Свойства трансмиссионных масел, применение

Трансмиссионные масла – это смазочные материалы для защиты вращающихся деталей механизмов, служащих для переноса крутящего момента от двигателя к ведущим колесам автомобиля. Их используют для смазки силовых узлов зубчатых механических передач разного функционального назначения.

Общие сведения

Агрегаты трансмиссий отличаются своими конструктивными особенностями и условиями работы. Для разных типов силовых узлов требуются неодинаковые по своим качествам смазочные материалы.

Сезонные смазки:

• летние;
• зимние;
• всесезонные.

Целевые продукты – вязкие ТМ для отдельных видов передач:

• цилиндрических;
• конических;
• гипоидных.

Существуют также универсальные смазочные материалы, которые могут использоваться во всех типах механических соединений.

С учетом эксплуатационных свойств, трансмиссионное масло можно разделить на 4 категории:

1. Смеси (без модификаторов), используемые в слабонагруженных конических, цилиндрических, зубчатых передачах грузовых и легковых автомобилей, работающих в условиях контактных напряжений до 1000 МПа, с температурой окружающей среды до 90°C.
2. Масла, улучшенные противоизносными присадками. Их рекомендуют применять для зубчатых конических соединений при температуре ≤ 120°C и постоянном воздействии удельных механических нагрузок до 2000 МПа.
3. Система смазок с противозадирными добавками для червячных и спирально–конических передач большегрузного транспорта (нагрузка ≥ 2000 МПа, температура ≥ 120°C).
4. Специальные масляные жидкости для гипоидных конструкций, улучшенные противозадирными и серными модификаторами.

Главной задачей трансмиссионных смесей является устранение трения и последующего износа деталей. Это свойство смазочных материалов называют смазочной способностью, которая должна обеспечиваться вязкостью основы (толщина масляного покрытия) или с помощью модифицирующих присадок.

Модификаторы скапливаются на металлических деталях соприкасающихся пар и упрочняют защитную пленку.

В режиме граничных нагрузок противозадирные и противоизносные присадки, взаимодействуя с трущимися деталями образуют на их поверхности химические соединения (оксиды металлов, сульфиды и др.), характеризующиеся пластичным строением и низким индексом трения.

Присадки

Трансмиссионные составы без модифицирующих присадок не отвечают современным условиям эксплуатации и применяются редко. Они сохраняются лишь для обслуживания узлов и механизмов, работающих на малых оборотах с небольшими механическими нагрузками. Температура масла в этих агрегатах не должна превышать 50–70°C.

Новые смазки – это сложные композитные системы, включающие в себя многокомпонентные добавки и вязкие основы с высокими температурными характеристиками.

Модификаторы трансмиссионных масел должны иметь следующие свойства:

• хорошую растворимость в базовых смесях при любых температурных режимах эксплуатации;
• обладать высокой химической и адсорбционной активностью;
• не растворяться в воде и не поддаваться гидролизу;
• не испаряться из масел в процессе работы двигателя;
• не способствовать коррозии металлических поверхностей;
• не оказывать негативного воздействия на резиновые и полимерные изделия.

Основная часть применяемых модифицирующих присадок – это противоизносные и противозадирные компоненты (5–7%). Часто применяют противопенные и антиокислительные добавки, депрессоры.

Совсем недавно в трансмиссионные жидкости стали вводить антифрикционные модификаторы в виде дисульфида молибдена или высокотемпературных графитовых суспензий. Эти присадки понижают коэффициент трения, уменьшают тепловыделение и повышают выносливость трансмиссий.

Требования

Прогрессирующее улучшение конструкций ходовой части автомобиля привело к увеличению скоростей вращения зубчатых шестерен, повышению удельных механических нагрузок и к расширению температурных диапазонов эксплуатации. Все это предъявляет жесткие требования к качеству современных смазочных материалов.

Основные задачи трансмиссионных смесей:

1. Защитить элементы трансмиссии от преждевременного износа, заклинивания зубчатых шестерен, частичного разрушения поверхностей и других непредвиденных дефектов.
2. Максимально сократить потери энергии от трения в зоне контакта деталей.
3. Способствовать сокращению шума, вибрации, ударных механических нагрузок в период движения автомобиля.
4. Отводить тепло, возникающее в процессе трения шестерен, и обеспечивать высокий показатель КПД зубчатых соединений.
5. Удалять с поверхности трущихся деталей механические взвеси и продукты износа.

Смазочные жидкости должны удовлетворять следующим условиям, это:

• оптимальные противоизносные и противозадирные свойства;
• высокая антиокислительная стабильность;
• положительные вязкостно–температурные характеристики;
• антикоррозионные качества;
• гидрофобность;
• совместимость с резиновыми и синтетическими материалами;
• сохранять свои начальные эксплуатационные качества на протяжении всего срока эксплуатации.

Все эти требования обеспечиваются посредством введения в основы масел модифицирующих присадок:

• депрессорной;
• антиокислительной;
• антипенной;
• противозадирной;
• антикоррозионной;
• противоизносной и др.

Классификация трансмиссионных масел

В России принята сертификация трансмиссионных смазок в соответствии с нормами ГОСТ 17479.2–85. Обозначение марок масел выглядит следующим образом (таблица):

Классическое обозначение складывается из аббревиатуры ТМ и чисел, первая цифра – обозначает группу, а вторая – класс вязкости. Буква «З» в нижнем регистре, размещенная после уровня вязкости, указывает на присутствие в смеси загущающей добавки.

Химические свойства и область применения смазочных материалов позволили их разделить на 5 эксплуатационных групп. Структура жидкостей первой группы не содержит улучшающих добавок.

