各種齒輪潤滑油對變速器換擋性能的影響研究

文/孟慶振 唐成成

（安徽星瑞齒輪傳動有限公司）

潤滑油是由基礎油和添加劑組成的。常用于調配潤滑油的基礎油有500SN、650SN、150BS、200BS 等，有的還采用合成油如PAO、聚醚等來調和，一般GL-4、GL-5 級別的黏度等級為85W/90、85W/140 等的普通油采用普通礦油調和，而變速器使用的級別為GL-4、GL-5 的，且黏度等級為75W/85、75W/90、80W/90 的潤滑油則需要用合成油來調和。添加劑的主要用途是改善基礎油的原有性能或賦予基礎油新的性能。變速器潤滑油中常用的添加劑有抗氧抗腐劑、積壓抗磨劑、油性劑、金屬鈍化劑、黏度指數改進劑、防銹劑和抗泡劑等。不同黏度的潤滑油使用時對換擋性能有不同的影響。本文主要選取星瑞齒輪公司變速器潤滑油和市場常用的潤滑油，在一款手動六擋變速器上進行兩種驗證工況下的換擋性能測試，最終得出不同黏度潤滑油對換擋性能的影響的結論。

一、7 種不同的齒輪潤滑油不同溫度條件下對換擋性能的影響

工況一是在此款變速器上應用7 種不同的齒輪潤滑油，研究2 擋減1 擋時換擋性能在不同溫度下的變化情況。

選擇的7 種不同的潤滑油分別是：1#整車備件市場服務用油（黏度等級75W/90），2#公司某種齒輪油（黏度等級75W/90），3#上汽昂科拉變速器潤滑油，4#手動變速器專用齒輪油MTF10，5#格特拉克變速器潤滑油BOT130M，6#大眾變速器潤滑油，7#星瑞齒輪公司DCT 變速器潤滑油。

首先測試7 種潤滑油的運動黏度（具體數值略），得出運動黏度曲線對比圖，見圖1。從圖1 可以看出，隨著溫度的上升，潤滑油運動黏度急劇下降，在0 ℃以下，不同潤滑油運動黏度差異很大；升溫到25 ℃以后，各潤滑油運動黏度相差不大。

圖1 7 種潤滑油的運動黏度曲線

然后對變速器作低溫性能測試。測試工況為變速器2 擋轉為1 擋，轉速設定為1500 r/min；測試溫度選擇-10 ℃、0 ℃、25 ℃和80 ℃四種。測試數據見表1。

從表1 可以看出，在-10℃時，7 種潤滑油對應的換擋力和同步沖量都很大，且在此溫度下對應的各潤滑油換擋力和同步沖量的差異也很大；隨著溫度的上升，換擋力和同步沖量數值明顯下降，且在80℃左右，不同潤滑油對應的同步沖量基本一致。

表1 7 種潤滑油換擋力及同步沖量測試數據

通過上述測試可以得出，變速器換擋性能與潤滑油運動黏度成正比，潤滑油運動黏度對變速器低溫換擋性能影響較大。如果某車型僅在冬季反饋低溫掛擋難，則可以考慮是否由于潤滑油油品性能較差造成的。

二、不同摩擦材料、不同潤滑油在不同溫度下對換擋性能的影響

工況2 是針對此款的1/2 擋同步環采用不同摩擦材料，分別采用兩種齒輪潤滑油，研究2 擋減1 擋時換擋性能在不同溫度下的變化情況。1/2 擋三錐同步環選擇的兩種不同摩擦材料分別為燒結銅和貼碳復合材料。

準備裝有兩種不同材料同步環的變速器總成，并選取公司某種齒輪油（黏度等級75W/90，1#）和手動變速器專用齒輪油MTF10（2#）兩種齒輪油，設定轉速1500 r/min，四種溫度分別為-10℃、0℃、25℃和80℃，分別測試2 擋減1 擋的換擋性能。采集到的換擋性能數據見表2。

綜合分析表2 中數據可以看出，相同材料不同潤滑油工況下，MTF10 油品下的換擋性能優于75W/90；不同材料同種潤滑油下，換擋性能并無明顯差異。

表2 換擋力及同步沖量測試數據

沖量測試的實測值與使用同步器計算軟件理論校核的結果基本相符，不同同步環材料、采用不同油品、在不同的溫度下測試結果表明：兩種材料同步環采用MTF10 潤滑油均比采用75W/90 潤滑油的同步沖量和換擋力都要小，說明潤滑油對換擋性能的改善趨勢主要是受運動黏度影響，而不是隨同步環材料的變化而變化。

三、結語

通過以上實驗可以看出，潤滑油的運動黏度是影響換擋性能的主要指標，且此影響不隨同步環材料變化而改變。隨著運動黏度的降低，換擋性能更好。也表明了運動黏度越小，在同步摩擦時，同步環表面的潤滑油更易流失，快速形成摩擦力，起到同步作用。同時，同一潤滑油，運動黏度隨溫度上升而迅速下降，換擋性能也明顯改善。因此，在選擇齒輪潤滑油時，主要看重低溫性能指標。當然，潤滑油和變速器齒輪、軸承等壽命強相關，在變速器承載扭矩不同和工況不同時，應結合變速器壽命和換擋性能綜合選取，而不能僅為了提高換擋性能特意去選用低黏度潤滑油。