原 鑫

（中國重汽集團 大同齒輪有限公司，山西 大同 037305）

0 引言

中國2012年商用車產量為374.81萬輛，占到當年度全球商用車產量2107.17萬輛的17.79%［1］，雖然我國重型汽車年產突破了100萬輛大關，產品品質較上世紀的產品有了顯著的提高，但是與美國、德國、瑞典、法國等先進重卡生產國相比，在產品的性能、品質、工藝、可靠性等方面仍存在著較大的差矩。同樣就重型汽車變速器而言，我國目前批產的重卡變速器與以德國ZF公司、瑞典VOLVO公司以及美國EATON等公司為代表的重型汽車變速器專業(yè)生產廠家所研究開發(fā)的產品相比存在著較大的差距，重型汽車變速器潤滑性能的早期失效是導致其功能喪失的最重要的原因之一。本文以中國重汽集團大同齒輪有限公司研究開發(fā)的重型汽車變速器為例，應用DFEMA技術，分析和推斷了潤滑系統(tǒng)潛在失效模式可能造成的后果及損害程度，研究和提出了有效預防、評價潤滑失效的措施。

1 變速器潤滑系統(tǒng)潛在失效模式及后果分析

1.1 變速器潤滑系統(tǒng)功能及要求

重型汽車變速器潤滑系統(tǒng)的功能是為內部所有的回轉零部件（軸承、齒輪、同步器總成、密封件等）提供可靠的潤滑和冷卻，確保變速器在規(guī)定的壽命周期內不發(fā)生早期失效，其技術指標要求是在無負荷油溫試驗平衡時，油氣溫差≤110℃。

1.2 變速器潤滑系統(tǒng)潛在失效模式、后果及起因

潛在失效模式一：變速器部分區(qū)域潤滑油不到位。潛在失效后果：①變速器功能喪失；②可靠性不達標；③在額定載荷下不能完成操作。潛在失效起因：潤滑油分布不均勻、油泵參數(shù)設計不當、潤滑油道設計不當。

潛在失效模式二：變速器部分區(qū)域油溫過高。潛在失效后果：①在額定載荷下不能完成操作；②駕駛舒適性降低；③可靠性不達標。潛在失效起因：潤滑油分布不均勻、油泵參數(shù)設計不當、油道孔徑設計不當。

潛在失效模式三：變速器齒輪、軸承、同步器、換檔機構等零部件發(fā)生膠合。潛在失效后果：①在額定載荷下不能完成操作；②可靠性不達標；③變速器功能喪失。潛在失效起因：潤滑油分布不均勻、油泵參數(shù)設計不當、潤滑油道設計不當和油道孔徑設計不當。

潛在失效模式四：各潤滑油密封區(qū)域和同步器總成產生過度磨損及燒蝕。潛在失效后果：①在額定載荷下不能完成操作；②可靠性不達標。

2 變速器潤滑系統(tǒng)失效控制對策及措施

2.1 控制對策

傳統(tǒng)的八檔以下檔位汽車變速器一般是通過飛濺潤滑來實現(xiàn)變速器潤滑的，但是由于變速器結構設計的限制，飛濺潤滑油量有限，所以該方式不能滿足大轉矩、多檔位、組合式變速器的潤滑需求。為了有效地提高變速器的使用壽命，保證變速器能夠得到充分的潤滑，對大轉矩、多檔位、組合式變速器油溫失效模式采用的控制對策是：設計專用的潤滑油泵，采用一種全新的強制潤滑加輔助噴淋潤滑技術［2］。

2.2 潤滑油泵主要技術參數(shù)

適用潤滑油規(guī)格： GL－4中負荷齒輪齒輪油；

流量（L／min）： 36（轉速1 400r／min時）；

最大轉速（r／min）： 2 580（非持續(xù)工作狀態(tài)下）；

正常運行溫度（℃）： ≤110；

最高臨界溫度（℃）： 130（＜30min）；

安全閥開啟壓力（kPa）：3。

2.3 潤滑系統(tǒng)結構設計措施

由于大轉矩、多檔位、組合式重型汽車變速器總長度較長，為了保證整車匹配對變速器總體長度的要求、同時使變速器行星機構后副箱齒輪系以及多錐面大容量同步器能夠得到良好的潤滑，在變速器潤滑系統(tǒng)結構設計上采取3個設計技術措施［3］：①設計國際先進的超薄形、大流量轉子壓力潤滑泵，在符合變速器結構長度要求的情況下，滿足潤滑油量的需求；②在變速器內部增設潤滑油輔助噴淋管裝置，壓力油可淋到需潤滑的部位，增加潤滑的可靠性；③設計外循環(huán)油冷卻器接口，可配置油冷卻器，滿足高溫特殊使用環(huán)境需求。輔助噴淋管裝置示意圖見圖1，變速器潤滑系統(tǒng)結構示意圖見圖2。

圖1 變速器潤滑油輔助噴淋管裝置示意圖

圖2 變速器潤滑系統(tǒng)示意圖

3 變速器潤滑系統(tǒng)失效控制對策及措施的試驗驗證

潤滑性能試驗分為3個內容：①主軸潤滑通道的出油狀態(tài)試驗；②輔助噴淋管的噴淋效果試驗；③變速器溫升試驗。

3.1 主軸潤滑通道的出油狀態(tài)及輔助噴淋管的噴淋效果

該試驗是在專用試驗臺上進行的，主軸噴油試驗圖見圖3，輔助噴淋管噴油試驗圖見圖4。通過輸入不同壓力的潤滑油來觀測潤滑油流量和輔助噴淋管的噴淋效果。

3.2 變速器總成溫升試驗

試驗條件：變速器掛入8H最高檔，輸入轉速2 200r／min，加注85W／90（GL－4）潤滑油17L。

3.3 變速器潤滑性能試驗結果

通過試驗，在設計選定的潤滑油泵壓力及流量正常工作情況下，主軸潤滑通道的出油狀態(tài)、輔助噴淋管的噴淋效果均能滿足設計要求。

圖3 主軸噴油試驗圖

圖4 輔助噴淋管噴油試驗圖

變速器總成溫升試驗結果見圖5。

圖5 變速器溫升曲線圖

試驗前測量室溫為21℃，3h后油溫恒定為114.8℃，溫升為93.8℃，小于技術指標要求的溫升（≤110℃），即變速器總成溫升試驗合格，符合產品設計要求。

4 結束語

（1）傳統(tǒng)的飛濺潤滑方式，由于受到變速器結構設計的限制，飛濺的潤滑油量有限，不能夠滿足大轉矩、多檔位、組合式重型汽車變速器的潤滑需求。

（2）應用DFMEA技術對重型汽車變速器潤滑系統(tǒng)潛在失效模式及危害程度進行分析和推斷，是準確預防潤滑失效的有效手段。

（3）通過對變速器潤滑系統(tǒng)試驗驗證，結果證明設計的專用潤滑油泵、采用的全新強制潤滑加輔助噴淋潤滑技術是有效的。

［1］ 2012年中國汽車產銷量連續(xù)四年全球第一［DB／OL］.［2013－01－12］.http：／／www.askci.com.

［2］ 武正河.變速箱總成強制潤滑系統(tǒng)：中國，20127930.4［P］.2007－11－14.

［3］ 原果田.DC16J200T汽車變速器設計特點剖析［J］.機械傳動，2011，35（11）：48－51.