淺談變速器潤滑-冷卻係統的改進

2019-01-23

  一、改(gǎi)進背景
  隨著重(chóng)卡大扭矩發動機逐漸成為(wéi)主流,變速器的“潤滑”和“冷卻’舊趨重要。2016年2月份,某型號變速器進行“潤滑一冷卻”係統測試時,發現其(qí)工作壓力約1.8MPa,高於係統設計壓力Z大值(Pmax=1.5MPa)。並且在溫度較低時這個壓(yā)力值更大(dà)。為了避免因係統壓力高而導致油管拔脫或冷卻器漏油等不良現象,需在(zài)不影響係統功能的前提下對係統進行改進,降低係統工作壓力、提高工作效率。
  二、初步分析並製定方案
  從圖1(a)可以看出,油泵101出油後由內部油道a經過外接油管a1進入風冷油冷器2實現係統的(de)“冷卻”功能;經過冷卻的油液再經過外接油(yóu)管b1進(jìn)入變速器內部油道b,油液經過潤滑油路103實現“潤滑”功能,Z終回油(yóu)。經過試驗,油(yóu)溫80℃、輸入流量25L/min時,油泵建立的壓力約0.8MPa。但當油溫較低且流量較大時,油泵建(jiàn)立的壓力(lì)會接近2MPa。為了保護係統及元件,必須限製(zhì)其Z大壓力。因此需要在泵口並聯安全閥,溢流壓力設定在(zài)0.7~0.85MPa。即變(biàn)速器“潤滑-冷卻”新係統I,如圖1(b)所示。
  由於“潤滑一冷卻”係統的(de)油管A1和b1比較長(約4m/個),再加上風(fēng)冷油(yóu)冷(lěng)器的(de)油阻,在油溫較低時,冷卻係統油阻很(hěn)大。油液全部從(cóng)油泵安全閥105流回(huí)變速器,而不流經風(fēng)冷油冷器2及(jí)潤滑油道103。因此這種工況下係統(tǒng)的潤滑功能和冷(lěng)卻功(gōng)能失效,直到變速器持續工作使油溫上升,從而恢複係統的潤滑功能和冷(lěng)卻功能。
  油(yóu)溫低時(shí)不需要冷卻,所(suǒ)以冷卻功能失(shī)效可以接受。但是如果潤滑功(gōng)能失效,會(huì)導致(zhì)變速器的潤滑不(bú)良。所以需要1種方法能夠在低溫時保證潤滑功能正常。因此提出(chū)了變速器“潤滑一冷(lěng)卻”新係統II,如圖1(c)所示。
  新係統II在變速(sù)器內部建立帶有節流功能的油道a2,即使油(yóu)液沒有通過風冷油冷器2,還會有部分油液通過油(yóu)道a2流經潤滑油路(lù)103、從而保證係統的潤滑功能在低溫(wēn)下(xià)或者風冷油冷器堵塞時也(yě)能正常工作。需要注意的是,新係統II油溫高時,節流油路106必須(xū)保證係統也有足夠的壓力使得油液可以克服(fú)冷卻係統的油阻,流經風冷油冷器,保證冷卻(què)功能正(zhèng)常(cháng)工作。因此節(jiē)流油路106的節流能力(lì)也很重要。
  原係統長接頭安(ān)裝位置如圖(tú)2所示,可對細節A進行改進,實(shí)現(xiàn)圖1(c)所示的新(xīn)係統II的功(gōng)能。
  如圖3(b),長接頭與高低(dī)壓油隔牆上的孔為間隙配合。通過取消長接頭上的O型圈圖3(a),使得油液(yè)可(kě)以從配合間隙流過。該配合間隙很小(xiǎo),因此(cǐ)也能起到節流的作用。對應圖(c)中106的功能。
  三、方(fāng)案實(shí)施並進行試驗驗證
  為了證明新係統II的有效性,分2種(zhǒng)工況試驗:
  1.長接頭帶O型圈(新係統I);
  2.長接(jiē)頭不帶O型圈(新係統II)。
  試驗方案:油溫在65℃左右時。測試不同輸入轉速下經(jīng)過冷(lěng)卻係統的流量。
  試驗結果顯示:在8=0.25±0.05mm時,新係統II冷卻係(xì)統流經(jīng)的流量是新係統I的60%,這是由於節流油路106分流的原因。變速器持續運轉,油溫接近(jìn)70℃時到達平衡溫度(10min溫度上升小於1℃)。也就是說,取消O型圈使用縫隙節(jiē)流的方法對係統的冷卻效果(guǒ)影響很小(縫隙的大小8比較重要,經過試驗取(qǔ)值(zhí)8=0.25±0.05mm)。
  在齒(chǐ)輪油為0℃時車輛開始運行,新係統II中的(de)油液更容易流經縫隙8進入變(biàn)速(sù)器潤滑油道。經理論仿真,該工況(kuàng)下,新係統II的變(biàn)速器潤滑油道流量(liàng)是新係統I的130%。該工況常出現(xiàn)在較長時間放置在低溫環境下(xià)的車輛(如(rú)在北方冬天隔夜放置的(de)車輛)初始起動運行時。
  當車輛較長時間運行再停車後在寒冷環境下放置一段時間。這時(shí)變速器“冷卻-潤滑”係統的冷卻係(xì)統降溫較快,而變(biàn)速器(qì)內的齒輪(lún)油降溫(wēn)較慢。此時起動車輛,流量會與之前分析的結(jié)果有所不同。在(zài)變速器內部油溫高於變(biàn)速器外部油溫較多時,新係統II的變速器潤滑油道流量明顯較多,可以有效保證車輛在初始起動後潤滑(huá)係統正常工作。比如在(zài)環境(jìng)溫度為-10℃時,車輛運行較長時間再停車放置半小時後,冷卻係統管路和冷卻(què)器內的齒輪油溫度為0℃;變速器(qì)內(nèi)部齒輪油溫(wēn)度(dù)為20℃。經理論仿真,該工況下,新係統且的變速器潤滑油道流量是新係統I的264%。該工況常出(chū)現在車輛(liàng)運(yùn)行過程中短時(shí)間停車後,再繼續(xù)運行的工況(如司機停車短時間的休息、吃飯等)。
  四、總結
  通過增加安全閥,保證變速器“潤滑(huá)一冷卻”係統(tǒng)的壓力在合理範圍內;通過取消長(zhǎng)接頭上的O型圈,並調整長接頭與(yǔ)隔牆孔的間隙,保證在低溫時(shí)潤滑功能仍然有效,同時又不降(jiàng)低高溫時的冷卻性能。這2處改進,增(zēng)加的成(chéng)本很少,提高了產品可靠(kào)性,帶(dài)來(lái)了較大的經濟效益和社會效益。
(來源:汽車維修)
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