|
|
|
|
Трансмиссионные масла используют для смазывания зубчатых передач в агрегатах трансмиссии автомобиля (коробке передач, раздаточной коробке, ведущих мостах, в рулевых передачах), а также в гидротрансмиссиях. ГОСТ 23652-79 устанавливает следующие марки трансмиссионных масел: Тэп-15, ТСп-10, ТСп-15к, ТАД-17И, ТС3-9гип. Согласно ГОСТ 17479.2-85 данные трансмиссионные масла обозначаются следующим образом: ТМ-2-18 (Тэп-15), ТМ-3-9(ТСп-10), ТМ-3-18(Тап-15В, ТСп-15к, ТАД-17И), ТМ-3-93 (ТС3-9гип). Кроме того, в соответствии с ТУ 38.101529-75 изготовляется трансмиссионное масло для промышленного оборудования, известное ранее как масло марки «Нигрол», а в соответствии с ТУ 38.101110-81 — масло ТС-14,5. Наряду с этим выпускаются масла для гипоидных передач автомобилей. Масло ТС (ОСТ 3801260-82) используют для смазывания гипоидных передач автомобилей «Москвич, «Волга», «Чайка» и других автомобилей с подобными передачами.
Трансмиссионное масло ТАД 17И — наиболее распространенное трансмиссионное масло для главных гипоидных передач, коробок передач и рулевых механизмов автомобилей ВАЗ-2101-06, Москвич-2140-41, -412, ЗАЗ-968, ЗАЗ-1102-05, ГАЗ-24, ГАЗ-31029 и др. Буква И после обозначения вязкости свидетельствует, что масло имеет присадки (комплексная присадка «Англомол-99» фирмы «Лубризол») обеспечивающие высокие вязкостно-температурные, противоиз-носные и антипенные свойства. Производство комплексной присадки было прекращено, и на смену ТАД-17И пришли минеральные масла нового поколения. Иногда на канистрах с трансмиссионными маслами написано, что данное масло (например, Тап-15В) может применяться взамен ТАД-17И.
Трансмиссионное масло Тап-15В применяется в картерах главных передач (кроме гипоидных), коробок передач, раздаточных коробок, рулевых механизмов автомобилей ЗАЗ-965, ЛуАЗ-968, Москвич-2140, ИЖ-2125, УАЗ-452, ГАЗ-21 «Волга» и др. Буква В обозначает, что масло создано с улучшением свойств ранее выпускаемого масла Тап-15 и является его модификацией. Буква С в маркировке означает, что масло получено из сернистой нефти. Для смазывания гипоидных передач грузовых автомобилей при температурах наружного воздуха до -35 °С используют масло для грузовых автомобилей (ТУ 38.101270-78). Оно вырабатывается на основе базового масла марки ТС-14,5 с добавлением к нему присадок: 2,2% противозадирной, не более 0,35% моющей присадки MACK и 0,007% антипенной ПМС-200А. По условиям применения они сильно отличаются от масел для двигателей и имеют другую масляную основу и соответствующий набор присадок. Получают автомобильные трансмиссионные масла при перегонке мазута. Основными присадками для улучшения свойств трансмиссионных масел являются противопенные и противозадирные. В состав противоизносных и противозадирных присадок входит сера в количестве 1,2-3,6% по массе. Масла с такими присадками предназначены для использования в гипоидных передачах ведущих мостов, имеющих большие удельные нагрузки между зубьями шестерен.
Маркировка трансмиссионного масла составляется из сочетания заглавных букв ТА (трансмиссионные, автомобильные), строчных букв п (присадок) или д (дистилляторное) и числового значения кинематической вязкости в сантис-токсах при температуре 100 °С.
В современных автомобилях используют зубчатые передачи различных типов. Особенно широко распространены винтовые передачи. Преимущество их перед передачами с прямыми зубьями — в большей прочности зубьев шестерен при равных габаритах, плавной и бесшумной работе. Однако к маслам для винтовых шестерен предъявляют более высокие требования, чем к маслам для шестерен с прямыми зубьями, поскольку скорости скольжения в таких передачах больше.
В агрегатах трансмиссии современных машин трансмиссионные масла выполняют следующие функции:
♦ уменьшают износ деталей
♦ снижают потери энергии на внешнее трение
♦ увеличивают теплоотвод от трущихся поверхностей
♦ предохраняют детали и механизмы от коррозии.
Масла для гидромеханических передач выполняют также функцию рабочего тела в гидротурбине, передающей мощность. Учитывая конструктивные особенности и назначение шестеренчатых передач, к маслам могут предъявляться специфические требования. Например, масла для ведущих мостов с фрикционной блокировкой дифференциала должны обладать хорошими фрикционными свойствами, а масла для трансмиссий автомобилей с периодической эксплуатацией — хорошими защитными свойствами и т. п.
Условия, в которых работает масло в шестеренчатой передаче, определяются следующими факторами: температурным режимом, частотой вращения шестерен (скоростью относительного скольжения трущихся поверхностей зубьев), удельным давлением в зоне контакта. Рабочая температура масла в агрегатах трансмиссии меняется в широких пределах — от температуры окружающего воздуха в начале работы даже до 150 °С в процессе работы. В температурном режиме работы зубчатых передач различают следующие характерные температуры: минимальную — в начальный момент работы передачи, равную наиболее низкой температуре окружающего воздуха; максимальную — соответствующую самым экстремальным условиям работы; сред-неэксплуатационную — наиболее вероятную во время работы агрегата изделия или машины.
