变速器搅油损失的影响因素研究

强登科（陕西法士特传动工程研究院实验中心，陕西 西安 710119）



变速器搅油损失的影响因素研究

强登科
（陕西法士特传动工程研究院实验中心，陕西 西安 710119）

摘要：文章损失进行分析，通过试验得出某型号变速器搅油功率损失值，并利用试验数据定量研究变速器搅油损失与其影响因素--转速、加油量和油温之间的关系，并在试验台模拟变速器部分实际工况，得出变速器搅油损失的一些规律。

关键词：速器；搅油损失；转速；加油量；油温

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.05.033

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

前言

搅油损失（搅油功率损失）又称无负荷损失，亦称空转功率损失，搅油损失因润滑方式而异，在不同的润滑方式中，又因各种因素而不同，例如：转速、静态浸深和油温。变速器作为传动系统的主要部件，它的搅油损失对传动效率、润滑油温升、同步器同步有很大影响，且在发动机怠速时，变速器的空挡搅油损失对于发动机的燃油经济性和离合器扭转减震弹簧刚度的确定也有很大意义；但搅油损失与其影响因素有着复杂的函数关系，难以直接用理论确定。本文结合日常变速器空转试验，制定试验方法，对某型号变速器搅油损失进行测试和分析，探讨变速器搅油损失与转速、加油量、油温之间的规律，并模拟变速器的部分实际工况，得出变速器搅油损失的一些规律。

1、试验系统

变速器搅油损失试验台架安装图见图1。动力采用37kW电机（最高转速3000rpm），扭矩测量采用高精度扭矩传感器（精度0.1％），搅油损失功率用公式计算，其中：T是变速器前端测量扭矩，n是输入转速。试验不加载，为测量温度对搅油损失的影响，在变速器观察油孔处安装温度传感器，为保持温度范围，在变速器外用风扇进行降温冷却。

本试验选取某6挡变速器总成，变速器挂6挡，速比0.78，加注润滑油为市场上常用的中负荷齿轮油GL-4 85W-90润滑油。以变速器输入转速、油温和加油量为变量，搅油损失功率为函数，在一个加油量条件下计为一个试验，整个试验按4.0L、5.0L、6.0L加油量进行，试验油温取30±2℃、50±2℃、70±2℃3个点，每一油温条件下，转速从400r/min至2000r/min，间隔200r/min记录一次转速稳定时的扭矩和转速，每个测点记录10个数据，共循环3次。

图1　搅油阻力测试台架安装示意图

2、结果分析

本次试验共获得数据2000多个，每个转速下10个数据求取平均值，循环3次，再取算术平均值，记为一个工况的搅油功率损失值。

试验数据用 OriginPro软件进行处理，OriginPro软件可以将表格数据转换为图像加以显示。利用试验数据分别给出变速器搅油损失功率与输入转速、损失功率与加油量以及损失功率与润滑油温的关系曲线。

①固定加油量，润滑油温度为变量

图2　加油量5L时，各转速下功率损失与油温关系

在固定加油量的情况下，从图2可以看出，在转速1000rpm以下功率损失随温度升高大体成线性下降趋势，在1000rpm以上功率损失与温度成非线性，且转速越高，曲线曲率越大。而且在1000rpm以下功率下降不明显，1000rpm以上功率下降明显（在加油量6L、2000rpm时，30℃功率损失比70℃功率损失高大约1kW，1000rpm时，30℃功率损失比70℃功率损失只高了0.3kW）。从任意加油量所做试验的结果可见，温度（代表油液黏度）在变速器高转速时对功率损失的影响相对来说较大，低转速时，油温对功率损失的影响较小。

②固定加油量，以输入转速为变量

在加油量固定的情况下，从图3可以看出，功率损失与转速（转速2000rpm以下）基本成线性关系。各温度下的功率损失曲线相对分散，从侧面也说明润滑油温度对于功率损失影响比较大。

图3　加油量5L时，各温度下功率损失与转速关系

③固定润滑油温值，以加油量为变量

图4 50℃油温，各转速下功率损失与加油量关系

在油温固定的情况下，从图4可以看出，转速低于1000rpm时，功率损失随加油量的增加呈线性增加趋势，但增加幅度不大，不到0.1kW；转速高于1000rpm时，功率损失与加油量呈非线性，转速越高，曲线曲率越大，2000rpm时，4L加油量与6L加油量功率损失差值在0.4kW左右。

3、模拟工况搅油损失的研究

3.1模拟怠速、变速器空挡时搅油损失测试

选取一12挡铝合金壳体变速器，利用试验台模拟发动机怠速，在不同油温、变速器不同倾角时，测试该变速器的搅油阻力矩，测试结果如表1：

表1　某型号变速器空挡搅油阻力矩测试结果

图5　加油量固定，搅油阻力矩与温度、倾角关系

从上面数据可以看出，变速器空挡、

低转速时（1000rpm以下），润滑油温对搅油损失的影响比转速对搅油损失的影响要大很多，且变速器倾斜比水平时搅油损失要低。

3.2模拟变速器空挡，搅油损失与转速关系

选取市场上常用10挡变速器，使变速器挂空挡、固定加油量（加油至观察油孔）、保持变速器润滑油温在80℃左右，测试变速器搅油阻力矩与转速关系，测试结果见图6：

图6　变速器空挡不同转速搅油阻力测试曲线图

从图中可以看出，变速器空挡、固定油温条件下，搅油阻力矩与输入转速并不是线性关系，在多次试验后，发现拟合曲线多为三次多项式，且高转速时，搅油损失的增加值比低转速要高。

4、总结

①在油温、加油量、转速三个影响因素下，在润滑油黏度变化较大之前，油温对变速器搅油损失功率影响最大、转速其次、加油量影响较小。

②加油量一定时，低转速时（1000rpm以下），功率损失与油温和转速都成线性关系，且功率损失较小，高转速时，功率损失与油温和转速不成线性关系。

③润滑油温一定时，低转速时（1000rpm以下），功率损失与加油量成线性关系，高转速时，与加油量并不成线性关系。而润滑油温一定时，功率损失与转速基本成线性关系（但在变速器空挡时，最好拟合曲线并不是一次线性）。

参考文献

[1]濮良贵,纪名刚.机械设计.高等教育出版社.2006.

[2]刘惟信.汽车设计.北京,清华大学出版社.2006.

[3]陈家瑞.汽车构造:上册.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

中图分类号：U472.4

文献标识码：A

文章编号：1671-7988（2016）05-154-03

作者简介：强登科，学士，助理工程师，就职于陕西法士特汽车传动工程研究院。主要研究方向变速器整车及零部件测试分析。