汽車齒輪油對驅(qū)動橋空載扭矩的影響研究

惠耀兵 王棟棟

摘 要：汽車齒輪油用于各種齒輪傳動裝置，在汽車上應(yīng)用極為廣泛，其性能直接或間接地影響整車的動力性及經(jīng)濟(jì)性。研究采用空載扭矩對比試驗(yàn)方法對汽車齒輪油對驅(qū)動橋空載扭矩的影響進(jìn)行研究，對5種不同的汽車齒輪油進(jìn)行驅(qū)動橋空載扭矩分析，以找到影響驅(qū)動橋空載扭矩的關(guān)鍵因素，為汽車齒輪油的選型優(yōu)化提供有效的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：汽車齒輪油;空載扭矩

中圖分類號：U473? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）17-103-03

Research on the Influence Automobile Gear Oil on No-load Torque of Drive Axle

Hui Yaobing， Wang Dongdong

（ Shaanxi Heavy Duty Vehicle Co.， LTD.， Shaanxi Xi'an 710200 ）

Abstract： Automobile gear oil used for various gear transmission device， is widely applied in the car， its performance directly or indirectly influence the vehicle performance and fuel economy. We adopt the no-load torque contrast test of automobile gear oil to study the influence of the drive axle no-load torque of 5 different kinds of automobile gear oil drive axle no-load torque analysis， in order to find the key factors influencing the no-load torque drive axle， provide effective basis for optimization in the selection of automobile gear oil.

Keywords： Automobile gear oil; No-load torque

CLC NO.： U473? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）17-103-03

1 引言

汽車齒輪油是保證變速器、驅(qū)動橋等具有齒輪傳動結(jié)構(gòu)的部件可靠運(yùn)行的重要物質(zhì)，其主要作用是潤滑齒輪，保護(hù)齒輪，還能起到減磨、冷卻、防銹、清洗、降噪等作用[1]。如果汽車齒輪油選型不當(dāng)，輕則導(dǎo)致汽車動力性及經(jīng)濟(jì)性性能下降，重則導(dǎo)致變速器、驅(qū)動橋等部件磨損、燒蝕等高危故障。為分析汽車齒輪油對驅(qū)動橋空載扭矩的影響，擬采用空載扭矩對比試驗(yàn)方法進(jìn)行研究，以找到影響驅(qū)動橋空載扭矩的關(guān)鍵因素，為汽車齒輪油的選型優(yōu)化提供有效的依據(jù)。

驅(qū)動橋空載扭矩是指驅(qū)動橋在無任何負(fù)載情況下達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速時(shí)的扭矩，此時(shí)的驅(qū)動橋空載扭矩對應(yīng)的功率即為驅(qū)動橋空載功率。

2 試驗(yàn)樣品

試驗(yàn)樣品由5種不同品牌的汽車齒輪油組成，樣品信息詳見表1，其中汽車齒輪油A、B、C、D使用環(huán)境溫度為-25℃～49℃，汽車齒輪油E使用環(huán)境溫度為-15℃～49℃且運(yùn)動黏度[2]比A-D大，均適用于齒面壓力高、齒面滑動大、接觸壓力大的齒輪傳動部件[1]。

3 試驗(yàn)方法

在常溫下，將試驗(yàn)樣品依次加注至某型驅(qū)動橋主減速器及輪邊減速器部位，并在更換下一品牌汽車齒輪油時(shí)將上一品牌汽車齒輪油放空，放油量應(yīng)≥95%加油量。然后將某型驅(qū)動橋固定于試驗(yàn)臺架上，將驅(qū)動橋輪轂與電力測功機(jī)連接。

測功機(jī)啟動后在120s內(nèi)將驅(qū)動橋轉(zhuǎn)速升至2000r/min，穩(wěn)定大約5min，在橋殼中部測量最高溫度達(dá)到40℃以上，然后開始降低驅(qū)動橋轉(zhuǎn)速，每隔100r/min測量一次驅(qū)動橋空載扭矩，當(dāng)驅(qū)動橋轉(zhuǎn)速達(dá)到1000r/min時(shí)，再次測量橋殼中部最高溫度。在試驗(yàn)過程中，橋殼中部最高溫度不超過90℃。