Минимальная температура масла в агрегатах трансмиссии автомобилей в холодной климатической зоне может достигать -60 °С. Максимальная и сред-неэксплуатационная температура масла зависит от температуры воздуха, условий эксплуатации, вязкости масла и других факторов. Среднеэксплуатаци-онная температура в агрегатах трансмиссии автомобилей обычно составляет 60-90 °С. Фактическая температура масла в зоне контакта зубьев шестерен на 150-200 °С выше температуры масла в объеме. Заметное влияние на температуру оказывает скорость скольжения на поверхности зубьев в зоне их контакта. Скорости скольжения в цилиндрических и конических передачах составляют на входе в зацепление 1,5-3 м/с. В некоторых агрегатах они достигают 9-12 м/с. Для гипоидных передач скорости скольжения достигают 15 м/с и более. В цилиндрических и конических передачах удельные нагрузки в зоне зацепления составляют 0,5-1,5 ГПа, достигая в некоторых случаях 2 ГПа. В гипоидных передачах они в два раза выше. Под действием таких нагрузок условия для гидродинамической смазки ухудшаются.
Трансмиссионные масла характеризуются:
♦ высокими противоизносными, противозадирными и противопиттинговы-
ми свойствами
♦ хорошей термической и термоокислительной стабильностью
♦ способностью защищать смазываемые поверхности от коррозионного воз
действия агрессивных веществ
♦ пологой вязкостно-температурной кривой и сравнительно малой вязкос
тью в области отрицательных температур
♦ стойкостью к пенообразованию
♦ высокой физической стабильностью в условиях применения и длитель
ного хранения
♦ способностью не оказывать вредного воздействия на резиновые уплот-
нительные материалы.
В табл. 1.19 представлены основные физико-химические характеристики некоторых марок российских трансмиссионных масел отечественного производства.
Таблица 1.19. Основные физико-химические характеристики некоторых марок трансмиссионных масел отечественного производства
|
Показатель |
Марка масла | |||||
|
Тэп-15 (ТМ-2-18)** |
ТСп-10* (ТМ-3-9) |
ТС3-9гип (ТМ-3-9,) |
ТАД-17и (ТМ-3-18) |
ТСп-15к* (ТМ-3-18) |
Тап-15В* (ТМ-3-18) | |
|
Вязкость кинематическая при температуре 100 "С— не менее, мм2/с |
15,0±±0,1 |
10,0 |
9,0 |
17,5 |
16 |
15,0±±1 |
|
Индекс вязкости — не менее |
- |
95 |
140 |
100 |
90 |
- |
|
Вязкость динамическая — не более, мПас (при температуре) |
20 (-15 °С) |
300 (-45 °С) |
150 (-45 °С) |
100 (-20 °С) |
75 (-20 °С) |
180 (-20 °С) |
|
Содержание примесей, %: |
|
|
|
|
|
|
|
механических |
0,03 |
0,02 |
0,05 |
- |
0,01 |
0,03 |
|
воды |
Следы |
Следы |
Следы |
Следы |
Следы |
Следы |
|
Температура застывания — ниже, °С |
-18 |
-40 |
-50 |
-25 |
-25 |
-20 |
|
Температура вспышки — выше, °С |
185 |
130 |
160 |
200 |
185 |
185 |
|
Испытания на коррозию пластинок из стали и меди |
Выдерж. |
Выдерж. |
Выдерж. |
Выдерж. |
Выдерж. |
Выдерж. |
|
Смазывающие свойства на ЧШМ: |
|
|
|
|
|
|
|
Из*** |
- |
0,48 |
50 |
58 |
55 |
50 |
|
Ди**** (при температуре 20 °С за 1 ч и нагрузке 392 Н), мм |
0,55 |
0,40 |
0,90 |
0,40 |
0,50 |
- |
Допускается применение смесей трансмиссионных масел Тап-15В, ТСп-15к при температуре ниже-30 °С и ТСп-Юпри температуре ниже -45 °С с зимним (арктическим) дизельным топливом (15-18%) для улучшения низкотемпературных свойств этих масел.
" В скобках указаны обозначения по ГОСТ 17479.2-85.
"* Из — индекс задира. Характеризует противозадирные свойства масел.
*"*Ди — диаметр пятна износа. Характеризует противоизносные свойства масел.
Компоненты трансмиссионных масел
Трансмиссионные масла представляют собой сложную коллоидную систему, включающую две группы компонентов: первая — основа масла, вторая — функциональные присадки для улучшения эксплуатационных свойств масел.
Основой трансмиссионных масел служат высококачественные дистиллят-ные или остаточные минеральные масла, подвергнутые специальной очистке , и депарафинизации, фракции нефти асфальтового основания, высокополимерные соединения и синтетические масла. Однако дистиллятные масла (легкие сорта индустриальных масел, трансформаторные) имеют слишком малую вязкость при высоких температурах, а остаточные масла (МС-20, МК-22, АК-15) — высокую вязкость при низких температурах. Поэтому для получения трансмиссионных масел с необходимыми вязкостно-температурными свойствами используются следующие методы:
♦ смешение высоковязких масел с маловязкими
♦ загущение маловязких масел высокополимерными загущающими при
садками
♦ глубокая очистка масел для удаления из них компонентов с неудовлет
ворительными вязкостно-температурными свойствами.
