溫華明，張保良，楊士先

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

自動變速箱清潔度水平對整機影響的驗證方法

溫華明，張保良，楊士先

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

變速箱的整機清潔度水平與各零部件表面所殘留的污染物尺寸及重量密切相關(guān)，該部分污染物可能導(dǎo)致電磁閥卡滯，零部件表面磨損加劇等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響變速箱的可靠性及耐久性。文章論述了一種驗證變速箱整機清潔度對整機功能影響的方法，根據(jù)結(jié)果對變速箱整機的清潔度控制水平的合理性進(jìn)行評估。

自動變速箱；清潔度；影響；驗證方法

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.052

CLC NO.: U463.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-164-03

前言

電控液動自動變速箱利用電信號驅(qū)動電磁閥控制油路的通斷，將液壓油分配到所需位置驅(qū)動各執(zhí)行部件進(jìn)行換擋以及離合器的接合和分離等動作。工作過程中，電磁閥浸沒在油液中，當(dāng)油液中存在污染物時，可能引起電磁閥卡滯而導(dǎo)致系統(tǒng)功能異常。

為了提高變速箱的壽命，變速箱的齒輪和軸承處均開設(shè)有潤滑油道，將油液引入到運動表面之間，如果油液中存在污染物顆粒尤其是較硬材質(zhì)污染物，將導(dǎo)致齒輪及軸承運動表面磨損加劇，降低變速箱的傳遞精度，進(jìn)而影響變速箱的可靠性及耐久性。

為了保證整機的功能及可靠性要求，必須將變速箱的清潔度控制在一個合適的水平，避免油液中存在過多的污染物顆粒。而所定義的清潔度水平是否能夠滿足變速箱的需求，則需要相應(yīng)的試驗進(jìn)行驗證。

1、變速箱清潔度概述

變速箱相關(guān)的清潔度可分為兩部分：油液清潔度和零部件清潔度。油品清潔度水平表示方法按照ISO 4406，主要指油液中懸浮的較小尺寸的顆粒的數(shù)量，該部分清潔度均由油品供應(yīng)商按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格的管控。

零部件清潔度是指零部件經(jīng)過加工清洗后表面殘留的污染物，該部分污染物材質(zhì)一般與零部件本身材質(zhì)一致，變速箱內(nèi)單個零部件表面的污染物隨著液壓系統(tǒng)油液的循環(huán)，可以到達(dá)變速箱內(nèi)各個位置，對變速箱造成影響。因此對變速箱內(nèi)各個零部件均對污染物的最大尺寸及重量進(jìn)行了定義，定義方法一般參照ISO 16232-10，清潔度結(jié)果表達(dá)方式。

本文所述變速箱清潔度為變速箱的零部件清潔度，它表示了變速箱內(nèi)各零部件所定義清潔度的總和，即變速箱內(nèi)允許的不同材質(zhì)顆粒的最大尺寸及最大重量的要求。

2、驗證思路

對零部件進(jìn)行清潔，加注特定尺寸及重量的污染物，通過整機的耐久試驗，在試驗過程中對變速箱的整機狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，判斷該清潔度水平對變速箱功能的影響。試驗完成后，通過變速箱拆解后的對比分析，判斷該變速箱清潔度狀態(tài)下對各零部件的影響程度。

3、污染物制備

3.1 污染物尺寸及重量

污染物按照各零部件技術(shù)要求定義的零部件清潔度的最大尺寸，最大重量進(jìn)行，用于驗證在極限狀態(tài)即最差的清潔度狀態(tài)下，是否發(fā)生變速箱功能故障的現(xiàn)象。

3.2 污染物來源

根據(jù)行業(yè)內(nèi)對變速箱零部件的污染物尺寸要求，需要的污染物要包含300μm，450μm，600μm等尺寸規(guī)格。目前市場上常見的污染物粉塵一般為用于濾清器評定的試驗粉塵氧化硅試驗粉塵（國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 12103-1），而該粉塵中污染物尺寸均小于200μm的顆粒，不適用于本試驗。

由于無法直接采購到用于變速箱清潔度驗證的多種成分的大顆粒污染物，采用從變速箱各零部件本身材質(zhì)上磨取污染物顆粒的方式。所需磨取的材質(zhì)及重量應(yīng)提前識別，按照各零部件原材料，統(tǒng)計出變速箱內(nèi)可能存在的污染物材質(zhì)種類及重量，利用砂輪機或者銼刀進(jìn)行磨取。

污染物的磨取應(yīng)盡可能包含所有零部件，但部分零部件存在無法獲取其顆粒物的情況，比如橡膠類產(chǎn)品，該部分污染物重量用其他常見材質(zhì)取代。

從零部件上磨取污染物可保證污染物成分與變速箱內(nèi)可能存在的污染物成分一致，使試驗結(jié)果更具有參考價值。

3.3 污染物篩選

完成污染物的磨取后，從標(biāo)準(zhǔn)分樣篩中選擇合適孔徑的分樣篩對污染物進(jìn)行篩選。比如采用0.3mm，0.4mm孔徑的分樣篩進(jìn)行組合篩選后，可得到理論上尺寸大于300μm，小于400微米的污染物顆粒。但是由于污染物的形狀較不規(guī)則，采用分樣篩篩選后，實際得到的污染物通常與理論尺寸規(guī)格存在一定的差異，因此需要對篩選后的污染物進(jìn)行檢測分析。

選取多種孔徑分樣篩組合（如0.2mm+0.22mm，0.22mm+0.26mm）得到的污染物作為分析樣本，利用電子掃描顯微鏡下對污染物的尺寸規(guī)格進(jìn)行統(tǒng)計。比如對于最大尺寸要求為450μm的污染物，要求檢測樣本中超過95%的污染物顆粒均小于450μm，即可作為最大尺寸450μm的污染物進(jìn)行使用。

