各种齿轮润滑油对变速器换挡性能的影响研究

文/孟庆振 唐成成

（安徽星瑞齿轮传动有限公司）

润滑油是由基础油和添加剂组成的。常用于调配润滑油的基础油有500SN、650SN、150BS、200BS 等，有的还采用合成油如PAO、聚醚等来调和，一般GL-4、GL-5 级别的黏度等级为85W/90、85W/140 等的普通油采用普通矿油调和，而变速器使用的级别为GL-4、GL-5 的，且黏度等级为75W/85、75W/90、80W/90 的润滑油则需要用合成油来调和。添加剂的主要用途是改善基础油的原有性能或赋予基础油新的性能。变速器润滑油中常用的添加剂有抗氧抗腐剂、积压抗磨剂、油性剂、金属钝化剂、黏度指数改进剂、防锈剂和抗泡剂等。不同黏度的润滑油使用时对换挡性能有不同的影响。本文主要选取星瑞齿轮公司变速器润滑油和市场常用的润滑油，在一款手动六挡变速器上进行两种验证工况下的换挡性能测试，最终得出不同黏度润滑油对换挡性能的影响的结论。

一、7 种不同的齿轮润滑油不同温度条件下对换挡性能的影响

工况一是在此款变速器上应用7 种不同的齿轮润滑油，研究2 挡减1 挡时换挡性能在不同温度下的变化情况。

选择的7 种不同的润滑油分别是：1#整车备件市场服务用油（黏度等级75W/90），2#公司某种齿轮油（黏度等级75W/90），3#上汽昂科拉变速器润滑油，4#手动变速器专用齿轮油MTF10，5#格特拉克变速器润滑油BOT130M，6#大众变速器润滑油，7#星瑞齿轮公司DCT 变速器润滑油。

首先测试7 种润滑油的运动黏度（具体数值略），得出运动黏度曲线对比图，见图1。从图1 可以看出，随着温度的上升，润滑油运动黏度急剧下降，在0 ℃以下，不同润滑油运动黏度差异很大；升温到25 ℃以后，各润滑油运动黏度相差不大。

图1 7 种润滑油的运动黏度曲线

然后对变速器作低温性能测试。测试工况为变速器2 挡转为1 挡，转速设定为1500 r/min；测试温度选择-10 ℃、0 ℃、25 ℃和80 ℃四种。测试数据见表1。

从表1 可以看出，在-10℃时，7 种润滑油对应的换挡力和同步冲量都很大，且在此温度下对应的各润滑油换挡力和同步冲量的差异也很大；随着温度的上升，换挡力和同步冲量数值明显下降，且在80℃左右，不同润滑油对应的同步冲量基本一致。

表1 7 种润滑油换挡力及同步冲量测试数据

通过上述测试可以得出，变速器换挡性能与润滑油运动黏度成正比，润滑油运动黏度对变速器低温换挡性能影响较大。如果某车型仅在冬季反馈低温挂挡难，则可以考虑是否由于润滑油油品性能较差造成的。

二、不同摩擦材料、不同润滑油在不同温度下对换挡性能的影响

工况2 是针对此款的1/2 挡同步环采用不同摩擦材料，分别采用两种齿轮润滑油，研究2 挡减1 挡时换挡性能在不同温度下的变化情况。1/2 挡三锥同步环选择的两种不同摩擦材料分别为烧结铜和贴碳复合材料。

准备装有两种不同材料同步环的变速器总成，并选取公司某种齿轮油（黏度等级75W/90，1#）和手动变速器专用齿轮油MTF10（2#）两种齿轮油，设定转速1500 r/min，四种温度分别为-10℃、0℃、25℃和80℃，分别测试2 挡减1 挡的换挡性能。采集到的换挡性能数据见表2。

综合分析表2 中数据可以看出，相同材料不同润滑油工况下，MTF10 油品下的换挡性能优于75W/90；不同材料同种润滑油下，换挡性能并无明显差异。

表2 换挡力及同步冲量测试数据

冲量测试的实测值与使用同步器计算软件理论校核的结果基本相符，不同同步环材料、采用不同油品、在不同的温度下测试结果表明：两种材料同步环采用MTF10 润滑油均比采用75W/90 润滑油的同步冲量和换挡力都要小，说明润滑油对换挡性能的改善趋势主要是受运动黏度影响，而不是随同步环材料的变化而变化。

三、结语

通过以上实验可以看出，润滑油的运动黏度是影响换挡性能的主要指标，且此影响不随同步环材料变化而改变。随着运动黏度的降低，换挡性能更好。也表明了运动黏度越小，在同步摩擦时，同步环表面的润滑油更易流失，快速形成摩擦力，起到同步作用。同时，同一润滑油，运动黏度随温度上升而迅速下降，换挡性能也明显改善。因此，在选择齿轮润滑油时，主要看重低温性能指标。当然，润滑油和变速器齿轮、轴承等寿命强相关，在变速器承载扭矩不同和工况不同时，应结合变速器寿命和换挡性能综合选取，而不能仅为了提高换挡性能特意去选用低黏度润滑油。