Наиболее перспективным способом получения трансмиссионных масел с хорошими вязкостно-температурными свойствами является загущение масло-. вязких масел типа АСВ-5, МС-8, И-12А и др. высокополимерными присадками. В качестве загущающих присадок используют главным образом полиизо-бутилены, полиметакрилаты, виниполы и др. После добавления к данным маслам загущающих присадок может быть получено масло, рекомендуемое к применению при самых низких температурах. К числу перспективных относятся синтетические масла (с вязкостью SAE 75W-90 и уровнем качества GL-5 (ТМ-5)). С их помощью реально отдалить сроки капитального ремонта, сэкономить топливо и тем самым избежать лишних затрат, особенно в разветвленной трансмиссии полноприводных машин. Течи, возникающие, например, в редукторах российских автомобилей, при заправке их синтетическими маслами, связаны прежде всего с качеством изготовления самих уплотнителей. Синтетические трансмиссионные масла гораздо предпочтительнее для зимних условий, так как загустевают при значительно более низких температурах, чем минеральные масла. Синтетические масла характеризуются пологой вязкостно-температурной кривой. Для получения таких масел используют синтетические углеводородные масла, сложные эфиры двух основных карбоновых кислот, сложные эфиры многоатомных спиртов, полисилаксановые жидкости и др. Типичное синтетическое масло имеет вязкость 7,1 мм2/с при 100 °С, 22 Пас при -40 °С, температуру вспышки 230 °С, температуру застывания -57 °С. Лишь высокая стоимость синтетических масел сдерживает их применение (в три-четыре раза выше, чем минеральных масел). В целом нежелательно снижать уровень качества масла ниже допустимого: GL-5 для гипоидных передач; GL-4 для редукторов и коробок передач. По существу, синтетических масел может хватить на весь срок службы автомобиля (агрегата), если, конечно не будет утечки масла через сальники. В ряде случаев течь можно устранить присадками с эффектом «Стоп-Ойл». Коль речь зашла о присадках, то максимальный эффект в редукторах с гипоидными парами дают тефлоновые или молибденсодержащие добавки. Возможно также использование чистого измельченного порошка дисульфида молибдена. Названные материалы в какой-то мере снижают риск появления задиров на зубьях. Присадка выручит в критических ситуациях. В случае ремонта в пути, когда специального трансмиссионного масла нет, в коробку передач можно залить обычное моторное масло, смешав его с дисульфидом молибдена.
Присадки чаще всего вводятся в масла при их изготовлении. Применяют антифрикционные, противоизносные, противозадирные, антиокислительные, антикоррозионные, защитные, диспергирующие, противопенные, депрессор-ные и другие типы присадок. В табл. 1.20 представлены группы трансмиссионных масел, различающиеся между собой эксплуатационными свойствами и содержанием присадок.
Таблица 1.20. Группы трансмииссионных масел, различающиеся наличием присадок и эксплуатационными свойствами
|
Группа масла |
Наличие присадок |
Область применения, контактные напряжения, температура масла в объеме |
|
ТМ-1 |
Без присадок |
Прямозубые, конические, спирально-конические и червячные передачи при контактных напряжениях до 600 мПа и температуре в объеме до 90 °С |
|
ТМ-2 |
Противоизносные присадки |
Прямозубые, спирально-конические и червячные передачи до 1200 мПа и температуре в объеме до 120 °С |
|
ТМ-3 |
Противозадирные присадки умеренной эффективности |
Те же передачи, но при контактных напряжениях до 2000 мПа и объемной температуре до 120 "С |
|
ТМ-4 |
Противозадирные присадки высокой эффективности |
Прямозубые спирально-конические передачи, работающие при контактных напряжениях свыше 2000 мПа. Гипоидные передачи, работающие при высокой скорости, низком крутящем моменте и низкой скорости, высоком крутящем моменте и объемной температуре до 130 °С |
|
ТМ-5 |
Противозадирные и противоизносные высокоэффективные присадки и многофункциональные композиции присадок |
Гипоидные передачи, работающие при высокой скорости, ударных нагрузках, высокой скорости, высоком крутящем моменте и контактных напряжениях до 3000 мПа и объемной температуре выше 130 ° С |
Противоизносные и противозадирные присадки трансмиссионных масел
В большинстве случаев используются поверхностно-активные вещества. К ним относятся животные и растительные жиры, жирные кислоты и их эфиры, мыла жирных кислот и др. Эти вещества адсорбируются на поверхностях трения, препятствуя их непосредственному контакту.
Хорошими противоизносными и противозадирными присадками являются серосодержащие соединения: осерненные минеральные масла, олефино-вые полимеры, дисульфиды и полисульфиды и т. п. При повышенных температурах и нагрузках эти соединения взаимодействуют с металлом с возникновением пленки сульфида железа на поверхностях трения, препятствующей износу и задиру.