驅(qū)動橋空載扭矩試驗(yàn)數(shù)據(jù)詳見表2。

由表2可知，當(dāng)驅(qū)動橋空載轉(zhuǎn)速由1000r/min上升到2000r/min過程中，驅(qū)動橋空載扭矩均呈明顯上升趨勢，其空載扭矩-空載轉(zhuǎn)速曲線如圖1所示。

由表2及圖1可知，汽車齒輪油A-E的驅(qū)動橋空載扭矩增益TZ分別為69.6%、78.8%、66.1%、74.5%、88.5%，汽車齒輪油E的驅(qū)動橋空載扭矩增益明顯比A-D大，說明汽車齒輪油的運(yùn)動黏度與扭矩成正相關(guān)性。

驅(qū)動橋空載扭矩增益TZ的計(jì)算公式如下：

（1）

式中：

TZ為驅(qū)動橋空載扭矩增益（%），Tn為2000r/min時(shí)驅(qū)動橋空載扭矩（N·m）;

T0為1000r/min時(shí)驅(qū)動橋空載扭矩（N·m）。

驅(qū)動橋空載功率計(jì)算公式：

（2）

式中P為驅(qū)動橋空載功率（kW），T為驅(qū)動橋空載扭矩（N·m），N為驅(qū)動橋空載轉(zhuǎn)速（r/min）。

由表3及圖2可知，當(dāng)驅(qū)動橋空載轉(zhuǎn)速由1000r/min上升到2000r/min過程中，驅(qū)動橋空載功率上升趨勢愈發(fā)明顯，其增長趨勢與空載扭矩增長趨勢一致，當(dāng)轉(zhuǎn)速2000r/min時(shí)驅(qū)動橋空載功率基本可達(dá)轉(zhuǎn)速1000r/min時(shí)驅(qū)動橋空載功率的4倍。

驅(qū)動橋空載扭矩轉(zhuǎn)速因子計(jì)算公式如下：

（3）

式中M為驅(qū)動橋空載扭矩轉(zhuǎn)速因子（πN·min）T1～Ti為驅(qū)動橋空載扭矩（N·m），N1～Ni為驅(qū)動橋空載轉(zhuǎn)速（r/min），i為試驗(yàn)次數(shù)。

汽車齒輪油A-E的驅(qū)動橋空載扭矩轉(zhuǎn)速因子分別為0.021πN·min、0.024πN·min、0.025πN·min、0.023πN·min、0.024πN·min，其中齒輪油C的驅(qū)動橋空載扭矩轉(zhuǎn)速因子最大，齒輪油A的驅(qū)動橋空載扭矩轉(zhuǎn)速因子最小，由此可知，齒輪油的驅(qū)動橋空載扭矩轉(zhuǎn)速因子與驅(qū)動橋空載扭矩增益相關(guān)性不大。

4 結(jié)論

通過對5種齒輪油的驅(qū)動橋空載扭矩的對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可知汽車齒輪油E的驅(qū)動橋空載扭矩增益明顯比A-D大，說明汽車齒輪油的運(yùn)動黏度與扭矩成正相關(guān)性，同型號齒輪油的驅(qū)動橋空載扭矩增益差距不大;當(dāng)驅(qū)動橋空載轉(zhuǎn)速由1000r/min上升到2000r/ min過程中，驅(qū)動橋空載功率上升趨勢明顯，其增長趨勢與空載扭矩增長趨勢一致，轉(zhuǎn)速2000r/min時(shí)驅(qū)動橋空載功率可達(dá)轉(zhuǎn)速1000r/min時(shí)驅(qū)動橋空載功率的4倍;齒輪油的驅(qū)動橋空載扭矩轉(zhuǎn)速因子與驅(qū)動橋空載扭矩增益相關(guān)性不大。

參考文獻(xiàn)

[1] 馮大強(qiáng).汽車齒輪油的選擇與使用.駕駛養(yǎng)護(hù).2018.12.

[2] GB13895-2018重負(fù)荷車輛齒輪油（GL-5）.