重型汽车变速器润滑失效模式分析及控制❋

2014-12-31原鑫

机械工程与自动化 2014年5期

原鑫

（中国重汽集团大同齿轮有限公司，山西大同 037305）

0 引言

中国2012年商用车产量为374.81万辆，占到当年度全球商用车产量2107.17万辆的17.79%［1］，虽然我国重型汽车年产突破了100万辆大关，产品品质较上世纪的产品有了显著的提高，但是与美国、德国、瑞典、法国等先进重卡生产国相比，在产品的性能、品质、工艺、可靠性等方面仍存在着较大的差矩。同样就重型汽车变速器而言，我国目前批产的重卡变速器与以德国ZF公司、瑞典VOLVO公司以及美国EATON等公司为代表的重型汽车变速器专业生产厂家所研究开发的产品相比存在着较大的差距，重型汽车变速器润滑性能的早期失效是导致其功能丧失的最重要的原因之一。本文以中国重汽集团大同齿轮有限公司研究开发的重型汽车变速器为例，应用DFEMA技术，分析和推断了润滑系统潜在失效模式可能造成的后果及损害程度，研究和提出了有效预防、评价润滑失效的措施。

1 变速器润滑系统潜在失效模式及后果分析

1.1 变速器润滑系统功能及要求

重型汽车变速器润滑系统的功能是为内部所有的回转零部件（轴承、齿轮、同步器总成、密封件等）提供可靠的润滑和冷却，确保变速器在规定的寿命周期内不发生早期失效，其技术指标要求是在无负荷油温试验平衡时，油气温差≤110℃。

1.2 变速器润滑系统潜在失效模式、后果及起因

潜在失效模式一：变速器部分区域润滑油不到位。潜在失效后果：①变速器功能丧失；②可靠性不达标；③在额定载荷下不能完成操作。潜在失效起因：润滑油分布不均匀、油泵参数设计不当、润滑油道设计不当。

潜在失效模式二：变速器部分区域油温过高。潜在失效后果：①在额定载荷下不能完成操作；②驾驶舒适性降低；③可靠性不达标。潜在失效起因：润滑油分布不均匀、油泵参数设计不当、油道孔径设计不当。

潜在失效模式三：变速器齿轮、轴承、同步器、换档机构等零部件发生胶合。潜在失效后果：①在额定载荷下不能完成操作；②可靠性不达标；③变速器功能丧失。潜在失效起因：润滑油分布不均匀、油泵参数设计不当、润滑油道设计不当和油道孔径设计不当。

潜在失效模式四：各润滑油密封区域和同步器总成产生过度磨损及烧蚀。潜在失效后果：①在额定载荷下不能完成操作；②可靠性不达标。

2 变速器润滑系统失效控制对策及措施

2.1 控制对策

传统的八档以下档位汽车变速器一般是通过飞溅润滑来实现变速器润滑的，但是由于变速器结构设计的限制，飞溅润滑油量有限，所以该方式不能满足大转矩、多档位、组合式变速器的润滑需求。为了有效地提高变速器的使用寿命，保证变速器能够得到充分的润滑，对大转矩、多档位、组合式变速器油温失效模式采用的控制对策是：设计专用的润滑油泵，采用一种全新的强制润滑加辅助喷淋润滑技术［2］。

2.2 润滑油泵主要技术参数

适用润滑油规格： GL－4中负荷齿轮齿轮油；

流量（L／min）： 36（转速1 400r／min时）；

最大转速（r／min）： 2 580（非持续工作状态下）；

正常运行温度（℃）： ≤110；

最高临界温度（℃）： 130（＜30min）；

安全阀开启压力（kPa）：3。

2.3 润滑系统结构设计措施

由于大转矩、多档位、组合式重型汽车变速器总长度较长，为了保证整车匹配对变速器总体长度的要求、同时使变速器行星机构后副箱齿轮系以及多锥面大容量同步器能够得到良好的润滑，在变速器润滑系统结构设计上采取3个设计技术措施［3］：①设计国际先进的超薄形、大流量转子压力润滑泵，在符合变速器结构长度要求的情况下，满足润滑油量的需求；②在变速器内部增设润滑油辅助喷淋管装置，压力油可淋到需润滑的部位，增加润滑的可靠性；③设计外循环油冷却器接口，可配置油冷却器，满足高温特殊使用环境需求。辅助喷淋管装置示意图见图1，变速器润滑系统结构示意图见图2。