Противозадирный эффект обеспечивается и при использовании хлорсодер-жащих присадок. К ним относятся гексахлорэтон, хлорированный парафин, ароматические углеводороды, минеральные масла и др. Хлорсодержащие соединения коррозионно-агресивны, особенно при контакте с водой. Хлорсодержащие присадки чаще всего применяют в сочетании с другими присадками, устраняющими этот недостаток. Противозадирный и противоизносный эффекты достигаются также фосфорсодержащими присадками — органическими производными фосфорных и фосфористых кислот, их средними эфирами, солями кислых эфиров и др. Фосфорсодержащие присадки эффективно увеличивают нагрузку заедания трущихся поверхностей при небольших скоростях скольжения. Однако они недостаточно эффективны при высоких скоростях и ударном нагружении.
В товарные масла вводят присадки с несколькими активными элементами (S-Cl, S-P, C1-P). В этом случае действие одного активного элемента при изменении условий трения дополняется действием другого. Трансмиссионные масла длительное время работают при высоких температурах и окисляются, что приводит к изменению их свойств. Для избежания этого, к маслам добавляют антиокислительные присадки. К ним относятся соединения, например, фенолов, соединения, содержащие серу, фосфор, аминные и другие функциональные группы. Для защиты деталей от коррозии в масло добавляют антикоррозионные присадки — соединения, содержащие либо серу, либо фосфор, либо серу и фосфор одновременно, образующие каталитически неактивную пленку на поверхности металла, предохраняющую ее от воздействия продуктов окисления масла.
Для предотвращения ценообразования в масле используются противопен-ные присадки, обычно на основе кремнийорганических соединений. Противо-пенные присадки добавляют к трансмиссионным маслам, в количестве не более 0,001%. Для уменьшения температуры застывания масел и улучшения их текучести при низких температурах применяют депрессорные присадки (по-лиметакрилаты, окисленный потролатум и др.). Эффективность действия этих присадок зависит от химической природы масла, его вязкости, содержания вы-сокозастывающих углеводородов. Присадки могут снизить температуру застывания масла на 5-25 °С. Иногда в одном соединении содержится несколько различных функциональных групп, что делает присадку универсальной. Например, соли кислых эфиров диалкилдитиофосфорной кислоты. Они обладают противоизносными, противозадирными, моющими, антикоррозионными, антиокислительными, депрессорными свойствами.
Классификация и ассортимент трансмиссионных масел
В агрегатах трансмиссии автомобилей применяется широкий ассортимент масел. Согласно ГОСТ 17479.2-85 масла классифицированы по классам (табл. 1.21) и группам в зависимости от их вязкости и эксплуатационных свойств.
Таблица 1.21. Классификация трансмиссионных масел по классам
|
Класс вязкости |
Кинематическая вязкость при температуре 100 °С, мм2/с |
Максимальная температура, при которой динамическая вязкость не превышает 150 Па -с, °С |
|
9 |
6,00-10,99 |
-45 |
|
12 |
11,00-13,99 |
-35 |
|
18 |
14-24,99 |
-18 |
|
34 |
25,00-41,00 |
- |
В зависимости от смазывающих свойств масла делят на пять групп (табл. 1.20). С учетом деления на классы и группы трансмиссионные масла имеют условные обозначения. Например, обозначение ТМ4-10 расшифровывается следующим образом: ТМ — трансмиссионное масло, цифра 4 — группа по эксплуатационным свойствам, цифра 10 — класс вязкости.
Представителями группы ТМ-1 являются нигролы зимний и летний (ТУ 38.101529-75), применяющиеся на старых моделях автомобилей. Нигролы — это неочищенные остатки от прямой перегонки нефти. Они характеризуются неудовлетворительными противоизносными, антиокислительными и низкотемпературными свойствами. К этой группе можно отнести базовые масла (ТБ-20, ТС-14,5), служащие основой для изготовления автомобильных трансмиссионных масел.
К группе ТМ-2 относится масло для коробок передач и рулевого управления — ТС (ОСТ 38.01260-82, прежнее обозначение ГОСТ 4002-53), класс 18. Это масло имеет низкие эксплуатационные свойства, применяется в ограниченных масштабах только на старых моделях легковых автомобилей.
В группу ТМ-3 входят масла ТСп-10, Тап-15В, ТСп-15К, выпускаемые по ГОСТ 23652-79. ТСп-10 применяют для смазывания тяжелонагруженных цилиндрических, конических и спирально-конических передач грузовых автомобилей. Можно применять в качестве зимнего для умеренной климатической зоны и всесезонного для северных районов страны. Тап-15В служит для смазывания тяжелонагруженных цилиндрических, конических и спирально-конических передач грузовых автомобилей. ТСп-15К имеет улучшенные по сравнению с маслом Тап-15В противоизносные, антиокислительные и низкотемпературные свойства. Служит в качестве всесезонного для умеренной климатической зоны. Предназначено для тяжелонагруженных цилиндрических и спирально-конических передач, в том числе большегрузных автомобилей КрАЗ, КамАЗ, УралАЗ.
К группе 4 относятся масла ТСп-14гип (ГОСТ 23652-79), ТС3-9гип (ОСТ 38.101158-78), ТСгип (ОСТ 38.01260-82, прежнее обозначение ГОСТ 4003-53).