根據(jù)該方法確定不同材質(zhì)不同規(guī)格污染物所需要采用的分樣篩規(guī)格，進(jìn)行大量污染物篩選稱重后，得到加注到變速箱內(nèi)的特定尺寸及重量的污染物。

4、變速箱裝配

變速箱裝配之前，對所有的零部件進(jìn)行清洗，保證零部件表面清潔，并確認(rèn)各零部件狀態(tài)良好，可用于裝配。對于經(jīng)過耐久試驗后可能產(chǎn)生磨損、劃傷或者失效的零部件，對其表面狀態(tài)進(jìn)行拍照記錄，各零部件根據(jù)需要進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)測量記錄，方便試驗后進(jìn)行對比。

裝配過程中，按照定義污染物的材質(zhì)，尺寸和重量，將各零部件的污染物加注在可能導(dǎo)致風(fēng)險的區(qū)域（比如齒輪件將污染物分布在齒輪表面，殼體上的污染物加注在油道內(nèi)，液壓控制模塊污染物加注在內(nèi)部油路中等）。裝配完成后對變速箱進(jìn)行試運轉(zhuǎn)，對各個檔位進(jìn)行磨合測試，檢測變速箱狀態(tài)是否異常。

5、整機耐久試驗

整機耐久試驗工況根據(jù)變速箱所匹配的整車道路載荷譜進(jìn)行定義，參照整車當(dāng)量10萬公里換擋次數(shù)，選取各檔位中最多的換擋次數(shù)作為試驗循環(huán)次數(shù)。試驗過程中保證在每個循環(huán)內(nèi)，液壓控制模塊內(nèi)的電磁閥均進(jìn)行動作，進(jìn)而確定是否出現(xiàn)污染物導(dǎo)致的卡滯現(xiàn)象。

將變速箱安裝在測試臺架上，給變速箱提供轉(zhuǎn)速，扭矩等輸入，通過TCU控制變速箱內(nèi)電磁閥等進(jìn)行換擋、退檔等動作，過程中保證變速箱工作溫度在實際工作溫度范圍內(nèi)，避免溫度過高導(dǎo)致變速箱失效現(xiàn)象。

試驗過程中通過采集變速箱的離合器壓力曲線，如圖3所示，通過試驗過程中持續(xù)監(jiān)測，與初始正常狀態(tài)下壓力曲線進(jìn)行對比，記錄耐久試驗過程中幾個電流點下離合器壓力與正常狀態(tài)下的差值，形成離合器壓力偏差值的統(tǒng)計表，如圖4所示，判斷是否產(chǎn)生了壓力異常的現(xiàn)象。另外過程中要實施觀測是否出現(xiàn)無法換擋，退檔等現(xiàn)象。

對于發(fā)現(xiàn)的影響整機性能的異?，F(xiàn)象需要進(jìn)行排查分析，確定是否由于污染物導(dǎo)致，若為污染物導(dǎo)致，則可確認(rèn)該清潔度水平會影響整機產(chǎn)生影響，若為非清潔度因素導(dǎo)致，則繼續(xù)進(jìn)行試驗，直至完成當(dāng)量10萬公里的換擋循環(huán)。

6、拆解分析

完成當(dāng)量10萬公里的測試后，對變速箱進(jìn)行試運轉(zhuǎn)，確認(rèn)各檔位運轉(zhuǎn)過程是否存在異常，若無異常，則對變速箱進(jìn)行拆解，對各零部件進(jìn)行拆解分析，與試驗前零部件的狀態(tài)進(jìn)行對比，確認(rèn)經(jīng)過耐久試驗后各零部件的性能或者表面磨損情況，對變速箱各零部件進(jìn)行全面的評估后，判斷污染物在耐久試驗中對整機正常工作帶來的影響。

試驗完成后應(yīng)重點進(jìn)行液壓模塊性能測試，檢查是否產(chǎn)生電磁閥卡滯或者性能嚴(yán)重衰減現(xiàn)象。

7、結(jié)論

根據(jù)當(dāng)前變速箱清潔度水平的試驗驗證結(jié)果，從變速箱的可靠性，換擋舒適性以及耐久性等方面進(jìn)行全面評估，確認(rèn)目前清潔度水平是否為可接受狀態(tài)。如果在可接受的范圍內(nèi)，則可按照當(dāng)前變速箱清潔度進(jìn)行要求。如果不能接受，則需要在目前變速箱清潔度水平基礎(chǔ)上，對整箱清潔度進(jìn)行進(jìn)一步的管控和提升。

[1] ISO 4406-1999.液壓油液固體顆粒污染物水平的測定方法.

[2] ISO 16232-10.道路車輛液壓油路元件清潔度表達(dá)方式.

[3] ISO 12103-1.道路車輛 用于濾清器評定的試驗粉塵.第1部分:氧化硅試驗粉塵.

Validation method of the influence to the automatic transmission by the cleanness level

Wen Huaming, Zhang Baoliang, Yang Shixian
( Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

The cleanness level of the transmission is associated with the size and weight of the contamination particles remain on all the parts of the transmission.The particles will cause the Solenoid be clamped and lost its function, the surface of the parts wear more faster,it will influence the reliability and durability of the transmission very badly。This paper introduce a method to verify the influence of the cleanness level of the transmission,with the result,we could evaluate if the level is suitable to the transmission.

automatic transmission; cleanness; influence; validation method

U463.3

A

1671-7988(2016)10-164-03

溫華明（1990-），男，工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司，主要從事汽車自動變速箱液壓系統(tǒng)方面工作。