淺析濕式DCT液壓模塊抗污染試驗

倪友銀，葛宗強，唐燕旺，劉佃濤

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

液壓模塊作為濕式 DCT 的核心零部件，它的性能與整箱的功能實現(xiàn)存在直接關(guān)聯(lián)。在變速箱的持續(xù)運轉(zhuǎn)過程中，油液中的污染物顆粒越來越多，并且不可避免地會進(jìn)入到液壓模塊中。這就要求液壓模塊在油液清潔度變差的情況下仍可以正常工作，具備一定的抗污染能力。

液壓模塊的抗污染試驗通過配制特定清潔度的污染物油液，將液壓模塊在此環(huán)境下進(jìn)行耐久性循環(huán)試驗，以此來評估液壓模塊的抗污染能力是否滿足設(shè)計要求。

1 油液清潔度概述

在變速箱油液中，由于外界環(huán)境的干擾，會產(chǎn)生不同尺寸和數(shù)量的固體顆粒污染物，這些污染物不溶于油，懸浮在油液中，當(dāng)流經(jīng)零部件時，會附著在零部件表面，造成零部件磨損、卡滯等現(xiàn)象。油液清潔度即是表征這些油液中的固體顆粒尺寸和分布的一種特性。

根據(jù)ISO 4406《液壓傳動·油液污染度·固體顆粒污染等級代號》規(guī)定，將單位體積油液中的顆粒數(shù)分成28個等級，如下所示：

表1 代碼確定

那么如何評價油液的清潔度水平呢？標(biāo)準(zhǔn)中給出了規(guī)定：通過油液中4μm，6μm，14μm這三種尺寸的固體顆粒污染物的數(shù)量來表示油液的清潔度。即以≥4μm的顆粒數(shù)、≥6μm的顆粒數(shù)、≥14μm 的顆粒數(shù)，這三個物理量綜合評估油液的清潔度水平。

例如，某個油樣的清潔度為22/18/13，其中22表示油液中≥4μm 的顆粒數(shù)等級為 22，即每毫升的顆粒數(shù)為20000～40000，以此類推，18表示油液中≥6μm的顆粒數(shù)等級為18，13表示油液中≥14μm的顆粒數(shù)等級為13。油液中固體顆粒的尺寸和分布可以通過自動顆粒計數(shù)儀進(jìn)行檢測。

液壓模塊抗污染試驗的油液清潔度水平根據(jù)變速箱在整車中可以到達(dá)的極限來確定，一般來說，是變速箱到達(dá)換油里程時油液的清潔度。

2 液壓模塊抗污染試驗的思路

■ 第一步，配制污染物油液：基于變速箱的極限清潔度配制同樣濃度的污染物油液；

■ 第二步，試驗臺架的搭建：搭建一個可以控制和采集液壓模塊信號的臺架，使用配制好的污染物油液作為臺架循環(huán)油進(jìn)行試驗；

■ 第三步，液壓模塊的抗污染耐久：在高溫下進(jìn)行數(shù)百萬次的耐久循環(huán)，保證液壓模塊的所有液壓閥均參與動作；

■ 第四步，液壓模塊復(fù)測：對抗污染耐久后的液壓模塊進(jìn)行性能測試。

3 液壓模塊抗污染試驗的過程

3.1 配制污染物油液

變速箱油液的清潔度隨著整車的里程增加，會越來越差，當(dāng)油品達(dá)到換油里程時，清潔度會達(dá)到一個極限值，這個極限值即為抗污染試驗所用油液的清潔度水平。

