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        溫度和扭矩對新能源減速器傳遞效率的影響

        2024-01-10 10:25:18孟慶振安徽星瑞齒輪傳動有限公司
        安徽科技 2023年12期
        關(guān)鍵詞:油溫減速器扭矩

        文/孟慶振(安徽星瑞齒輪傳動有限公司)

        傳遞效率是減速器最重要的性能指標,對電驅(qū)動系統(tǒng)傳遞效率有著重大影響,且最終表現(xiàn)到整車的續(xù)航和能耗上??萍既藛T通過齒輪精度、軸承阻力、潤滑油黏度等各方面對傳遞效率指標進行不斷的優(yōu)化和提升。本文在基于物理硬件不變的情況下,僅從溫度和扭矩的變化,研究傳遞效率最大化的工況,從而為整車高效發(fā)揮電驅(qū)動系統(tǒng)性能提供思路。

        一、目的

        探究潤滑油溫度和加載扭矩對某新能源減速器傳遞效率的影響,以便指導(dǎo)整車為延長續(xù)航里程,匹配最佳電驅(qū)動系統(tǒng)工況。

        二、方法

        參照《純電動乘用車用減速器總成技術(shù)條件》(QC/T 1022—2015)標準設(shè)計試驗。試驗樣品為從產(chǎn)品中隨機抽取的1 臺減速器,并加注黏度等級為75W/85的齒輪油,采用全面試驗的方法,做傳遞效率對比分析,得到溫度和扭矩對傳遞系統(tǒng)效率的影響。傳遞效率試驗具體如下:

        1.試驗工況

        (1)試驗轉(zhuǎn)速:設(shè)置500 rpm、6000 rpm、12000 rpm三種轉(zhuǎn)速。

        (2)試驗扭矩:按額定功率50 kW 計算,且低于減速器最大允許值350 N·m 設(shè)置。

        (3)試驗油溫:25℃±2℃、55℃±2℃、85℃±2℃。

        (4)試驗僅測量正轉(zhuǎn)方向,結(jié)合轉(zhuǎn)速、扭矩、油溫組合的要求依次測定,結(jié)果記錄在表1 中。

        2.試驗結(jié)果運用

        (1)按所測得的結(jié)果繪制出正轉(zhuǎn)在各試驗溫度下的傳遞效率- 轉(zhuǎn)速/扭矩曲線圖。

        (2)減速器綜合傳遞效率取所有檢測的傳遞效率的平均值,按式(1)計算評定。

        式中:η為3 種試驗轉(zhuǎn)速在3 種扭矩下所測得的傳遞效率的平均值,即減速器綜合傳遞效率。

        三、結(jié)果與討論

        1.傳遞效率試驗結(jié)果

        按照上述試驗方法進行試驗安排,實施6 次試驗。結(jié)果如表2 和圖1 所示。因為W1下的溫度難以控制,所以此溫度下的傳動效率僅供參考,不再做過多分析。

        表2 傳遞效率實驗數(shù)據(jù)

        2.討論

        本討論僅對試驗結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析,對于其他差異對試驗結(jié)果的影響暫不做討論。

        (1)轉(zhuǎn)速500 rpm,扭矩350 N·m 工況下的傳遞效率分析,結(jié)果顯示:試驗溫度為38.8~85.9 ℃時,傳遞效率整體介于95.40%~96.11%,且各工況下傳遞效率隨著溫度上升而逐步下降。

        (2)轉(zhuǎn)速6000 rpm,扭矩79.6 N·m 工況下的傳遞效率分析,結(jié)果顯示:試驗溫度在44.4~85.1 ℃,傳遞效率整體介于95.31%~96.05%,且各工況下傳遞效率隨著溫度的上升呈上升趨勢。

        (3)轉(zhuǎn)速12000 rpm,扭矩39.8 N·m 工況下的傳遞效率分析,結(jié)果顯示:試驗溫度在50.1~87℃時,傳遞效率整體介于88.47%~89.19%,傳遞效率隨溫度上升出現(xiàn)波動,先小幅度降低,再大幅度上升。但相比W1、W2工況,此工況下傳遞效率較差,效率差距較為明顯。

        (4)在38.8~52.9 ℃溫度工況下的傳遞效率,隨著轉(zhuǎn)速升高,效率下降。

        (5)在55 ℃中溫工況下的傳遞效率,在轉(zhuǎn)速升高及扭矩下降的情況下出現(xiàn)下降,尤其是在6000 轉(zhuǎn)以后,下降尤為明顯。

        (6)在85℃高溫工況下的傳遞效率,在轉(zhuǎn)速升高及扭矩下降的情況下出現(xiàn)整體下降趨勢。

        在齒輪傳遞系統(tǒng)中,隨著傳遞扭矩的增大,齒輪和軸承的負載功率的損失增加,導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱異常,加劇設(shè)備的功率損失。傳遞系統(tǒng)的工作溫度較高,會引起油品添加劑的氧化失效,導(dǎo)致零件運動接觸表面間的油膜厚度過低;若溫度進一步升高,零件間的油膜破裂,傳遞系統(tǒng)就會受到破壞。因此,若油品能夠在較惡劣的條件下不發(fā)生氧化失效,確保零部件的正常工作,則能夠減小扭矩的損失,使系統(tǒng)的工作溫度保持正常。因此,減少摩擦和磨損是維持設(shè)備正常工作溫度和提高效率的主要方式。

        四、結(jié)論

        (1)提出采用不同溫度下進行傳遞效率對比的試驗方法,最終得出:當溫度為85 ℃,轉(zhuǎn)速為6000 rpm,扭矩為79.6 N·m 時,傳遞效率最高,為96.05%;當溫度為55 ℃左右,轉(zhuǎn)速為500 rpm,扭矩為350 N·m 時,傳遞效率最低,為88.47%。

        (2)減速器傳遞效率在85℃高溫情況下能夠保持較高水平。因此,建議整車將減速器運行得最多的工況下的溫度,控制在85℃左右。

        以上研究成果對控制減速器油溫、提升減速器的效率具有重要參考意義。

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