ТСп-14гип (класс 18) применяется для гипоидных передач грузовых автомобилей всесезонно в умеренной и жаркой климатической зоне. Обладает высокими противозадирными, но недостаточными антиокислительными и антикоррозионными свойствами. Показатели масла резко ухудшаются при попадании в него воды. В этом случае масло необходимо немедленно заменить.
ТС3-9гип (класс 9) применяется в агрегатах трансмиссии грузовых автомобилей в районах Крайнего Севера при температуре воздуха до -55 °С. Ввиду малой вязкости и ухудшения противоизносных свойств при большой температуре это масло используется только в зимний период. ТСгип предназначено для гипоидных передач старых моделей легковых автомобилей. Ввиду недостаточных низкотемпературных, противоизносных и антиокислительных свойств для новых моделей автомобилей не рекомендуется.
В группу 5 входят масла ТАД-17и (ГОСТ 23652-79) и ТМ5-12рк (ТУ 38.101844-80). ТАД-17и (класс 18) получают смешением остаточного и дистилляторного масел с введением многофункциональной и депресорной присадок. Масло обладает высокими эксплуатационными свойствами, является универсальным и может применяться в тяжелонагруженных цилиндрических, спирально-конических и гипоидных передачах грузовых и легковых автомобилей в умеренной и жаркой климатической зонах.
ТМ5-12рк (класс 12) получают из низкозастывшего масла селективной очистки, загущенного полимерной присадкой, с введением многофункциональной присадки. Масло относится к числу универсальных для эксплуатации и консервации цилиндрических, спирально-конических и гипоидных передач грузовых автомобилей. Предназначено для применения в качестве всесезонного, в первую очередь для эксплуатации в северных районах.
Основным сортом, применяемым для автомобильных гидромеханических коробок передач, является масло марки А (ТУ 38.101179-79). Это масло имеет температуру застывания -40 °С, его применяют всесезонно в умеренной климатической зоне. Для автомобилей, эксплуатируемых в северных районах страны, разработано масло МГТ (ТУ 38.401494-84), которое по эксплуатационным свойствам соответствует маслу марки А, но имеет лучшие низкотемпературные показатели — работоспособно до -50 °С. В гидрообъемных передачах автомобилей, в частности в гидроусилителях рулей, используют масло марки Р, выпускаемое по тем же ТУ, что и масло марки А. Применяется оно в качестве всесезонного в умеренной климатической зоне.
Эксплуатационные свойства трансмиссионных масел
Качество трансмиссионных масел оценивают по результатам их испытаний в лабораторных, стендовых и эксплуатационных условиях. Лабораторными методами определяют физико-химические показатели масел: плотность, кинематическую и динамическую вязкость, температуру вспышки, температуру застывания, термическую стабильность, содержание воды, механических примесей, коррозионное воздействие на медные и стальные пластины, кислотное число и др. Стендовые испытания масел проводят на специальном оборудовании или на агрегатах трансмиссии автомобилей. Этими испытаниями определяют влияние масел на износ и состояние деталей агрегатов при выбранных режимах, соответствующих наиболее напряженным условиям эксплуатации. Испытания на автомобилях проводят для определения влияния масел на надежность работы агрегатов трансмиссии: краткосрочные — серия циклов на режиме «разгон — резкое замедление» для оценки противозадирных свойств масел и длительные — в условиях рядовой эксплуатации.В табл.1.22 показаны основные показатели масел для гидросистем автомобилей. В табл. 1.23 представлены основные физико-химические показатели некоторых марок трансмиссионных масел.
Таблица 1.22. Основные показатели масел для гидросистем автомобилей
|
Показатели |
Для гидротрансформаторов и автомеханических передач |
Для гидроусилителя руля, | |
|
А |
МГТ |
| |
|
Вязкость кинематическая (ммУс) при температуре: |
|
|
|
|
50 °С |
20-30 |
- |
12-14 |
|
100 °С |
- |
6-7 |
- |
|
-20 °С |
2100 |
- |
|
|
Вязкость динамическая при температуре -50 °С -не более, Па с |
- |
400 |
- |
|
Температура вспышки — выше, °С, |
175 |
160 |
163 |
|
Температура застывания - ниже, "С |
-40 |
-55 |
-45 |
|
Испытания на коррозию стальных пластин |
Выдерживает | ||
|
Увеличение массы резины после выдерживания ее в масле в течение 72 ч при температуре 130 °С — не более, %: |
|
|
|
|
марка 81-90 |
2 |
— |
— |
|
марка В-1И |
- |
5,0 |
2,5 |
|
Испытание на вспенивание при температуре 125 °С |
Пена должна исчезать не более чем через 30 с | ||
|
Индекс задира, Из |
- |
40 |
2 |
|
Критическая нагрузка, Н |
720 |
900 |
- |
|
Нагрузка заедания, Н |
2240 |
2000 |
- |
|
Диаметр пятна износа, мм (4 ч, 200 Н) |
