劉垚均　高勇

摘 要：本文通過(guò)研制不同粘度、粘度指數(shù)改進(jìn)劑、相關(guān)復(fù)合添加劑得到指標(biāo)各不相同的幾組實(shí)驗(yàn)油，通過(guò)對(duì)他們進(jìn)行臺(tái)架對(duì)比試驗(yàn)從而研究變速箱潤(rùn)滑油中各個(gè)參數(shù)對(duì)變速箱傳動(dòng)效率的影響，最后用控制變量法的方式分析了不同粘度，不同粘度指數(shù)，不同復(fù)合添加劑對(duì)變速箱傳動(dòng)效率的影響，最終得出了最佳的變速箱潤(rùn)滑油的選用方案。

關(guān)鍵詞：變速箱;傳動(dòng)效率;粘度;粘度指數(shù);復(fù)合添加劑

1 引言

據(jù)公安部交管局公布，截止2019年6月全國(guó)汽車保有量已達(dá)3.4億量，其中汽車占2.5億輛，雖然2019年上半年相對(duì)于同期的汽車注冊(cè)登記量有所下降，但還有1242萬(wàn)輛的汽車進(jìn)行新的注冊(cè)登記，在汽車的各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)中汽車的動(dòng)力性顯得尤為的重要。在汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)中主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、行駛機(jī)構(gòu)等系統(tǒng)組成。傳動(dòng)系統(tǒng)起到連接發(fā)動(dòng)機(jī)與車橋車輪等部件的之間部件，其作用不言而喻。在汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的主體則為變速箱。所以變速箱的傳動(dòng)效率直接影響著整車的傳動(dòng)效率。所以針對(duì)于變速箱傳動(dòng)效率的研究顯得尤為的重要?，F(xiàn)如今雖然AT、DCT、AMT、CVT等自動(dòng)變速箱或者半自動(dòng)變速箱已經(jīng)大量的轉(zhuǎn)配與汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中，但MT變速箱由于歷史更加悠久，保有量大。所以針對(duì)MT變速箱的相關(guān)傳動(dòng)效率研究也很重要。本文選取公司某款MT變速箱作為研究對(duì)象，研究不同的配方的變速箱潤(rùn)滑油對(duì)該變速箱傳動(dòng)效率的影響。

2 變速箱效率試驗(yàn)

2.1 變速箱參數(shù)

本次試驗(yàn)選用公司的某款前置前驅(qū)六速手動(dòng)變速箱為研究對(duì)象，其相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)如表1、表2所示。

2.2 油品配置及參數(shù)

變速箱潤(rùn)滑油主要由基礎(chǔ)油、粘指改進(jìn)劑和復(fù)合添加劑。試驗(yàn)油品的配制遵守控制變量法，控制其他參數(shù)不變，改變某一變量進(jìn)行試驗(yàn)以比較粘度、粘度指數(shù)等參數(shù)對(duì)于變速箱性能的影響?，F(xiàn)以1#有作為參比油，改變其粘度得到2#、3#油，對(duì)1#、3#油加入相關(guān)粘度指數(shù)改進(jìn)劑得到4#、5#油，對(duì)1#、3#油加入相關(guān)復(fù)合添加劑得到6#、7#油，所有油品由供應(yīng)商精確配制，7款油品相關(guān)參數(shù)如表3所示。

2.3 試驗(yàn)方案及傳動(dòng)效率測(cè)試

2.3.1 試驗(yàn)方案

臺(tái)架試驗(yàn)已經(jīng)大量的用于汽車的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中，其可以有效的模擬出汽車零部件在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的相關(guān)情況，相對(duì)于實(shí)車試驗(yàn)可以有效的降低成本。在本次試驗(yàn)中通過(guò)前端驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)對(duì)變速箱進(jìn)行供能，在末端同樣也設(shè)計(jì)一個(gè)負(fù)載電機(jī)來(lái)模擬汽車在實(shí)際行駛過(guò)程中的負(fù)載情況。其中驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為0～8000（r/min），測(cè)量精度為±1r/min，扭矩范圍為0～400Nm，測(cè)量精度為±0.05%，負(fù)載電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為0～3000（r/min），測(cè)量精度為±1r/min，扭矩范圍為0～4200Nm，測(cè)量精度為±0.05%。在變數(shù)箱的輸入端和輸出端均設(shè)置功率傳感器來(lái)測(cè)量變速箱的輸入功率和輸出功率，通過(guò)如下公式即可算出變速箱的傳動(dòng)效率：

式中：η為傳動(dòng)效率;N1為輸出功率，kW，;N2為輸入功率，kW;

因溫度對(duì)潤(rùn)滑油的粘度影響較大，在試驗(yàn)過(guò)程中安裝溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控變速箱溫度，并有水循環(huán)冷卻系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)變速箱溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。試驗(yàn)過(guò)程按照QC/568.1—2011《汽車機(jī)械式變速器總成臺(tái)架試驗(yàn)方法》嚴(yán)格實(shí)施。

2.3.2 工況選擇

本次試驗(yàn)選取最大扭矩（146.5Nm）作為輸入扭矩，輸入轉(zhuǎn)速分別選取1000r/min、2250r/min、3900r/min、4750r/min以及6000r/min，油溫選擇80℃。分別對(duì)3/4/5/6檔按以上工況進(jìn)行效率測(cè)試。其中扭矩控制精度為±2%，測(cè)量精度為±0.5%;油溫控制精度為±2℃，測(cè)量精度為±1℃。

2.3.3 試驗(yàn)步驟

（1）用參比油對(duì)新變速箱進(jìn)行磨合;

（2）間磨合后的變速箱變換為各個(gè)試驗(yàn)油;

