覃新傳，覃宇

柳州上汽汽車(chē)變速器有限公司 廣西柳州 545000

汽車(chē)手動(dòng)變速器換擋的原理是：同步環(huán)受到同步器的推動(dòng)使得同步環(huán)錐面與擋位結(jié)合齒錐面產(chǎn)生摩擦力矩，使得同步器與擋位齒轉(zhuǎn)速一致，從而保證同步器與擋位齒平穩(wěn)結(jié)合（見(jiàn)圖1）。齒輪油在錐面上主要起兩個(gè)作用：一是潤(rùn)滑，降低零件磨損；二是散熱，把摩擦產(chǎn)生的熱量帶走，避免零件高溫?zé)g變形。

圖1 變速器換擋結(jié)構(gòu)示意

在變速器制造生產(chǎn)流水線，變速器總成裝配后進(jìn)入總成校驗(yàn)臺(tái)，加油后就馬上開(kāi)起校驗(yàn)。如果不提前浸泡同步環(huán)，這個(gè)時(shí)候的各擋同步環(huán)基本上處于兩種狀態(tài)：一是在油液面以下的，雖然浸在油里面，但浸泡時(shí)間很短導(dǎo)致錐面有空氣未及時(shí)排出，潤(rùn)滑效果不好；二是在油液面以上的，完全沒(méi)有浸泡到油，沒(méi)有潤(rùn)滑可言（見(jiàn)圖2），這種狀態(tài)進(jìn)行校驗(yàn)，會(huì)造成同步環(huán)異常磨損、燒蝕。所以同步環(huán)的預(yù)潤(rùn)滑就顯得很重要，一般采用齒輪油浸泡一定時(shí)長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但需要浸泡多長(zhǎng)時(shí)間合適呢？工程師為了保證潤(rùn)滑效果，堅(jiān)持浸泡時(shí)間越長(zhǎng)越好，顯得謹(jǐn)慎又過(guò)于保守。車(chē)間為保證生產(chǎn)節(jié)拍，認(rèn)為隨便齒輪油里過(guò)一下即可，簡(jiǎn)單快捷但具有風(fēng)險(xiǎn)。各方爭(zhēng)論不休，又無(wú)法拿出理論依據(jù)或者實(shí)踐數(shù)據(jù)。咨詢(xún)同步環(huán)設(shè)計(jì)制造企業(yè)，答復(fù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)需要30min，提前30min浸泡需要提前配送物料、軸系裝配崗位員工提前開(kāi)班，會(huì)增加制造負(fù)擔(dān)。

圖2 變速器油液面示意（綠色劃線）

設(shè)計(jì)試驗(yàn)

為解決以上問(wèn)題，筆者決定通過(guò)做試驗(yàn)找到最合適的浸泡時(shí)間。公司的同步環(huán)根據(jù)工作面數(shù)量，可分為單錐環(huán)、雙錐環(huán)和三錐環(huán)（見(jiàn)圖3～圖5），根據(jù)錐面摩擦層材料又可分為螺紋環(huán)和碳環(huán)（見(jiàn)圖6、圖7）。

圖3 單錐環(huán)

圖4 雙錐環(huán)

圖5 三錐環(huán)

圖6 螺紋環(huán)

圖7 碳環(huán)

浸泡同步環(huán)的本質(zhì)是讓齒輪油粘附在同步環(huán)表面（包括工作錐面），不同的結(jié)構(gòu)、摩擦層材料的同步環(huán)，最大吸油量需要的時(shí)間都不一樣。吸油量W可以通過(guò)稱(chēng)重的方法獲得，與浸泡時(shí)間T對(duì)應(yīng)，如圖8所示，吸油量W隨著時(shí)間T逐漸變大，最終達(dá)到飽和狀態(tài)。最大吸油量Wmax對(duì)應(yīng)的最小時(shí)間就是飽和時(shí)間Tmin，也就是最合適的浸泡時(shí)間。

