温度和扭矩对新能源减速器传递效率的影响

文/孟庆振（安徽星瑞齿轮传动有限公司）

传递效率是减速器最重要的性能指标，对电驱动系统传递效率有着重大影响，且最终表现到整车的续航和能耗上。科技人员通过齿轮精度、轴承阻力、润滑油黏度等各方面对传递效率指标进行不断的优化和提升。本文在基于物理硬件不变的情况下，仅从温度和扭矩的变化，研究传递效率最大化的工况，从而为整车高效发挥电驱动系统性能提供思路。

一、目的

探究润滑油温度和加载扭矩对某新能源减速器传递效率的影响，以便指导整车为延长续航里程，匹配最佳电驱动系统工况。

二、方法

参照《纯电动乘用车用减速器总成技术条件》（QC/T 1022—2015）标准设计试验。试验样品为从产品中随机抽取的1 台减速器，并加注黏度等级为75W/85的齿轮油，采用全面试验的方法，做传递效率对比分析，得到温度和扭矩对传递系统效率的影响。传递效率试验具体如下：

1.试验工况

（1）试验转速：设置500 rpm、6000 rpm、12000 rpm三种转速。

（2）试验扭矩：按额定功率50 kW 计算，且低于减速器最大允许值350 N·m 设置。

（3）试验油温：25℃±2℃、55℃±2℃、85℃±2℃。

（4）试验仅测量正转方向，结合转速、扭矩、油温组合的要求依次测定，结果记录在表1 中。

2.试验结果运用

（1）按所测得的结果绘制出正转在各试验温度下的传递效率- 转速/扭矩曲线图。

（2）减速器综合传递效率取所有检测的传递效率的平均值，按式（1）计算评定。

式中：η为3 种试验转速在3 种扭矩下所测得的传递效率的平均值，即减速器综合传递效率。

三、结果与讨论

1.传递效率试验结果

按照上述试验方法进行试验安排，实施6 次试验。结果如表2 和图1 所示。因为W1下的温度难以控制，所以此温度下的传动效率仅供参考，不再做过多分析。

表2 传递效率实验数据

2.讨论

本讨论仅对试验结果进行数据分析，对于其他差异对试验结果的影响暂不做讨论。

（1）转速500 rpm，扭矩350 N·m 工况下的传递效率分析，结果显示：试验温度为38.8～85.9 ℃时，传递效率整体介于95.40%～96.11%，且各工况下传递效率随着温度上升而逐步下降。

（2）转速6000 rpm，扭矩79.6 N·m 工况下的传递效率分析，结果显示：试验温度在44.4～85.1 ℃，传递效率整体介于95.31%～96.05%，且各工况下传递效率随着温度的上升呈上升趋势。

（3）转速12000 rpm，扭矩39.8 N·m 工况下的传递效率分析，结果显示：试验温度在50.1～87℃时，传递效率整体介于88.47%～89.19%，传递效率随温度上升出现波动，先小幅度降低，再大幅度上升。但相比W1、W2工况，此工况下传递效率较差，效率差距较为明显。

（4）在38.8～52.9 ℃温度工况下的传递效率，随着转速升高，效率下降。

（5）在55 ℃中温工况下的传递效率，在转速升高及扭矩下降的情况下出现下降，尤其是在6000 转以后，下降尤为明显。

（6）在85℃高温工况下的传递效率，在转速升高及扭矩下降的情况下出现整体下降趋势。

在齿轮传递系统中，随着传递扭矩的增大，齿轮和轴承的负载功率的损失增加，导致设备发热异常，加剧设备的功率损失。传递系统的工作温度较高，会引起油品添加剂的氧化失效，导致零件运动接触表面间的油膜厚度过低；若温度进一步升高，零件间的油膜破裂，传递系统就会受到破坏。因此，若油品能够在较恶劣的条件下不发生氧化失效，确保零部件的正常工作，则能够减小扭矩的损失，使系统的工作温度保持正常。因此，减少摩擦和磨损是维持设备正常工作温度和提高效率的主要方式。

四、结论

（1）提出采用不同温度下进行传递效率对比的试验方法，最终得出：当温度为85 ℃，转速为6000 rpm，扭矩为79.6 N·m 时，传递效率最高，为96.05%；当温度为55 ℃左右，转速为500 rpm，扭矩为350 N·m 时，传递效率最低，为88.47%。

（2）减速器传递效率在85℃高温情况下能够保持较高水平。因此，建议整车将减速器运行得最多的工况下的温度，控制在85℃左右。

以上研究成果对控制减速器油温、提升减速器的效率具有重要参考意义。