（3）進(jìn)行試驗(yàn);

（4）記錄數(shù)據(jù)。

其中磨合步驟中前進(jìn)檔各檔齒輪磨合時(shí)間不少于1h，倒檔齒輪磨合時(shí)間不少于0.5h。磨合過(guò)程按最大扭矩的50%磨合10分鐘和最大扭矩100%磨合5分鐘交替進(jìn)行。換油步驟中為避免殘留的舊油對(duì)加入新油的影響換油過(guò)程需要經(jīng)歷4步，第一步將舊油盡可能的排出后加入等體積的新油熱機(jī)15min到20min左右，然后再將油排出，加入等體積的新油。如此重復(fù)3此以對(duì)變速箱進(jìn)行有效的“清洗”將不同試驗(yàn)油之間的影響降到最低。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

本次試驗(yàn)主要針對(duì)于不同粘度不同添加劑的7款變速箱油進(jìn)行了對(duì)比，在全載荷工況下所得到的各個(gè)油液在不同檔位不同轉(zhuǎn)速下的傳動(dòng)效率，如圖1所示。

從試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，各個(gè)試驗(yàn)油的傳動(dòng)效率隨著檔位的增高而增高當(dāng)達(dá)到4、5檔時(shí)達(dá)到最大，隨后6檔時(shí)有減少，這是因?yàn)樵?/5檔時(shí)傳動(dòng)比分別為1.088和0.946最接近1，此時(shí)次輪差最小，該兩檔在傳動(dòng)過(guò)程中齒輪嚙合損失最少。

所以檔位的各個(gè)試驗(yàn)油都呈現(xiàn)出傳動(dòng)效率開(kāi)始時(shí)隨轉(zhuǎn)速的升高而變大，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到和最大扭矩輸出轉(zhuǎn)速時(shí)，各個(gè)試驗(yàn)油對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)效率都呈不同程度的降低趨勢(shì)。

現(xiàn)取4/5/6檔在最大扭矩轉(zhuǎn)速時(shí)的傳動(dòng)效率用做評(píng)價(jià)，取4/5/6檔各檔傳動(dòng)效率的算術(shù)平均數(shù)作為變速箱的綜合傳動(dòng)效率。如表4。

變數(shù)箱油粘度系數(shù)方面，1#、2#和3#油的粘度是依次減低的，排除試驗(yàn)過(guò)程中存在的各種誤差，三種油在其他條件相同的情況下傳動(dòng)效率隨粘度的降低而增高。2#油和3#油相對(duì)于1#號(hào)油的傳動(dòng)效率分別提高了0.42%和0.78%，所以在變速箱油粘度選擇范圍內(nèi)以及保證變速箱能足夠潤(rùn)滑的前提下適當(dāng)降低變速箱油的粘度可以提高傳動(dòng)效率。

4#油和5#油分別是1#油和3#油加入新型粘指劑所配制的試驗(yàn)油，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得到4#油相較與1#油，5#油相較與3#油都有著更好的粘溫特性。且由圖3-2可知4#油相較與1#油，5#油相較與3#油有著更好的傳動(dòng)效率。其中4#油相對(duì)于1#油的傳動(dòng)效率增加了0.29%，5#油相對(duì)于3#油的傳動(dòng)效率增加了0.23%，見(jiàn)圖2。

6#油和7#油分別是1#油和3#油加入新型添加劑所配制的試驗(yàn)油，由圖3-3可以得出6#油相比較于1#油，7#油相比較于3#油的綜合傳動(dòng)效率都有所提升，其中6#油相比較于1#油的傳動(dòng)效率提升了0.24%，7#油相比較于3#油傳動(dòng)效率提升了0.12%，見(jiàn)圖3。

4 總結(jié)

本次實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)一系列的對(duì)比可以得出在保證變速箱充分潤(rùn)滑的情況下降低變速箱油的粘度可以有效的提升變速箱的傳動(dòng)效率，改進(jìn)粘指添加劑以及復(fù)合添加劑都可以有效的提升變速箱的傳動(dòng)效率，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看5#油的傳動(dòng)效率提升最為明顯，相較與1#參比油提升了1.01%，但從單一影響因素來(lái)看，減低變速箱油對(duì)于傳動(dòng)效率的提升是最為明顯的，2#油和3號(hào)油相較于1#參比油分別提升了0.42%和0.78%，在配合上優(yōu)化的粘指添加劑和復(fù)合添加劑可將變速箱的傳動(dòng)效率最大化的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐萬(wàn)里，趙巍，徐曦萌，粟斌.手動(dòng)變速箱油摩擦特性評(píng)定試驗(yàn)臺(tái)研制[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2016，52（23）：176-181.

[2]張保良，姚萌，楊士先.DCT變速箱油品特點(diǎn)介紹及粘度對(duì)變速箱系統(tǒng)的影響[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2018（17）：149-151.

[3]王寧，張國(guó)茹，安岸斐，杜雪嶺，徐魏，水琳.低黏度MTF對(duì)手動(dòng)變速箱效率的影響[J].石油商技，2015，33（01）：58-60.

[4]張繼平，糜莉萍，張紅奎，續(xù)景.手動(dòng)變速箱油摩擦特性與同步耐久性關(guān)系初探[J].石油煉制與化工，2013，44（12）：86-90.

[5]張國(guó)茹，劉斌，水琳.手動(dòng)變速箱專用油（MTF）發(fā)展趨勢(shì)[J].石油商技，2009，27（04）：5-9.

[6]伏喜勝，糜莉萍，續(xù)景，劉維民，薛群基.75W/90小轎車手動(dòng)變速箱油的研究[J].潤(rùn)滑與密封，2004（05）：56-59.