王中龍

（陜西法士特汽車傳動(dòng)工程研究院）

一、改進(jìn)背景

隨著重卡大扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸成為主流，變速器的“潤(rùn)滑”和“冷卻’舊趨重要。2016年2月份，某型號(hào)變速器進(jìn)行“潤(rùn)滑一冷卻”系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)其工作壓力約1.8MPa，高于系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力Z大值（Pmax=1.5MPa）。并且在溫度較低時(shí)這個(gè)壓力值更大。為了避免因系統(tǒng)壓力高而導(dǎo)致油管拔脫或冷卻器漏油等不良現(xiàn)象，需在不影響系統(tǒng)功能的前提下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，降低系統(tǒng)工作壓力、提高工作效率。

二、初步分析并制定方案

從圖1（a）可以看出，油泵101出油后由內(nèi)部油道a經(jīng)過外接油管a1進(jìn)入風(fēng)冷油冷器2實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的“冷卻”功能；經(jīng)過冷卻的油液再經(jīng)過外接油管b1進(jìn)入變速器內(nèi)部油道b，油液經(jīng)過潤(rùn)滑油路103實(shí)現(xiàn)“潤(rùn)滑”功能，Z終回油。經(jīng)過試驗(yàn)，油溫80℃、輸入流量25L/min時(shí)，油泵建立的壓力約0.8MPa。但當(dāng)油溫較低且流量較大時(shí)，油泵建立的壓力會(huì)接近2MPa。為了保護(hù)系統(tǒng)及元件，必須限制其Z大壓力。因此需要在泵口并聯(lián)安全閥，溢流壓力設(shè)定在0.7～0.85MPa。即變速器“潤(rùn)滑-冷卻”新系統(tǒng)I，如圖1（b）所示。

由于“潤(rùn)滑一冷卻”系統(tǒng)的油管A1和b1比較長(zhǎng)（約4m/個(gè)），再加上風(fēng)冷油冷器的油阻，在油溫較低時(shí)，冷卻系統(tǒng)油阻很大。油液全部從油泵安全閥105流回變速器，而不流經(jīng)風(fēng)冷油冷器2及潤(rùn)滑油道103。因此這種工況下系統(tǒng)的潤(rùn)滑功能和冷卻功能失效，直到變速器持續(xù)工作使油溫上升，從而恢復(fù)系統(tǒng)的潤(rùn)滑功能和冷卻功能。

油溫低時(shí)不需要冷卻，所以冷卻功能失效可以接受。但是如果潤(rùn)滑功能失效，會(huì)導(dǎo)致變速器的潤(rùn)滑不良。所以需要1種方法能夠在低溫時(shí)保證潤(rùn)滑功能正常。因此提出了變速器“潤(rùn)滑一冷卻”新系統(tǒng)II，如圖1（c）所示。

新系統(tǒng)II在變速器內(nèi)部建立帶有節(jié)流功能的油道a2，即使油液沒有通過風(fēng)冷油冷器2，還會(huì)有部分油液通過油道a2流經(jīng)潤(rùn)滑油路103、從而保證系統(tǒng)的潤(rùn)滑功能在低溫下或者風(fēng)冷油冷器堵塞時(shí)也能正常工作。需要注意的是，新系統(tǒng)II油溫高時(shí)，節(jié)流油路106必須保證系統(tǒng)也有足夠的壓力使得油液可以克服冷卻系統(tǒng)的油阻，流經(jīng)風(fēng)冷油冷器，保證冷卻功能正常工作。因此節(jié)流油路106的節(jié)流能力也很重要。

原系統(tǒng)長(zhǎng)接頭安裝位置如圖2所示，可對(duì)細(xì)節(jié)A進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)圖1（c）所示的新系統(tǒng)II的功能。

如圖3（b），長(zhǎng)接頭與高低壓油隔墻上的孔為間隙配合。通過取消長(zhǎng)接頭上的O型圈圖3（a），使得油液可以從配合間隙流過。該配合間隙很小，因此也能起到節(jié)流的作用。對(duì)應(yīng)圖（c）中106的功能。

三、方案實(shí)施并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證

為了證明新系統(tǒng)II的有效性，分2種工況試驗(yàn)：

1.長(zhǎng)接頭帶O型圈（新系統(tǒng)I）；

2.長(zhǎng)接頭不帶O型圈（新系統(tǒng)II）。

試驗(yàn)方案：油溫在65℃左右時(shí)。測(cè)試不同輸入轉(zhuǎn)速下經(jīng)過冷卻系統(tǒng)的流量。

試驗(yàn)結(jié)果顯示：在8 =0.25±0.05mm時(shí)，新系統(tǒng)II冷卻系統(tǒng)流經(jīng)的流量是新系統(tǒng)I的60%，這是由于節(jié)流油路106分流的原因。變速器持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，油溫接近70℃時(shí)到達(dá)平衡溫度（10min溫度上升小于1℃）。也就是說，取消O型圈使用縫隙節(jié)流的方法對(duì)系統(tǒng)的冷卻效果影響很小（縫隙的大小8比較重要，經(jīng)過試驗(yàn)取值8=0.25±0.05mm）。

在齒輪油為0℃時(shí)車輛開始運(yùn)行，新系統(tǒng)II中的油液更容易流經(jīng)縫隙8進(jìn)入變速器潤(rùn)滑油道。經(jīng)理論仿真，該工況下，新系統(tǒng)II的變速器潤(rùn)滑油道流量是新系統(tǒng)I的130%。該工況常出現(xiàn)在較長(zhǎng)時(shí)間放置在低溫環(huán)境下的車輛（如在北方冬天隔夜放置的車輛）初始起動(dòng)運(yùn)行時(shí)。

當(dāng)車輛較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行再停車后在寒冷環(huán)境下放置一段時(shí)間。這時(shí)變速器“冷卻-潤(rùn)滑”系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)降溫較快，而變速器內(nèi)的齒輪油降溫較慢。此時(shí)起動(dòng)車輛，流量會(huì)與之前分析的結(jié)果有所不同。在變速器內(nèi)部油溫高于變速器外部油溫較多時(shí)，新系統(tǒng)II的變速器潤(rùn)滑油道流量明顯較多，可以有效保證車輛在初始起動(dòng)后潤(rùn)滑系統(tǒng)正常工作。比如在環(huán)境溫度為-10℃時(shí)，車輛運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間再停車放置半小時(shí)后，冷卻系統(tǒng)管路和冷卻器內(nèi)的齒輪油溫度為0℃；變速器內(nèi)部齒?油溫度為20℃。經(jīng)理論仿真，該工況下，新系統(tǒng)且的變速器潤(rùn)滑油道流?是新系統(tǒng)I的264%。該工況常出現(xiàn)在車輛運(yùn)行過程中短時(shí)間停車后，再繼續(xù)運(yùn)行的工況（如司機(jī)停車短時(shí)間的休息、吃鈑等）。

四、總結(jié)

通過增加安全閥，保證變速器“潤(rùn)滑一冷卻”系統(tǒng)的壓力在合理范圍內(nèi)；通過取消長(zhǎng)接頭上的O型圈，并調(diào)整長(zhǎng)接頭與隔墻孔的間隙，保證在低溫時(shí)潤(rùn)滑功能仍然有效，同時(shí)又不降低高溫時(shí)的冷卻性能。這2處改進(jìn)，增加的成本很少，提高了產(chǎn)品可靠性，帶來了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

來源：《汽車維修》 2017年第2期