Файл: Топливо и смазочные материалы.pdf

109 вырыванию металла из зоны контакта) свойствами; хорошей термоокислительной стабильностью;
3. способностью предотвращать коррозионно-механический и водородный износ;
4. стойкостью к образованию эмульсий с водой;
5. высокой физической стабильностью в условиях длительного хранения;
6. минимальным воздействием на резинотехнические и уплотнительные материалы, лаки, краски и пластмассы.
Общим требованием для всех трансмиссионных масел является надежное разделение контактирующих зубьев шестерен, защита поверхностей от износа, снижение потерь на трение.
6.3 ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЕЛ
Процессы, происходящие в агрегатах трансмиссии автомобиля при их работе несколько отличаются от характера процессов, происходящих в двигателях внутреннего сгорания. Так, максимальная температура поверхностей трения деталей трансмиссии, как правило, не превышает
300 °С, однако контактные напряжения достигают 2000 МПа, а в гипоидных передачах — 4000 МПа. Поэтому физико-химические и эксплуатационные свойства трансмиссионных масел должны в полной мере гарантировать долговечную и надежную работу агрегатов трансмиссии автомобиля. Физико-химические и эксплуатационные свойства трансмиссионных масел отечественного производства приведены в таблице 27.
Для обеспечения меньшей интенсивности изнашивания высоконагруженных зубчатых передач трансмиссионные масла должны обладать также хорошими смазочными свойствами. Смазывающая способность (маслянистость) трансмиссионных масел зависит от их состава, определяемого методом их получения: смешением маловязких масел с остаточными маслами или с экстрактом (смолкой).
Повышению смазочных свойств трансмиссионных масел способствует также добавление антифрикционных, противоизносных и противозадирных присадок.
Антифрикционные присадки, в состав которых входят вещества, обладающие поверхностной активностью (животные или растительные жиры, жирные кислоты, мыла жирных кислот и т.п.) предназначены для снижения или стабилизации коэффициента трения соприкасающихся поверхностей.
Противоизносные присадки применяют для предотвращения

110 интенсивного изнашивания трущихся поверхностей при нормальных режимах трения, когда сохраняется масляная пленка.
Противозадирные присадки снижают интенсивность изнашивания и предотвращают заедание трущихся поверхностей, образуя на них тонкие пленки, изолирующие детали и препятствующие свариванию и заеданию зубьев шестерен при сверхвысоких нагрузках, когда
Таблица 27
Характеристика отечественных трансмиссионных масел
Наименование показателей
Общего назначения для цилиндрических, конических, спирально-конических и червячных передач
Универсальные Для гипоидных передач грузовых автомобилей
ТМ-2-
18
ТМ-3-
9
ТМ-3-
18
ТМ-3-
18
ТМ-5-
18
ТМ-5-
12
ТМ-4-
18
ТМ-
4-9
Вязкость кинема- тическая, мм
2
/с: при
100 0
С при 50 0
С
Не менее
15 130-140
Не менее
10 14-16 130-
140
Не менее
15 95-105
Не менее
17,5 110-
120
Не менее
17,5
Не менее
14 95-105 9
35-40
Индекс вязкости, не менее
80 90 80 90 100 140 90 120
Температура вспышки,
0
С, не ниже
180 128 180 180 200 180 160
Температура застывания,
0
С, не выше
-18
-40
-20
-25
-25
-40
-50
-20
Эксплуатация при температуре,
0
С, не ниже
-25
-25
-30
-30
-20
Содержание активных элементов, %: кальций
Фосфор цинк хлор сера
-
0,06 0,05
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1,2-1,9 1,2-1,9
-
0,1
-
-
2,7-3,0
-
0,1
-
-
2,4-3,0
-
-
-
0,5
-
-
-
-
2,8
-

