn)題，有效地提高了變速器的壽命。

重型汽車(chē)；變速器；潤(rùn)滑

引言

傳統(tǒng)的汽車(chē)變速器一般是通過(guò)飛濺潤(rùn)滑來(lái)實(shí)現(xiàn)變速器內(nèi)部零件的潤(rùn)滑，但是由于變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制，飛濺潤(rùn)滑油量有限，不能滿(mǎn)足大扭矩、多檔位、主副箱變速器的潤(rùn)滑要求[1]。主副箱變速器是在單箱變速器的基礎(chǔ)上通過(guò)倍檔或半檔機(jī)構(gòu)形成的多檔位變速器。雙中間軸主副箱變速器，因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，在相同條件下具有更大的承載力，滿(mǎn)足大扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配需求，深受商用車(chē)市場(chǎng)青睞。

1 主副箱雙中間軸變速器潤(rùn)滑特點(diǎn)

圖1為雙中間軸主副箱變速器結(jié)構(gòu)示意圖。主箱和副箱均有兩個(gè)中間軸，且兩個(gè)中間軸與水平面均成一定角度排列在輸出軸兩側(cè)。位于變速器低處的主箱中間軸、副箱中間軸及其上零件處于變速器殼體的下方，浸漬在潤(rùn)滑油中，屬于浸漬潤(rùn)滑；位于變速器高處的主箱中間軸、副箱中間軸及其上零件只有一部分浸潤(rùn)在油液中，依靠變速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)齒輪高速旋轉(zhuǎn)甩動(dòng)潤(rùn)滑油進(jìn)行飛濺潤(rùn)滑。而實(shí)驗(yàn)以及售后的數(shù)據(jù)表明，大扭矩變速箱中，位于高處的中間軸僅靠飛濺潤(rùn)滑很難滿(mǎn)足要求，往往因?yàn)闈?rùn)滑不良而最先出現(xiàn)點(diǎn)蝕[2]；另外，輸入軸的扭矩傳到副箱經(jīng)過(guò)速比放大，使得副箱比主箱承受更大的扭矩，副箱內(nèi)的零部件處于整個(gè)變速器工況最嚴(yán)苛的環(huán)境中。因此，副箱零部件，特別是位于高處的副箱中間軸的充分潤(rùn)滑成為整個(gè)變速器潤(rùn)滑系統(tǒng)的難點(diǎn)。本文提出了一種變速器強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了新的油路和油管，對(duì)副箱零部件進(jìn)行強(qiáng)制潤(rùn)滑，可以有效改善副箱零部件潤(rùn)滑條件，以及副箱中間軸因潤(rùn)滑不良造成點(diǎn)蝕的情況，提高變速器使用壽命。

2 變速器強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

強(qiáng)制潤(rùn)滑的目的是為解決主副箱雙中間軸變速器中副箱高處零部件的潤(rùn)滑問(wèn)題，要將潤(rùn)滑油從低處引至高處，需要借助于油泵。而副箱本身空間有限，因此需要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊的大流量壓力油泵。同時(shí)需要設(shè)計(jì)輔助噴淋的潤(rùn)滑油管，將潤(rùn)滑油引至需要潤(rùn)滑的零部件。

2.1 油泵設(shè)計(jì)

油泵通過(guò)主箱中間軸取力，其轉(zhuǎn)速N1由式（1）確定：

N1=N×n1×n2（1）

其中：N為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；n1為變速器常嚙合齒輪速比； n2為油泵驅(qū)動(dòng)齒輪與轉(zhuǎn)子速比。

油泵安裝在變速器底部，需要設(shè)計(jì)油濾網(wǎng)。依據(jù)泵油量及安裝空間來(lái)設(shè)計(jì)油泵的結(jié)構(gòu)和外形尺寸，油泵技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 油泵技術(shù)參數(shù)

2.2 潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖2為強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。主箱中間軸9一端通過(guò)軸承支撐在變速器殼體7的隔墻上，軸頭上安裝的油泵驅(qū)動(dòng)輪8與中間軸9一起轉(zhuǎn)動(dòng)，油泵1安裝在變速器殼體7隔墻上靠近中間軸的位置，通過(guò)油泵驅(qū)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)油泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到泵油的目的。變速器殼體7外壁上有兩個(gè)孔(見(jiàn)圖2（d）)，與油泵的出油口14相通的是冷卻油孔5，可以外接冷卻裝置；另一個(gè)為冷卻后回油孔4，潤(rùn)滑油經(jīng)冷卻裝置冷卻后回流至變速器內(nèi)。殼體上與回油孔4垂直相通的臺(tái)階孔是潤(rùn)滑油孔12(見(jiàn)圖2（c）)，臺(tái)階起到對(duì)直油管13輔助限位的作用。

1-油泵；2-螺栓；3-蓋板及襯墊； 4-回油孔；5-冷卻油孔；6-三通管接頭；7-變速器殼體；8-油泵驅(qū)動(dòng)齒輪；9-中間軸；10-彎油管

（a）強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

11-后蓋；12-潤(rùn)滑油孔；13-直油管

（b）A-A剖視圖

（c）C-C剖視圖

14-出油口；15- 油泵安裝孔

（d）D-D剖視圖

圖2 強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

16.-副箱上中間軸；17-減速齒輪

圖3為潤(rùn)滑系統(tǒng)后蓋殼體結(jié)構(gòu)。直油管13一端插入潤(rùn)滑油孔12中，另一端帶有螺紋與三通管接頭6連接；三通管接頭6的固定端安裝在后蓋11上，一端接直油管13，另一端接彎油管10；油泵出來(lái)的潤(rùn)滑油經(jīng)回油孔4進(jìn)入潤(rùn)滑油孔12，再經(jīng)直油管13進(jìn)入三通管接頭6，然后通過(guò)彎油管10被引至副箱高處；彎油管10靠近中間軸的部位開(kāi)有若干小油孔，另一端開(kāi)放，給油管經(jīng)過(guò)處的齒輪和軸潤(rùn)滑。

