潤滑油對傳動系統(tǒng)效率影響的研究

關(guān)鍵詞：油液粘度;臺架測試;傳動效率;潤滑油;減速器

0 引言

齒輪傳動機構(gòu)是最重要的一種傳動系統(tǒng)，用于傳遞運動和動力。運動和動力的傳遞是在齒輪機構(gòu)中每對齒輪副嚙合齒面的相互作用、相對運動中完成的，其間必然產(chǎn)生摩擦。為避免零件間直接摩擦，需要合適的潤滑劑將工作面隔開，以保持齒輪副的工作效率和延長使用壽命。齒輪傳動中采用需采用齒輪潤滑油進行潤滑。

潤滑油的主要作用有2 個：一是流體動力潤滑和彈性流體動力潤滑;二是邊界潤滑。傳動系統(tǒng)在車輛起動、停車、低速重載荷及沖擊載荷條件下工作時，主要是邊界潤滑;在高速及載荷不高時主要是彈性流體動力潤滑。潤滑油主要作用在每對齒輪副嚙合齒面上和軸承內(nèi)外滾道與滾子之間，保持傳動系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)件在工作溫度下正常運行。

目前車輛傳動系統(tǒng)的齒輪潤滑油型號種類繁多，按潤滑油性能主要分為：普通車輛齒輪油（GL-3）、中負荷車輛齒輪油（GL-4）、重負荷車輛齒輪油（GL-5）、手動變速用油（MT-1）和驅(qū)動橋用油（PG-2）。

車輛齒輪傳動系統(tǒng)潤滑油的特點及性能包括：①抗擦傷、抗磨損、抗疲勞;②抗極壓性、抗熱氧化安定性、抗腐蝕性、抗銹蝕性和抗泡沫性;③流變性、承載性、水解安定性、耐久性和貯存穩(wěn)定性;④具有易在嚙合齒面形成潤滑油膜。

1 試驗樣件性能參數(shù)及測試方法

1.1 樣件性能參數(shù)

某純電動車型（BEV）使用的傳動機構(gòu)——單擋減速器（GRS-01），參數(shù)如表1 所示。

1.2 試驗與測試方法

臺架測試設(shè)備要求三電機三軸臺架試驗，首先將樣件按磨合工況進行磨合試驗，然后按效率測試工況進行臺架測試。

磨合工況：輸入扭矩60±5 N · m，輸入轉(zhuǎn)速2 400±10 r/min，正轉(zhuǎn)1 h，反轉(zhuǎn)0.5 h。

傳動效率測試條件：減速器正轉(zhuǎn)，分別加注潤滑油X 和潤滑油Y， 加注油量1.7±0.1 L， 并分別在油溫-17±7.5 ℃、20±7.5℃和80±7.5℃進行效率測試。

2 試驗結(jié)果

2.1 磨合結(jié)果

樣機加注1.7 L 潤滑油后按磨合工況進行試驗，試驗過程中未發(fā)現(xiàn)軸承卡滯、傳動異響，無滲漏油等異常，試驗結(jié)束后各密封結(jié)合面、通氣閥和油封位置均無異物。

2.2 傳動效率測試結(jié)果

（1）樣件加注潤滑油X，在-17℃下傳動效率見圖1 ;在20℃下傳動效率見圖2 ;在80℃下傳動效率見圖3。

（2）樣件加注潤滑油Y，在-17℃下傳動效率見圖4 ;在20℃下傳動效率見圖5 ;在80℃下傳動效率見圖6。

2.3 試驗數(shù)據(jù)分析

通過潤滑油X 和潤滑油Y 傳動效率測試數(shù)據(jù)得出如下結(jié)論：在不同油溫下平均傳動效率會有差異，具體如下。

（1） 在低溫-17±5 ℃ 時， 潤滑油X 的平均傳動效率為93.73%，潤滑油Y 的平均傳動效率為94.81%，潤滑油Y 相對于X 平均傳動效率提升1.08%。

（2）在常溫2 0 ± 5 ℃ 時， 潤滑油X 的平均傳動效率為95.87%，潤滑油Y 的平均傳動效率為96.30%，潤滑油Y 相對于X 的平均傳動效率提升0.43%。

（3） 在油溫80±5 ℃ 時， 潤滑油X 的平均傳動效率為96.40%，潤滑油Y 的平均傳動效率為96.25%，潤滑油Y 相對于X 的平均傳動效率下降0.15%。

潤滑油X 和潤滑油Y 的具體性能參數(shù)如表2。

通過對減速器傳動效率的測試數(shù)據(jù)說明：①在低溫-17±5℃和常溫20±5℃時，油液的粘度越低，傳動效率越高;②在油溫80±5℃時，油液粘度值越低，效率降低，說明油膜建立抗磨性變差，導致傳動效率減低。

3 試驗結(jié)論

（1）潤滑油的粘度對傳動系統(tǒng)的效率有影響。

（2）不同溫度下同種潤滑油對傳動系統(tǒng)的效率影響不同，潤滑油X 在油溫80 ℃ 時比-17 ℃ 時的平均傳動效率提升約2.67% ;潤滑油Y 在油溫80℃時比-17℃時的平均傳動效率提升約1.44%， 但傳動效率最高點在油溫約20℃時，平均效率能達到96.30%。

（3）傳動系統(tǒng)常用油溫在80±10℃，故選擇合適的潤滑油型號才能滿足最好的使用性能要求。并不是潤滑油粘度越低傳動效率越高，要同步考慮車輛使用工況條件，綜合評估后再來選定潤滑油品。

（4）潤滑油對傳動系統(tǒng)有影響，不僅要考慮傳動效率，同步要兼顧到齒輪和軸承的使用壽命，以及減速器的NVH 水平。使用粘度高的潤滑油時，NVH 會下降2 ～ 3 dB，傳動效率會在某些工況下下降0.43% ～ 1.08%。粘度高的潤滑油在80℃時形成的油膜更好，對齒軸延長壽命更有益。