111 суммарное
0,11 2,8-3,1 2,5-3,1 0,5 2,8
Класс вязкости пo SAE
90 75W
90 90 90 80W/
85 90W
75W
Группа свойств по API
GL-2
GL-4 GL-4
GL-4
GL-5
GL-5
GL-4 GL-4 граничный слой смазочного слоя разрушается из-за чрезмерного выделения тепла в зоне трения.
Смазочные свойства трансмиссионных масел улучшают добавлением в них присадок, в которые входят: органические вещества
(серо-, фосфор-, галоид- и азотсодержащие соединения); металлорганические соединения свинца, цинка, алюминия, молибдена, вольфрама и др.; сложные соединения (в их молекуле содержится одновременно несколько активных элементов, например, сера, хлор, фосфор), эффективность которых зависит от их активности и концентрации в масле.
Смазывающую способность, противозадирные и противоизносные свойства трансмиссионных масел оценивают при испытаниях на машинах трения.
Вязкостно-температурные свойства относятся к важнейшим характеристикам масел, определяющим возможность их применения на автомобилях.
Значения температуры и вязкости масла влияют на: способность бесперебойно смазывать трущиеся поверхности деталей трансмиссии; возможность начала движения автомобиля при низких температурах окружающей среды, когда масло имеет ее температуру; мощностные показатели агрегатов трансмиссии. Например, при изменении вязкости трансмиссионного масла с 5 мм
2
/с при температуре 100 °С до 30 мм
2
/с в условиях городского режима движения автомобиля КПД трансмиссии снижается почти на 2 %, кроме того, по мере снижения температуры масла резко возрастает сила сопротивления вращению деталей трансмиссии.
Вязкостно-температурные свойства масел характеризуют к тому же минимальную температуру окружающего воздуха, при которой возможно трогание автомобиля с места (начало движения).
Вязкость масла значительно влияет на условия смазки в зоне контакта деталей. Такие характеристики, как скорость скольжения (от

112 1,5 до 25 м/с) и удельные нагрузки на поверхности зубьев (от 500 до
4000 МПа по линии контакта) определяют возможность применения масла в передаче того или иного типа по показателям вязкости. Так, например, при резком увеличении вязкости масла при указанных нагрузках в зоне контакта условия смазки ухудшаются.
Нижний допустимый уровень вязкости масла — 5 мм
2
/с при достаточно надежном уплотнении картеров редукторов. Вязкость при эксплуатационной температуре на установившемся рабочем режиме должна быть достаточной для предотвращения износа при больших контактных нагрузках.
Предельно допустимое значение вязкости (300-600 Па с в зависимости от колесной формулы автомобиля) определяется величиной вязкости при минимальной рабочей температуре, допускающей свободное трогание автомобиля без ущерба для зубчатых передач и подшипников и без предварительного подогрева масла в агрегатах.
Применение масел с оптимальными температурными значениями вязкости снижает гидравлические потери, повышает КПД трансмиссии автомобилей, что обеспечивает меньший расход топлива.
В случаях, когда вязкость несколько больше, возможны повреждения деталей сцепления, коробки передач при трогании автомобиля, а при значительном превышении неизбежны поломки дета- лей и агрегатов.
Для достижения необходимой вязкости масел при низких температурах окружающего воздуха в случаях отсутствия зимних или арктических сортов в имеющиеся масла допускается добавлять зимнее или арктическое дизельное топливо в соотношениях, указанных в таблице 28. Благодаря наличию в трансмиссионном масле большого количества противоизносных, противозадирных и других присадок при добавлении в него 20 % дизельного топлива эксплуатационные свойства масла (в том числе и смазывающие) практически не ухудшаются.
Температура масла в агрегатах трансмиссии колеблется в широких пределах, что значительно влияет на интенсивность изнашивания
(истирания) зубьев шестерен. Так, при понижении температуры с +20 0
С до -20 0
С интенсивность истирания возрастает в 2 раза, а при температуре до -30 °С — в 4 раза. С повышением температуры интенсивность истирания замедляется и при температуре масла +70-80 0
С и воздуха +20-40 °С стабилизируется.
При оценке температурного режима работы масла в зубчатых передачах определяют минимальную, максимальную и среднеэксплуатационную температуры. Минимальная температура

113 характерна для момента начала работы передачи после длительного перерыва. Она равна, как правило, наиболее низкой температуре окружающего воздуха. Максимальная температура устанавливается при экстремальных для данной передачи условиях работы. Как правило, это режимы работы при передаче максимального крутящего момента. За среднеэксплуатационную температуру принимают наиболее вероятную во время эксплуатации передачи температуру. В значительной степени она определяется температурой окружающего воздуха, вязкостью масла, его уровнем в картере передачи и другими эксплуатационными условиями (например, величиной передаваемого агрегатом трансмиссии крутящего момента).
Таблица 28
Рекомендации по применению отечественных трансмиссионных масел
при низких температурах
Марка масла
Температура, С, при которой возможна свободное трогание автомобиля, не ниже
Стандартное масло
При добавлении зимнего или арктического дизельного топлива по ГОСТ 305-82, %
5 10 15 20
ТМ-5-12рк
-55
-
-
-
-
ТМ-4-9
-50
-
-
-
-
ТМ-3-9
-45
-50
-55
-
-
ТМ-3-18
-30
-40
-45
-50
-55
ТМ-3-18
-25
-30
-35
-40
-50
ТМ-4-18
-30
-40
-45
-50
-55
ТМ-5-18
-30
-40
-45
-50
-55
Для получения масел с пологой вязкостно-температурной кривой в них добавляют загущающие присадки в виде полимеров
(полиизобутилен или полимета-крилат). Вязкость масел с такими присадками снижается, что связано с механическим разрушением
(деструкцией) полимера. Независимо от условий эксплуатации автомобилей вязкость не должна снижаться более чем на 30 процентов.
Термоокислительную стабильность трансмиссионных масел оценивают на приборе типа ДК-2-НАМИ.
Термоокислительные процессы в результате каталитического действия наиболее активно протекают на деталях из меди, свинца, их сплавов, железа.
При обволакивании металлических деталей агрегатов трансмиссии