圖8 吸油量與浸泡時(shí)間曲線

試驗(yàn)過(guò)程

根據(jù)同步環(huán)結(jié)構(gòu)、摩擦材料劃分，公司一共有四類(lèi)同步環(huán)，每一類(lèi)同步環(huán)試驗(yàn)結(jié)果可以覆蓋其余同類(lèi)同步環(huán)（見(jiàn)表1）。由于單個(gè)同步環(huán)吸油量較小，采取20個(gè)同步環(huán)為一組，放大數(shù)據(jù)便于統(tǒng)計(jì)。稱(chēng)量設(shè)備采用經(jīng)過(guò)標(biāo)定合格的電子秤，量程20～5000g，實(shí)際標(biāo)尺分度值e=10g，最小刻度值d=1g 。浸泡時(shí)間暫時(shí)定5/10/20/30min，試驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果隨時(shí)調(diào)整浸泡時(shí)間以便找到飽和時(shí)間Tmin。

表1 公司同步環(huán)型號(hào)匯總

為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)過(guò)程需注意以下事項(xiàng)：

1）浸泡過(guò)的同步環(huán)不能重復(fù)做試驗(yàn)，每一批樣品必須使用新的，保證沒(méi)浸過(guò)油和良好的清潔度。

2）整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程，每次瀝干時(shí)間均統(tǒng)一為5min，浸泡時(shí)間和瀝干時(shí)間使用秒表計(jì)時(shí)。

3）抓取同步環(huán)須使用一次性尼龍手套，避免異物粘附到同步環(huán)上。不能使用棉質(zhì)手套，避免同步環(huán)上油被棉質(zhì)手套吸附。

4）同一批零件浸泡前后稱(chēng)重時(shí)，天平托盤(pán)上墊的無(wú)塵紙不允許移動(dòng)變化。

試驗(yàn)過(guò)程如圖9所示，具體步驟為：浸泡前稱(chēng)重→浸泡→瀝干→浸泡后稱(chēng)重→下一組樣本。

圖9 試驗(yàn)過(guò)程

數(shù)據(jù)處理及分析

整理四種類(lèi)型同步環(huán)的試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)（見(jiàn)表2～表5），并做出對(duì)應(yīng)的曲線圖（見(jiàn)圖10～圖13）。

表2 一二擋同步環(huán)（雙錐面、碳層）浸泡試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖10 一二擋同步環(huán)（雙錐面、碳層）浸泡試驗(yàn)曲線

表3 一二擋同步環(huán)（雙錐面、銅螺紋）浸泡試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖11 一二擋同步環(huán)（雙錐面、銅螺紋）浸泡試驗(yàn)曲線

表4 三四擋同步環(huán)（單錐面、碳層）浸泡試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖12 三四擋同步環(huán)（單錐面、碳層）浸泡試驗(yàn)曲線

表5 五擋同步環(huán)（單錐面、銅螺紋）浸泡試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖13 五擋同步環(huán)（單錐面、銅螺紋）浸泡試驗(yàn)曲線

從曲線圖可以找到各類(lèi)型同步環(huán)的最大吸油量Wmax和飽和時(shí)間Tmin，匯總見(jiàn)表6。

表6 同步環(huán)試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總

從匯總表可以看出，單錐面銅螺紋環(huán)的飽和時(shí)間最短，為1min；單錐面碳層環(huán)和雙錐面銅螺紋環(huán)的飽和時(shí)間為3min；雙錐面碳層環(huán)的飽和時(shí)間則需要10min，這些時(shí)間都遠(yuǎn)小于經(jīng)驗(yàn)值（30min）。至此，各方關(guān)于同步環(huán)浸泡時(shí)間的分歧終于可以終止，工藝工程師依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果針對(duì)不同類(lèi)型的同步環(huán)制定不同的浸泡時(shí)間即可。

結(jié)語(yǔ)

以上試驗(yàn)是為了解決變速器制造過(guò)程工藝參數(shù)的制定而做的驗(yàn)證，解決了困擾工藝工程師和工藝執(zhí)行者的問(wèn)題，使得工藝規(guī)范化，減少裝配等待時(shí)間，消除了工廠七大浪費(fèi)中的等待浪費(fèi)。本文驗(yàn)證的同步環(huán)是變速器行業(yè)內(nèi)使用較普遍的結(jié)構(gòu)形式同步環(huán)，所以驗(yàn)證結(jié)果具有較高的參考價(jià)值，如果是其他結(jié)構(gòu)形式的同步環(huán)，驗(yàn)證手法也同樣具有參考價(jià)值。