0,55 |
0,50 |
- |
Таблица 1.23. Основные физико-химические показатели некоторых марок российских трансмиссионных масел
|
Показатели
|
Группа ТМ-3 |
Группа ТМ-4 |
Групп. iTM-5 | |||||
|
Сп-10 |
ТАп-15В |
ТСп-15 |
ТСп-14гип |
ТС3-9гип |
ТСгип |
ТАД-17и |
ТМ5-12рк | |
|
Вязкость кинематическая при температуре 100 °С, мм2/с |
10 |
15 |
16 |
14 |
9 |
21-32 |
17 |
12 |
|
Вязкость динамическая (Па с) при температурах: -20 °С -30 °С |
10-20 40-100 |
300 2000 |
25 120 |
30-70 180-550 |
1-3 2-9 |
750 3000-10000 |
25-62 130-480 |
- 11 |
|
Температура застывания ниже, °С |
-40 |
-20 |
-25 |
-25 |
-50 |
-20 |
-25 |
|
|
Температура вспышки выше, °С |
128 |
180 |
180 |
180 |
160 |
- |
200 |
180 |
|
Термоокислительная стабильность на приборе Д-НАМИ при температуре 140 °С: увеличение вязкости, % осадок, % |
21,4 0,54 |
21,3 1,40 |
3,8 0,07 |
1,9 0,07 |
1,1 0,20 |
22,2 0,95 |
2,8 0,02 |
0,8 0,07 |
|
Смазывающие свойства на ЧМТ: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
критическая нагрузка сваривания Р, Н |
3500 |
2800 |
3150 |
4640 |
3480 |
7750 |
3750 |
3350 |
|
критическая нагрузка заедания, 1^, Н |
825 |
800 |
1120 |
1235 |
1300 |
1190 |
1250 |
1190 |
|
диаметр пятна износа DH, мм |
0,94 |
0,60 |
0,50 |
0,86 |
0,80 |
0,87 |
0,40 |
0,40 |
АВТОМОБИЛЬНЫЕ МАСЛА, СМАЗКИ, ПРИСАДКИ
Вязкостно-температурные свойства трансмиссионных масел
Важным показателем, характеризующим эксплуатационные свойства масел, является вязкость. От вязкости масла зависят потери энергии на трение в агрегатах трансмиссии. Опыт эксплуатации показывает, что при температуре -10 °С вязкость масла Тап-15В достигает 30Па-с, при этом КПД заднего моста грузового автомобиля, например, ЗИЛ-130 уменьшается до 50%, а расход топлива возрастает в 2 раза по сравнению с нормой. При движении автомобиля температура масел в агрегатах трансмиссии возрастает по сравнению с температурой окружающего воздуха, но в зимний период остается низкой (рис. 1.9).
Интенсивность изменения температуры в агрегатах зависит от режима движения автомобиля и температуры окружающего воздуха. При частых остановках температура резко уменьшается, особенно в зимнее время (рис. 1.9). Температура масла в коробке передач гораздо выше, чем в ведущем мосту, ввиду прогрева от двигателя, а также вследствие более интенсивного охлаждения ведущего моста воздухом при движении автомобиля. Согласно характеристикам трансмиссионных масел, приведенным в табл. 1.19 и 1.23 наилучшие показатели имеют следующие масла: в умеренной климатической зоне — ТСп-15К, Тап-15В и ТАД-17и; в северных районах страны — ТМ5-12рк, ТСп-10 и ТС3-9гип. Применение в агрегатах трансмиссии маловязких масел, не рекомендованных автозаводами, недопустимо, так как может привести к утечкам масла через сальники, повышенному износу деталей и выходу агрегатов трансмиссии из строя. Минимальные значения вязкости масел в агрегатах трансмиссии должны быть в пределах 10-20 мм2/с, что определяется их противоизносными свойствами и способностью сальниковых уплотнителей предотвращать утечку масла. Максимальная вязкость определяется возможностью преодоления сопротивления вращению застывшего масла в агрегатах при трогании автомобиля с места, зависит от конструкции автомобиля и составляет 300-600 Па-с. В табл. 1.24 представлена классификация трансмиссионных масел по SAE в зависимости от вязкостных свойств.
Таблица 1.24. Классификация трансмиссионных масел по SAE в зависимости от вязкостных свойств
|
Класс вязкости |
Максимальная температура, при которой вязкость масла не превышает 150 000 сП, °С |
Кинематическ< температуре ш вязкость при 100 °С, Сет | |
|
мин. |
макс. | ||
|
70W |
-55 |
4Д |
— |
|
75W |
-40 |
4Д |
— |
|
80W |
-26 |
7,0 |
— |
|
85W |
-12 |
11,0 |
— |
|
90 |
— |
13,5 |
24,0 |
|
140 |
— |
24,0 |
41,0 |
|
250 |
— |
41,0 |
— |
СМАЗЫВАЮЩИЕ СВОЙСТВА
Работа шестерен агрегатов трансмиссии происходит в основном в условиях граничного трения, при которых повышается износ зубьев шестерен. Интенсивность изнашивания во многом зависит от смазывающих свойств применяемых масел. Смазывающие свойства — способность масла адсорбироваться на рабочей поверхности с образованием граничного слоя — определяются совокупностью противоизносных, противозадирных и противопиттинговых показателей масла. Смазывающие свойства можно оценивать на четырехшари-ковой машине трения (ЧМТ) по обобщенному показателю индекса, задира И3. Чем больше И3, тем эффективнее смазывающие свойства масла. При оценке противоизносных и противозадирных свойств принимают во внимание критическую нагрузку заедания Рк и сваривания шаров Р, а также диаметр пятки износа D .