114 продуктами окисления роль металла как катализатора сводится к нулю.
Температура является самым эффективным ускорителем процесса окисления масла. Так, при ее увеличении со 140 °С до 160 °С содержание нерастворимого осадка в масле возрастаете 0,05 до 0,19 %, вязкость (по сравнению с ее величиной при 100 °С) — с 3 до 5 %, а показатель коррозии медной пластинки — с 53 до 480 г/м
2
Окисление масла, интенсивно разогревающегося в процессе работы в агрегатах трансмиссии, вызывает изменение его физико-химических и эксплуатационных свойств. Свойства присадок, добавляемых в основу масла, также влияют на показатели температурной окисляемомости.
Противокоррозионными свойствами трансмиссионное масло должно обладать для уменьшения коррозионных процессов, которые объективно протекают на поверхностях деталей.
Детали агрегатов трансмиссии автомобилей, изготовленные из цветных металлов, металлокерамики на медной основе, сплавов, содержащих олово, активно корродируют в результате химического взаимодействия с кислыми продуктами (образующимися в процессе окисления). Коррозию медных деталей вызывают также входящие в состав трансмиссионных масел противозадирные и противоизносные присадки, отличающиеся высокой химической стабильностью. По- вышенные рабочие температуры масел усиливают коррозионные процессы.
Для предупреждения или уменьшения коррозионных процессов в масла добавляют присадки. Механизм действия противокоррозионных присадок основывается на их способности создавать на поверхности металла защитные пленки, которые исключают прямой контакт с ними агрессивных соединений и одновременно пассивируют металлическую поверхность. Это исключает действие металла как катализаторов окисления масла и накопления в нем агрессивных соединений.
Ввиду того, что противоокислительные и моющие (дис- пергирующие) присадки замедляют процессы окисления (благодаря снижению концентрации в масле агрессивных продуктов) или нейтрализуют уже образовавшиеся кислые вещества, их можно рассматривать и как противокоррозионные.
Защитные свойства масла обеспечиваются путем введения в них защитных присадок или, как их еще называют, ингибиторов коррозии.
Концентрация воды в трансмиссионных маслах во время эксплуатации автомобилей может достигать 8 процентов. Обводнение масла происходит из-за проникновения во внутренние полости картера через уплотнения и сапун воздуха, содержащего пары воды, а также при негерметичности системы охлаждения редукторов. Влага привносит в

115 масло неорганические соли и коррозионно-агрессивные компоненты
(подобные могут образовываться также и в процессе старения масла).
Кроме того, вода выполняет также и функции электролита, проводяще- го электрический ток, а потому становится причиной возникновения электрохимической коррозии.
Ингибиторы коррозии вытесняют влагу и другие электролиты с поверхности металла и создают на ней прочную адсорбционную или хемосорбционную пленку. Таким образом, исключается контакт металла деталей с агрессивной средой.
Отличие защитных присадок от противокоррозионных состоит в их устойчивости к действию не только органических кислот, но и воды.
Рекомендации по применению отечественных трансмиссионных масел по типам передач, группам автомобилей, условиям эксплуатации, а также возможным отечественным заменителям указаны в таблице 29.
Таблица 29
Рекомендации по применению отечественных трансмиссионных масел
Марка масла
Возможные заменители
Тип масла, рекомендуемая область применения
ТМ-2-
18
ТМ-3-18
Прямозубые и червячные передачи; всесезонное, работоспособно до -20 0
С
ТМ-3-
18
ТМ-5-12В,
ТМ-5-12рк
Прямозубые, спирально-конические и червячные передачи; всесезонное, работоспособно до -25 0
С
ТМ-3-9 ТМ-5-12В,
ТМ-5-12рк
В агрегатах трансмиссии автомобилей при температуре воздуха до -45 0
С; всесезонное для северных районов, зимний сорт для северной полосы
ТМ-5-
12
Всесезонное для холодной климатической зоны и зимнее для средней полосы.
Масло универсальное.
Температурный диапазон работоспособности масла от -40 0
С до 140 0
С
ТМ-4-
18
ТМ-5-18, ТМ-
5-12В, ТМ-5-
12рк
Гипоидные передачи грузовых автомобилей, всесезонное для умеренной климатической зоны, работоспособно до -30 0
С
ТМ-5-
18
ТМ-5-12В,
ТМ-5-12рк
Агрегаты трансмиссии с гипоидными передачами, коробки передач и рулевое управление легковых автомобилей; всесезонное, работоспособно до -30 0
С
ТМ-4-9 ТМ-5-12В,
ТМ-5-12рк
Агрегаты трансмиссии автотракторной техники, в том числе с гипоидными главными передачами при эксплуатации в холодной климатической