3 變速器潤(rùn)滑系統(tǒng)工作原理及安裝方式

3.1 工作原理

該強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：與冷卻系統(tǒng)共用油泵，又不依賴(lài)?yán)鋮s系統(tǒng)。變速器工作時(shí)，裝在中間軸9上的油泵驅(qū)動(dòng)齒輪8驅(qū)動(dòng)油泵轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，油泵1從變速器內(nèi)部吸油，經(jīng)出油口14進(jìn)入冷卻油孔5。當(dāng)變速器不接冷卻系統(tǒng)時(shí)，殼體外壁兩個(gè)油孔處用蓋板和襯墊3密封，蓋板中間向外突起，讓出內(nèi)部空間用來(lái)回油。潤(rùn)滑油經(jīng)冷卻油孔5通過(guò)蓋板處的空腔進(jìn)入回油孔4，回流到潤(rùn)滑油孔12，通過(guò)直油管13進(jìn)入副箱，再經(jīng)過(guò)彎油管10潤(rùn)滑副箱上中間軸16及減速齒輪17。當(dāng)變速器接冷卻系統(tǒng)時(shí)，去掉蓋板和襯墊3及螺栓2，冷卻油孔5接一根外部油管至冷卻系統(tǒng)。冷卻后的油通過(guò)外部油管經(jīng)回油孔4進(jìn)入變速器中，然后進(jìn)入潤(rùn)滑油道12中，通過(guò)直油管13進(jìn)入副箱進(jìn)行潤(rùn)滑。

3.2 強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)安裝方式

先將變速器主箱及副箱其余零件安裝完成，然后在合箱前安裝強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)相關(guān)零件。三通管接頭6擰入后蓋11對(duì)應(yīng)的螺紋孔中，將管接頭橫向的一頭調(diào)整到大致與右側(cè)后蓋外壁平行的位置；將彎油管10有折彎的一頭插入后蓋上部固定孔中，調(diào)整伸入的長(zhǎng)度，使其另一端對(duì)準(zhǔn)三通管接頭6橫向的螺紋部分，擰動(dòng)三通管接頭6上的活動(dòng)螺紋套，將彎油管旋緊；接下來(lái)將直油管13旋進(jìn)三通管接頭6豎直的接頭中；然最后將裝有油管的副箱總成整體安裝在變速器殼體7上，完成合箱。為了使直油管13更好的插入變速器殼體上的潤(rùn)滑油孔12中，孔口處設(shè)計(jì)為大倒角，起導(dǎo)向作用。

4 驗(yàn)證

本設(shè)計(jì)是基于某16檔大扭矩變速器副箱中間軸點(diǎn)蝕故障的改進(jìn)項(xiàng)目。在臺(tái)架試驗(yàn)中，未裝強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)的變速器完成規(guī)定的試驗(yàn)循環(huán)次數(shù)后拆解，發(fā)現(xiàn)副箱中間軸多處點(diǎn)蝕，如圖4所示。

加裝本強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)后，在同樣的試驗(yàn)條件下進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，完成規(guī)定的循環(huán)次數(shù)后拆解，副箱中間軸齒面磨損均勻完整，沒(méi)有點(diǎn)蝕現(xiàn)象，如圖5所示。

圖4 未裝強(qiáng)制潤(rùn)滑輪齒點(diǎn)蝕

圖5 加裝強(qiáng)制潤(rùn)滑后齒面完好

5 結(jié)語(yǔ)

在傳統(tǒng)飛濺潤(rùn)滑不能滿(mǎn)足大扭矩主副箱變速器潤(rùn)滑要求的情況下，通過(guò)設(shè)計(jì)新的強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)，可以有效改善變速器副箱零部件的潤(rùn)滑情況，降低齒輪點(diǎn)蝕失效，有利于提高齒輪壽命從而延長(zhǎng)變速器使用壽命。

該強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)所有潤(rùn)滑油管均在變速器內(nèi)部，不影響外觀及與整車(chē)的匹配。

[1] 原鑫.重型汽車(chē)變速器潤(rùn)滑失效模式分析及控制[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化.2014(5):173-174.

[2] 徐曉春,朱洪,吳妙仙.汽車(chē)變速器潤(rùn)滑[J].汽車(chē)工程師,2011（6）: 61-62.

Forced Lubrication System for Heavy Vehicle Transmission

Chang Juan, Sun Zhijin

( Shaanxi Fast Auto Drive Engineering Research Institute, Shaanxi Xi'an 710021 )

This paper analyzed the insufficient lubrication phenomenon of auxiliary case parts in heavy duty transmission of double countershafts, then presented a new forced lubrication system in order to solve the lubrication problem of auxiliary case gear. Finally this system proved to be effective in increasing life of heavy vehicle transmission.

heavy vehicle; transmission; lubrication

A

1671-7988(2018)18-187-03

U463.212

A

1671-7988(2018)18-187-03

CLC NO.: U463.212

常娟（1984-）女，陜西延安人，工程師，碩士，主要從事汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.063