Величина Р характеризует нагрузку, при которой разрушается масляная пленка в зоне контакта, Р — нагрузку, при которой происходит задир шаров, D — износ шаров после одного часа испытаний.
Наиболее высокие требования по противозадирным свойствам предъявляются к маслам для гипоидных передач, в которых удельные давления в зоне контакта зубьев достигают 4000 мПа. Значение И3 для гипоидных масел составляет 60 ед. У масел для спирально-конических передач этот показатель должен быть не менее 50 ед. Для масел, применяемых в коробках передач, противозадирные свойства имеют второстепенное значение. Выбор масел для гипоидных передач осуществляется с учетом режима работы агрегатов. Так, для гипоидных передач грузовых автомобилей эксплуатационный режим характеризуется постоянными повышенными удельными нагрузками на зубья шестерен и относительно небольшими скоростями вращения. Для легковых автомобилей характерны высокие скорости вращения и переменные режимы нагрузки. Гипоидные масла ТС-14гип предназначены для грузовых автомобилей. Масла ТСгип — применяются только для легковых автомобилей. Универсальное масло ТАД-17и может использоваться в агрегатах трансмиссии как грузовых, так и легковых автомобилей. Противоизносные свойства масел влияют на интенсивность изнашивания зубьев шестерен. Масла со значением D =0,4-0,5 мм обеспечивают в 1,5 раза меньший износ деталей, чем масла с D =0,8-0,9 мм. Наиболее эффективными маслами по этому показателю являются ТАД-17и и ТСр-15к.
Противопиттинговые свойства — это способность масел предотвращать усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев шестерен под влиянием циклических нагрузок — при оценке физико-химических показателей масел не нормируется. Для различных масел эти свойства неодинаковы. Время наступления питтинга зубьев шестерен сокращается при повышении рабочих температур масла и снижении его вязкости. Наилучшими противопиттин-говыми свойствами в условиях повышенных температур обладают масла ТАД-17и и ТСп-15к, наихудшими — ТСп-10.
СТАБИЛЬНОСТЬ ПРОТИВ ОКИСЛЕНИЯ
В процессе работы в агрегатах трансмиссии в результате взаимодействия масла с кислородом воздуха при повышенной температуре в присутствии каталитически активных металлов происходит изменение физико-химических и эксплуатационных свойств масла. Это приводит к возрастанию вязкости и кислотного числа. В масле накапливаются продукты окисления. Повышение вязкости сопровождается ухудшением вязкостно-температурных свойств. Увеличение кислотного числа может вызвать коррозию подшипников и других деталей агрегатов трансмиссии.
Антиокислительные свойства масла оцениваются термоокислительной стабильностью на экспериментальных установках, имитирующих условия работы масел при повышенных температурах. Наилучшие показатели имеют масла на очищенной основе: ТАД-17и, ТСп-15к, ТСп-14гип, ТМ5-12рк (см. табл. 1.22), что позволяет использовать их для продления срока службы агрегатов.
КОРРОЗИОННАЯ АГРЕССИВНОСТЬ
В результате накопления органических кислот, а также попадания в масло паров воды из атмосферы может возникнуть коррозия металлических деталей агрегатов трансмиссии. Коррозионная агрессивность масла характеризуется изменением кислотного числа, содержанием водорастворимых кислот и щелочей. Наиболее наглядной проверкой масел на коррозионную агрессивность является проба на стальную и медную пластинки при температуре выше 100 °С. Наименьшую коррозионную агрессивность имеют масла ТСп-15К, ТМ5-12рк, ТАД-17и, наибольшую — ТСгип.
СРОКИ СМЕНЫ МАСЛА
Сроки службы масел в агрегатах трансмиссии различных автомобилей находятся в широких пределах: примерно от 20 до 100 тыс. км пробега. Это обусловлено различным качеством масел, конструкцией трансмиссии, условиями и режимами эксплуатации автомобилей.
Замену масла производят при значительном изменении его показателей по сравнению с исходными: вязкости, кислотности, противоизносных, антикоррозионных, антиокислительных свойств и др. На изменение показателей масла в значительной степени влияют условия эксплуатации: нагруженность трансмиссии, температурный режим, интенсивность поступления продуктов загрязнения (пыль, вода, продукты износа деталей), механическое воздействие и др.
Одним из важных факторов, определяющих срок смены масел, являются условия эксплуатации автомобиля. Наиболее нагружены агрегаты трансмиссии при эксплуатации автомобиля на грунтовой дороге (нагруженность характеризуется передаваемой энергией на 1 км пробега), в наименьшей степени — на скоростных магистралях. Если взять удельную энергию при движении на скоростной дороге за единицу, то по булыжной дороге она составит — 1,66, в городских условиях — 1,89, в горных условиях — 1,94, на грунтовой дороге—2,21.
При повышенной рабочей температуре масла ускоряются окислительные процессы, растет количество отложений. При этом ухудшается теплоотвод от деталей и ужесточаются условия их работы. Происходит интенсивное снижение противоизносных, противозадирных и антиокислительных свойств масла.
