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重载变速箱同步器齿轮油摩擦特性对比分析研究

张学明  
【摘要】:同步器装置是机械式变速器的重要组成部分,其使用性能与齿轮油密切相关,不良的齿轮油将降低同步器摩擦系数和加剧同步器磨损,最终导致同步器失效,直接影响车辆操纵换挡性能。本文以重载变速箱同步器试验装置为平台,开展同步器齿轮油摩擦性能研究,这对于验证齿轮油与同步器的适应性,提高重载变速箱用油水平和延长重载变速箱使用寿命,具有重要的经济价值和社会效益。 本文主要进行了同步器齿轮油试验方案设计,工况优化以及齿轮油摩擦特性对比试验,制定了判定标准和探索了同步器失效原因等一系列工作。主要研究成果如下: (1)分析了重载车辆变速箱同步器换挡时的工况参数(换挡力为560-1277N,同步环转速为563~2100r·min-1),结合同步器的工作原理,按动能差相等的函数关系将实际工况转化为试验台的试验条件(换挡力为560~1277N,主轴转速为790~1399r·min-1),并设计了试验方案。 (2)按照试验方案在重载变速箱同步器试验台上开展工况优化试验。试验结果表明,随着主轴与输入轴转速差的增大,换挡寿命呈递减趋势;而随着换挡力增大,换挡寿命出现先减小后增大再递减的现象。试验条件最佳范围为换挡力900-1050N,主轴转速950~1100r.min-1。 (3)在最佳工况范围内选取一组工况作为试验条件,对A.B.C.D四种齿轮油开展对比试验。根据试验过程中实时采集的换挡特性曲线,分析了同步器换挡失效过程,发现摩擦力矩随换挡次数的增加不断降低,引起锥体加速度不断减小,锥体转速很难与同步环转速同步。同时结合套在换挡力推动下强行与锥体啮合,产生较大的冲击力矩导致同步器换挡失效。试验结果可见,摩擦副表面的微凸体被磨平,承载面积增大,接触应力减小以及局部温度降低。试验引起滑油劣化以及产生油泥生成物,使得摩擦副表面间的油膜难以破裂,导致摩擦系数与摩擦力矩降低,摩擦力矩下降是同步器失效的根本原因。根据台架试验结果,将换挡寿命、摩擦系数和磨损量3个指标确定为齿轮油摩擦特性的判定标准。四种齿轮油摩擦特性评定排序为BCAD.


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