帶有同步器的手動(dòng)變速箱專用油的研究

高曉謀，吳根華

（1.安徽中天石化科技有限公司，安徽安慶246121；2.安慶師范學(xué)院，安徽安慶246011）

1 前言

節(jié)能、環(huán)保和延長換油周期是推動(dòng)潤滑油升級(jí)換代的動(dòng)力。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，對(duì)傳動(dòng)部位的潤滑條件更加苛刻，要求更小體積的油箱、更高的功率密度、更嚴(yán)格的摩擦特性控制。在變速箱領(lǐng)域，雖然自動(dòng)變速器AT、無級(jí)變速器CVT和雙離合器DCT用量大幅度增加，但手動(dòng)變速M(fèi)T箱仍因其結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)純熟、耗能低等優(yōu)點(diǎn)而保留相當(dāng)大的市場份額。我國現(xiàn)有的汽車保有量中，過半的汽車仍然使用手動(dòng)變速箱，老款的手動(dòng)變速箱換擋時(shí)需要采用“兩腳離合”方式，而同步器的出現(xiàn)解決了這一問題。主要部件同步環(huán)就是在結(jié)合套和齒輪組上布置的摩擦片，將轉(zhuǎn)速較大的一方能量傳送給轉(zhuǎn)速比較小的一方，使其提升轉(zhuǎn)速，達(dá)到與轉(zhuǎn)速較大的一方轉(zhuǎn)速同步，起到緩沖作用，這樣換擋更加平穩(wěn)，不會(huì)產(chǎn)生劇烈抖動(dòng)，保證正常換擋。銅制品同步器的應(yīng)用，對(duì)油品的性能有了更高的要求。必須提高油品的腐蝕性、密封件的適應(yīng)性以及摩擦持久性。

汽車市場需求帶有同步器的手動(dòng)變速箱專用油。專用油應(yīng)具備以下性能：油品低粘化，以提高燃油經(jīng)濟(jì)性；穩(wěn)定的配方體系顯示出油品綜合性能的完善；更高熱氧化穩(wěn)定性和清潔性能，以適應(yīng)更高的轉(zhuǎn)速并延長換油周期；適用于各種材質(zhì)的同步器材料，并改善換擋的舒適性，延長零部件的使用壽命。

帶有同步器的手動(dòng)變速箱專用油與以往使用的GL-4齒輪油的性能對(duì)比見表1。

從表1看出，由于手動(dòng)變速箱傳動(dòng)齒輪多為圓柱形齒輪，負(fù)荷一般不超過2000MPa，轉(zhuǎn)速較高，工作條件要比后驅(qū)動(dòng)橋溫和，專用油油品的承載能力稍低于GL-4，而其它的綜合性能均要優(yōu)于GL-4，特別是同步器采用銅質(zhì)材質(zhì)，銅是活潑元素，很容易被活性極強(qiáng)的極壓抗磨劑誘發(fā)化學(xué)腐蝕，而且腐蝕產(chǎn)物作為催化劑還會(huì)引起油品早期氧化變質(zhì)。因此對(duì)專用油的摩擦特性、密封件的相容性和抗腐蝕性有嚴(yán)格要求。研制的專用油就是在GL-4油的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)其綜合性能，完善配方，滿足帶同步器的手動(dòng)變速箱潤滑要求，達(dá)到長期平穩(wěn)換擋的目的。

2 試驗(yàn)方法

2.1 熱氧化試驗(yàn)-烘箱氧化法

依據(jù)ASTM D943，93℃條件下進(jìn)行213h，銅/鋼催化劑，測定舊油的粘度增長率及沉淀物，并測定舊油四球機(jī)的長期摩耗。

2.2 銅片腐蝕性能試驗(yàn)

121℃、3h，GB5096方法。

2.3 銅合金同步環(huán)單體磨耗性能試驗(yàn)

油溫85℃，回轉(zhuǎn)速1000rpm，壓力600N，推壓時(shí)間0.2s，頻率2.0次/s，試驗(yàn)次數(shù)30000，加油高度為同步環(huán)孔徑的1/3。

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 配方的篩選

試驗(yàn)配方及配制油的性能見表2，參比油選用市售GL-4 75W/90齒輪油。

表2 全組分的手動(dòng)變速箱油的配方及性能

選用加氫Ⅱ/Ⅲ類型基礎(chǔ)油，其飽和烴含量高，硫含量低，粘度指數(shù)高，與密封材料相容性好，可有效防止油泄漏。添加適量的合成油及部分低分子量聚甲基丙烯酸酯，不但使油具有良好的流變性及抗剪切性，還能改善油品粘溫性，適應(yīng)在我國各地區(qū)四季適用，延長換油周期，具有良好的節(jié)能效果。

試驗(yàn)結(jié)果表明：十八烷基亞磷酸酯具有良好的減摩性能，能減少變速箱中齒輪錐體的磨損量，并可以保護(hù)離合器、軸承及同步環(huán)的磨損部件；配方中采用添加高堿值磺酸鈣與單桂丁二烯亞胺的合理搭配，可以分散油泥、漆膜、積碳和不溶物，使摩擦副表面保持清潔，同時(shí)還調(diào)控了化學(xué)活性強(qiáng)的硫、磷極壓抗磨劑降解速率，使油品保持摩擦特性穩(wěn)定和持久。

經(jīng)過試驗(yàn)配方篩選后確定產(chǎn)品最終組成見表3。

3.2 性能評(píng)價(jià)

帶同步器手動(dòng)變速箱專用油最關(guān)鍵的技術(shù)要求是滿足摩擦元件諸如同步器、離合器摩擦襯片和制動(dòng)帶的平穩(wěn)運(yùn)行及高溫工況下的摩擦耐久性，從圖1MF90-40同步環(huán)單體磨耗性試驗(yàn)結(jié)果看出，該配方專用油磨損量比市購GL-4 75W/90參比油小，只有0.03mm。摩擦系數(shù)和摩擦耐久性均優(yōu)于參比油,在長時(shí)間試驗(yàn)過程中摩擦系數(shù)始終保持在0.08以上，見圖2。

表3 配方組成及性能評(píng)定

4 產(chǎn)品的應(yīng)用

本文研制的帶同步器手動(dòng)變速箱專用油已經(jīng)用于江淮汽車LE5T80、MF86系列乘用車變速箱上。經(jīng)實(shí)機(jī)測試，沒有再出現(xiàn)摩擦扭矩振蕩，從而杜絕了駕乘者不可接受的NVH即噪音、振動(dòng)和不平順性的問題。該專用油相對(duì)于常規(guī)的GL-4是高附加值產(chǎn)品，自2013年投放市場，至今運(yùn)行正常，滿足了市場的需求。

5 結(jié)論

由齒輪油復(fù)合劑、亞磷酸酯抗磨劑、復(fù)合抗氧劑、摩擦改進(jìn)劑和清凈分散劑等組份研制的帶有同步器的手動(dòng)變速器油除了具有GL-4齒輪油的承載能力和抗擦傷性能外，還具有突出的熱氧化安定性、防腐蝕性和摩擦系數(shù)穩(wěn)定持久性。以3%的添加量與加氫、合成基礎(chǔ)油調(diào)制的變速箱專用油廣泛用于江淮汽車公司各型乘用車，滿足了市場需求，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]王成功.GL-4變速器油的研制[J].石油高技，1991（5）：2-5.

[2]伏喜勝.手動(dòng)變速器復(fù)合劑的研制及應(yīng)用[J].石油煉制與化工，2004（11）：65-68.□