图1 在小八挡主副箱壳体外表面加一系列薄筋

变速器是轮式装载机底盘传动系统的重要组成部分，随着车辆传动系统传递功率的不断增大，尤其在长期高载的情况下，变速器发热量不断上升，如果这些热量积聚在箱体内不能及时散发将导致变速器过热甚至烧坏内部零件。文章对8JS125T系列（俗称“小八挡”）变速器散热问题进行分析，提出加筋这一解决方案，并通过用户试用对改进方案进行了验证分析。

小八挡双中间轴全同步器变速器是陕西法士特齿轮有限责任公司为适应市场完全自主开发设计的一款新型变速器。它采用双中间轴结构，主副箱组合式设计，主箱前进挡带新型双锥面同步器，副箱带锁环式同步器。在同类型产品中外形尺寸小、重量轻、结构简单、便于维修且性价比高，可广泛运用于客车、重型载货车、工程车辆和各种专用汽车，特别是在农用车市场广受用户好评。

图2 加筋前的小八挡

随着市场用量的不断加大，一些故障也慢慢地显露出来。从服务科的售后服务报告可以看出，在这些故障中，主副箱相关件烧损所占的比例较大。具体形式有：主箱轴承烧损、主箱齿轮烧蚀、副箱齿轮损坏、副箱轴承烧坏以及副箱同步器损坏等。相关零件烧坏的主要原因是由于小八挡外形尺寸小、结构紧凑，在长期高载作用下，主副箱温度快速提升，热量不易散发，导致相关部位零件烧蚀。此外，人为操作不当也会导致副箱同步器和齿轮等损坏。针对小八挡散热问题，本文提出加筋这一解决方案。

改进方案

众所周知，对于铸铁等金属材料类零件来说，表面积越大，散热效果越好。加大变速器的表面积，有两种方式：加大壳体的体积和增加壳体的内外表面面积。考虑到小八档的最大优点在于体积小巧，为了保持这一优点，我们考虑加大小八档主副箱壳体的外表面积，即在外表面加一系列薄筋。筋为细高形状（见图1），这样既可加大壳体的外表面积，增加的重量也最少。筋的厚度和高度如果设计得不合理，反而会出现总体质量增加过大、散热过慢的反效果。因此，增加的筋表面积的大小与筋的重量的平衡也是此方案中的难点。经过反复试验和验证，我们确定了筋的合理尺寸：顶部圆弧R2，高度20mm，拔模角10°。

图3  加筋后的小八挡

方案验证

一、对比分析

我们把加筋前后的小八挡外表面进行对比（见图２、图３）： 

在Pro-E三维软件中，我们对加筋前后小八挡变速器有效外表面积进行分别测量，计算结果为：

其中S%为加筋后增加的表面积百分比，S2为加筋后的有效外表面积，S1为加筋前的有效外表面积。

计算结果显示，加筋后变速器有效外表面积增加了36.2%，而且主要热源部位都布置了散热筋，散热筋分布均匀，间隔合适，这也将极大地提高了变速器的散热性能。另外，加筋后的变速器重量仅增加了2%左右，控制在了一个比较合理的范围内。

二、试验分析

新型壳体装箱后，我们进行了温升试验和用户装车试用跟踪。温升试验结果表明加筋后的小八挡变速器散热效果明显。由于用户试用更具有实际意义，下面我们选取福州某用户小八挡变速器实际使用情况来进行说明。

图4  温升曲线图

1. 试验对象说明

2008年11月8日，据我公司服务部厦门办事处反映，福建省福州市永泰县用户钟某于同年8月25日购买的三台王牌欧虎自卸车（该车采用我公司小八挡变速器），在使用过程中发现其中一台爬坡时变速器发热，高低挡不转换，同时由于小八挡变速器在应用过程中存在发热的普遍现象，我们针对该用户对两台整车（以下称车辆A、车辆B）的实际使用情况进行了跟踪和调查。

此次跟踪的两台整车主要用于向几处隧道工程以及给县内几处建筑工地提供河沙，从运沙点到施工点最远里程53km（记为施工点b），对车辆B跟踪产生的数据记录正是采集于这一施工点；施工点a为海拔最高点，全程48km，而此次服务部反馈回来的出现高低挡不转换的故障车型正是给该施工点运送河沙的车辆，同时，对车辆A的跟踪数据也采集于施工点a。

2. 试验过程描述

（1）路况描述

两个施工点均从同一码头运沙，两个施工点路况的大概描述如表1所示。

由表1可以看出，施工点a的爬坡路段整体坡度较大，前期坡度平缓，后半段转弯较多，坡度上升变化较大，实际行车挡位状态基本为1/3挡；施工点b爬坡路段整体坡度略小，整体弯路较少，坡度变化平稳，实际行车基本在2/4挡间切换。

（2）数据记录

在最初的跟踪方案中，主要对因变速器发生故障而更换总成的车辆A进行换箱前后实际使用情况的对比跟踪。由于用户要求换箱，因此只能对车辆A换箱后的使用情况，以及同一车型配置的车辆B（未换箱）的使用情况进行跟踪对比。车辆A、B的跟踪原始数据记录分别如表2、表3所示。

说明：

① 从开始爬坡起，温度每上升5℃记录一次时间，温度上升和下降到120℃时各单独记录一次（80℃之前略）；

② 由于当时跟踪车辆A采样时车主和驾驶员同在驾驶室，同时比较关切温度的变化，记录不得不相对简略，车辆B只有驾驶员，因此可以记录地较为详细。

（3）结果说明

为了便于比较两台车的温升变化，对时间轴进行简化处理，同时在车辆B的数据表中只抽取每10min温度变化参数，进行对比（如表4所示），根据表4绘制温升曲线图（见图4）。

根据图4，得出如下结论：

①虽然跟踪样车行驶路况有所不同，但换箱后（换为8JS110A，变速器壳带散热筋），在大致相同的爬坡时间内（78/79min），尽管车辆A工矿明显恶劣于车辆B，车辆A的最高温升低于车辆B，这说明新加的散热装置对降低变速器温升有一定作用。从整车下坡温度下降变化趋势来看，加散热筋对变速器快速散热作用明显。

②对比二者的温升曲线，两台车的最高温升十分接近，同时由于工地a的实际路况，车辆A在后半段爬坡单位时间内温度上升变化明显。因此，可以假设车辆A在没有换箱之前行驶在工地a的路段上的实际温升将要明显高于目前的123℃。

③两台整车在全程中油温处于120℃以上的运行时间，最长为43min。这种使用工况对变速器润滑油的过早失效以及变速器本身的使用寿命都有较大影响。

结论

综上所述，加筋后的新壳体具有良好的散热性能，特别是在动态（即车辆处于行驶过程中）工况中，装有新壳体的小八挡变速器散热效果明显，能极大地适应各种工况，受到了用户的一致好评，这为进一步在客车领域中推广小八挡变速器铺平了道路。