通過在油液中加入試驗專用的污染物顆粒，并借助自動顆粒計數(shù)儀檢測油液的清潔度，配制試驗所需要的污染物油液，步驟如下所示：

1）啟動自動顆粒計數(shù)儀，連接好管路，使用石油醚先將設(shè)備清洗一遍，保證儀器內(nèi)部無其他污染物干擾；

2）取變速箱新油50mL，進(jìn)行2次沖洗和3次測試，每次10mL，記錄并打印測試結(jié)果；

3）另取變速箱新油50mL，第一次加入污染物顆粒，第一次污染物顆粒的加入量可根據(jù)計算得出：

a. 根據(jù)所需要的油液污染物清潔度，查表得出即 1 mL油中4μm以上（等效為直徑4μm的球體，顆粒體積根據(jù)球體積計算公式為268μm3）的顆粒數(shù)為n1個；

b. 根據(jù)新油的清潔度測試結(jié)果，同樣查表得出1 mL油中4μm以上（等效體積為268μm3）的顆粒數(shù)為n2個；

c. 兩者相差污染物顆粒數(shù)為 n2-n1個，總體積為268*(n2-n1)μm3，污染物顆粒密度為ρ，則1mL油液中需要添加的污染物重量為：

d. 新油共50mL，共需要添加污染物重量為

4）將加入污染物的油液搖勻，同樣進(jìn)行 2次沖洗和 3次測試，每次10mL，記錄并打印測試結(jié)果；

5）對比所需要的污染物油液清潔度，根據(jù)對比結(jié)果進(jìn)行下一次配制，如果偏低則適量增加污染物量，如果偏高則適量減少污染物量，直至配制出需要的污染物油液清潔度；

6）根據(jù)配制的結(jié)果，在臺架中按比例添加污染物顆粒，試運轉(zhuǎn)后再取油樣檢測油液清潔度，確保臺架中的油液清潔度與所需要的污染物清潔度一致。

圖1 自動顆粒計數(shù)儀

3.2 試驗臺架的搭建

圖2 抗污染試驗臺架

選擇或搭建試驗臺架，并將配制的污染油注入臺架，臺架要滿足以下要求：

√ 可對液壓模塊進(jìn)行簡單的性能檢測，包括主壓力及各支路PI的測試；

√ 可采集壓力、電流及溫度信號；

√ 可對液壓模塊的電磁閥電流信號進(jìn)行控制。

3.3 液壓模塊的抗污染耐久

考慮到變速箱中的實際工況，試驗溫度設(shè)置為90℃。在變速箱油液極限清潔度的工況下，開始液壓模塊的抗污染耐久試驗，要求液壓模塊內(nèi)所有電磁閥 2s內(nèi)均動作一次，每2s一個循環(huán)，總計運行400萬次循環(huán)。如下圖所示分別為主壓力調(diào)節(jié)電磁閥（MPCV）以及離合器冷卻流量調(diào)節(jié)電磁閥（COFCV）的循環(huán)工況：

圖3 MPCV電磁閥循環(huán)工況

圖4 COFCV電磁閥循環(huán)工況

過程中每隔1小時檢測一次電流和壓力值，每50萬次循環(huán)后進(jìn)行一次PI測試，關(guān)注液壓模塊是否提前失效。

3.4 液壓模塊性能測試

對抗污染試驗后的模塊進(jìn)行性能測試。若試驗后的液壓模塊仍然滿足設(shè)計要求，則抗污染試驗通過；若試驗不通過，則需要通過以下幾個方面進(jìn)行排查和解決：

■ 排查試驗過程是否存在其他因素的影響導(dǎo)致試驗結(jié)果的偏差；

■ 提高液壓模塊，尤其是電磁閥的抗污染能力；

■ 提高液壓系統(tǒng)的過濾能力；

■ 齒軸、同步器等運動副通過使用耐磨材料、增強潤滑等方式，減小磨損，從而提高變速箱油液的清潔度；

4 總結(jié)

液壓模塊的抗污染試驗，考察的是液壓模塊在極限清潔度油液下長期工作的能力，是液壓模塊設(shè)計驗證過程中一項不可或缺的試驗。如果試驗不通過，可能會造成液壓模塊的提前失效。本文闡述了液壓模塊抗污染試驗的過程和方法，對液壓模塊的可靠性試驗驗證具有重要意義。

[1] 范存德.液壓技術(shù)手冊.[M].1版.沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2004.5.

[2] ISO 4406-1999.液壓油液固體顆粒污染物水平的測定方法.

[3] ISO 16232-10.道路車輛液壓油路元件清潔度表達(dá)方式.