Пятая группа, наоборот, содержит высокотехнологичные комплексные присадки и может использоваться для смазки разных по своей конструкции узлов трансмиссий (конусных, гипоидных и др).

Зарубежная система предусматривает два способа классификации трансмиссионных смазочных составов – это SAE J–306 и API. Требования стандарта SAE наиболее полно описывают реологические свойства смазок и их граничную вязкость в условиях экстремально низких и высоких температур.

Система API разъясняет назначение и эксплуатационные свойства трансмиссионных масел. Нормы этого документа разделяют смазочные смеси на категории исходя из конструктивных особенностей силовых узлов и технических условий использования механических устройств.

Сравнение между классами вязкости SAE, API и нормами ГОСТ показано в таблице ниже.

Виды трансмиссионных масел

На современном рынке ТМ особенно заметно сокращение выпуска старых проверенных марок, таких как АК–15, Тап–15В, ТС–14,5 и др. Объясняется это снижением числа старых автомобилей. На смену им приходят современные скоростные модели, требующие особого подхода к обслуживанию ходовых узлов.

Существенно изменилось устройство главной передачи, коробки переключения скоростей, рулевого управления. Появление автоматической трансмиссии кардинально изменило представление о ТМ.

Для ее эксплуатации понадобились масла с низким коэффициентом вязкости и дополнительным комплексом модифицирующих присадок. В обиходе стали появляться специальные масляные жидкости, получившие название – Automatic Transmission Fluid (ATF).

Все эти новшества заставили разработчиков искать новые подходы к проектированию составов трансмиссионных масел. Для разных типов автомобилей смазочные жидкости могут отличаться своим химическим составом и разными эксплуатационными характеристиками.

Поэтому при покупке масла для трансмиссии нужно учитывать индивидуальные особенности конструкции, и под каждую модель агрегата выбирать смазку в строгом соответствии рекомендациям завода изготовителя.

Основные критерии выбора

На правильный выбор смазки для трансмиссий влияют следующие факторы:

• конструкция агрегата и компоновка узлов – величина передаваемой мощности, скорость вращения, передаточное число, материал зубчатых шестерен;
• технология изготовления деталей механизмов – точность и класс обработки зубчатых элементов, виды термических процессов, твердость готовой поверхности, скорость износа;
• коробка переключения скоростей – жесткость взаимодействия, возможные температурные деформации, количество масляной жидкости;
• эксплуатационные условия – величина механической нагрузки, скольжения, вибрации, температурные пределы, вязкость, химические свойства, коррозионная стойкость.

Для механической коробки передач

При выборе масла для МКП рядовой покупатель ориентируется на следующие показатели:

• значение вязкости ТМ;
• условия эксплуатации;
• прогнозируемый уровень механических нагрузок;
• наименование и технические характеристики присадок;
• температурный режим.

Для отечественных автомобилей рекомендуется применять жидкости ТМ–4 и ТМ–5 (GL–4/5). Для зарубежных марок – лучше применять импортные сорта масел, указанные в инструкции завода изготовителя.

Для автоматической трансмиссии

Для автоматических коробок переключения скоростей предусмотрены специальные смазочные жидкости – ATF. Свойства этих ТМ кардинально отличаются от технических характеристик масел, используемых для устройств с механикой.

Отличие автоматической трансмиссии от механической состоит в том, что между коленвалом мотора и первичным валом коробки отсутствует жесткая связь. Функции механизма сцепления в этой модификации выполняет гидротрансформатор, где в роли связующего элемента выступает жидкость –ATF.

Она применяется для переноса давления масла, возникающего в случае повышения оборотов двигателя, на фрикционные накладки многодискового сцепления, способствующего включению нужной передачи.

Трансмиссионная смазка для автомата – это жидкость зеленого цвета с низким индексом вязкости. Для улучшения эксплуатационных качеств материала в ее состав вводятся специальные модифицирующие добавки, ограничивающие окисление масляных эмульсий, замедляющие формирование пузырьков воздуха и снижающие коэффициент трения, влияющий на интенсивность износа резиновых уплотнителей.

Применение некондиционных или не соответствующих рекомендациям ТМ приводит к преждевременной поломке агрегата. Признаками некачественной жидкости является нестабильная работа механизма переключения скоростей. Это происходит в случае интенсивного формирования пузырьков воздуха и вспенивания жидкости.

В результате снижается давление в гидротрансформаторе, увеличивается временной диапазон срабатывания блокировочных муфт. Последствием такой работы устройства является пробуксовка фрикционных дисков, и повышенный износ деталей сцепления.

Смазка для гипоидной передачи

Гипоидная передача применяется на легковых и грузовых автомобилях (до 1,5 т). Ее основное назначение – это перераспределение крутящего момента от двигателя на основные узлы трансмиссии.

Основным элементом механизма является редуктор, состоящий из малой и большой конических шестерен. В зависимости от конструктивных особенностей главной передачи он может располагаться в коробке передач или в корпусе заднего дифференциала.

Гипоидные конструкции отличаются бесшумной работой и длительным сроком эксплуатации. Но эти условия будут выполняться только в том случае, если для смазки шестерен будут применяться специальные марки масел:

1. ТСп-14гип – смазка с моющими, противозадирными и противоизносными присадками.
2. ТСгип – смазочная жидкость с серными модификаторами, которые за счет окислительных реакций, протекающих на поверхности деталей, предотвращают заклинивание шестерен редуктора.
3. ТАД-17И – масло с комплексной добавкой, обеспечивающее антиокислительные, противокоррозионные, противозадирные свойства.

Для работы механизмов в зимний период применяют низкотемпературную смазку ТСп-10. Применение такого состава позволяет эксплуатировать технику при температуре до минус 35°C.