116 зоне до температуры -50 0
С
Для улучшения качества трансмиссионных масел в них вводят, кроме проти-возадирных, противоизносных и противоокислительных присадок, еще и моющие
(диспергирующие), депрессорные, деэмульгирующие, противопенные, антисептические и ряд других присадок. В таблице 30 приведены потребительские свойства некоторых присадок и добавок в трансмиссионные масла с целью улуч- шения их эксплуатационных свойств.
Важнейшее требование к присадкам и добавкам, как и к другим компонентам, входящим в состав трансмиссионных масел, состоит в создании с их основой физически стабильных смесей. Выпадение в осадок и расслаивание присадок должны быть исключены.
Таблица 30
Потребительские свойства присадок и добавок к трансмиссионным
маслам
Наименование препарата
Назначение
Страна, фирма- производитель
Кондиционер для механической трансмиссии серии
Fenom
MANUAL
TRANSMISSION
CONDITIONER
FENOM
Улучшение эксплуатационных характеристик коробок переключения передач, раздаточных коробок и главных передач ведущих мостов, в том числе гипоидного типа
Россия,
LT
«Лаборатория
Триботехнологии»
H.P.L.S.
Снижение износов и шума в механических коробках передач, раздаточных коробках и редукторах
Бельгия, Wynn's

117 чем к маслу для механических коробок передач.
Основными функциями масел в ГМП являются: передача мощности от двигателя к ходовой части автомобиля; смазка узлов и деталей коробки переключения передач; циркуляция в системе управления
ГМП; передача энергии для включения фрикционных муфт ГМП; охлаждение деталей узлов и механизмов агрегата.
Средняя температура масла в картере ГМП составляет 80-95 0
С, а в летний период при городском цикле движения — до 150 0
С. Таким образом, ГМП — самый теплонапряженный из всех агрегатов трансмиссии автомобиля. Такая высокая температура масла в ГМП в отличие от механической коробки передач создается главным образом за счет внутреннего трения
(скорость течения масла в гидротрансформаторе достигает 80-100 м/с). Кроме того, в случае, если с двигателя снимается большая мощность, чем это необходимо для преодоления дорожного сопротивления, избыточная мощность расходуется на внутреннее трение масла, что еще больше повышает его температуру.
Высокие скорости движения масла в гидротрансформаторе приводят к его интенсивной аэрации, усиленному пенообразованию, ускоряют окисление масла.
Особенности конструкции ГМП предъявляют к маслу жесткие, порой противоречивые требования (например, повышенная плотность и малая вязкость, малая вязкость и высокие противоизносные свойства, высокие противоизносные свойства и достаточно высокие фрикционные свойства). Основные физико-химические и эксплуатационные свойства масел отечественного производства для гидромеханических передач приведены в таблице 31.
Чтобы обеспечить работу гидротрансформатора с наибольшим
КПД и надежную работу смазываемых деталей масло должно иметь оптимальную вязкость. Повышение вязкости масла из-за понижения его температуры с 90 °С до 30 °С приводит к снижению КПД гидро- трансформатора в среднем на 5-7 %. С другой стороны, для обеспечения наличия на поверхности трения прочной масляной пленки и снижения утечек через уплотнительные устройства масло должно быть относительно вязким. Использование в ГМП масел с вязкостью при температуре 100 °С равной 1,4 мм
2
/с вместо 5,1 мм
2
/с на 6-8 % улучшает динамические характеристики автомобиля, а также способствует экономии топлива. Наибольший КПД гидравлических трансмиссий обеспечивается при вязкости масла не выше 4-5 мм
2
/с при температуре
100 °С.
Противоизносные требования к маслу также весьма высоки.
Большое разнообразие материалов пар трения (сталь — сталь, сталь —