Необходимым условием продолжительной работы масла является надежная защита агрегатов от проникновения пыли и влаги. Наличие в масле дорожной пыли приводит к снижению противоизносных свойств масла, которое невозможно компенсировать самыми эффективными присадками. Поступление воды, влаги в масло также ухудшает его противоизносные и противозадирные свойства. Например, при попадании в масло ТСгип около 5% воды нагрузка сваривания масла Р. уменьшается не менее чем в 2 раза, а диаметр пятки износа Ьк возрастает в 2 раза. Срок службы масла в значительной степени зависит от его качества. В большинстве случаев критерием при установлении срока замены масла служит изменение его физико-химических показателей (вязкости, кислотности, содержания активных элементов присадки), изменения противоизносных свойств масла, а также состояние деталей агрегатов трансмиссии после испытаний. Важным параметром, определяющим необходимость замены масла, является повышение вязкости на 50%. Необходимым условием бессменной работы масла являются его высокие эксплуатационные свойства и надежная герметизация узлов и агрегатов.
Рекомендации по применению трансмиссионных масел приведены в табл. 1.25. Наилучшими эксплуатационными свойствами обладают масла: ТАД-17и — для применения в агрегатах трансмиссии легковых и грузовых автомобилей; Тап-15В — в коробках передач грузовых автомобилей, а также в ведущих мостах с негипоидными передачами легковых и грузовых автомобилей; ТМ5-12рк — для агрегатов трансмиссии грузовых автомобилей в северных районах страны. Марки трансмиссионных масел должны применяться в соответствии с инструкцией по эксплуатации автомобилей. На практике возможна ситуация, когда возникает необходимость смешивания масел. Как вынужденная временная мера это допустимо. Смеси масел можно использовать в коробках передач и в ведущих мостах с негипоидными передачами. В гипоидных передачах должны использоваться только гипоидные масла. В табл. 1.26 представлены марки трансмиссионных масел, производимые российскими предприятиями и допущенные к применению в РФ. В табл. 1.27 приведены сведения о соответствии марок отечественных и зарубежных трансмиссионных масел.
Таблица 1.25. Рекомендации по применению трансмиссионных масел
|
Масло |
Тип передачи |
Срок замены масла, тыс. км |
Минимальная температура, °С |
|
ТСгип |
Ведущие мосты старых моделей легковых автомобилей |
24-30 |
-20 |
|
ТАД-17и* |
Коробки передач и ведущие мосты легковых и грузовых автомобилей |
60-80 |
-30 |
|
Тап-15В |
Коробки передач грузовых автомобилей с карбюраторными двигателями; ведущие мосты грузовых и легковых автомобилей с негипоидными передачами |
24-72 |
-25 |
|
ТСп-15 |
Коробки передач, ведущие мосты грузовых автомобилей с негипоидными передачами |
36-72 |
-30 |
|
ТСп-14гип |
Ведущие мосты грузовых автомобилей с гипоидными передачами |
36 |
-30 |
|
ТСп-10** |
Коробки передач грузовых автомобилей с карбюраторными двигателями; ведущие мосты грузовых автомобилей с негипоидными передачами |
35-50 |
-45 |
|
ТС3-9гип |
Коробки передач и ведущие мосты автомобилей на Севере |
Зимний период эксплуатации |
-50 |
|
ТМ5-12рк |
Коробки передач и ведущие мосты грузовых автомобилей |
50 |
-50 |
На автомобилях ВАЗ-2108 и ВАЗ-2109 (и другие переднеприводные этого класса) в трансмиссии используется моторное масло, которое заливается в двигатель.
" При отсутствии масла ТСп-10 или ТМ5-12рк в зимний период допускается использовать смесь масла Тап-15В или ТСп-15к с 10-20% дизельного зимнего или арктического топлива, которое будет работоспособно при температуре -40...50 °С.
Таблица 1.26. Марки трансмиссионных масел, производимые российскими предприятиями и допущенные к применению в РФ
|
Марка |
Классификация |
Фирма, область применения |
|
«Омскет» (ТМ-3-18) |
API GL-3 |
АО «Омский НПЗ». Масло для грузовых автомобилей с негипоидными передачами |
|
«Ангрол Т» (ТМ-3-18) |
API GL-3 |
АО «Ангарская нефтехимическая компания». Масло для грузовых автомобилей с негипоидными передачами |
|
«Ангрол Супер-Т» |
API GL-5 |
АО «Ангарская нефтехимическая компания». Масло выпускается двух видов: с вязкостью при 100 °С13,5-15,5мм2/с и 16,5-20 мм2/с. Для всех типов передач |
|
«Яр-Марка Супер Т» (ТМ-5-18) |
API GL-5 |
АО «Ярославне фтеоргсинтез». Универсальное масло для всех типов передач. Масло выпускается двух модификаций (аналогично «Ангрол Супер-Т») |
|
«Яр-Марка Т» (ТМ-3-18) |
API GL-3 |
АО «Ярославнефтеоргсинтез». Масло для грузовых автомобилей с негипоидными передачами |
|
«Волнез Супер-Т» (ТМ-5-18) |
API GL-5 |
АО «Лукойл-Волгограднефтепереработка». Универсальное масло для всех типов передач |
|
«Новоойл-Т» (ТМ-5-18) |
API GL-5 |
АО «Новоуфимский НПЗ». Универсальное масло для всех типов передач |
Таблица 1.27. Соответствие марок отечественных и зарубежных трансмиссионных масел
|
Отечественное масло |
Зарубежное масло | |
|
Классификация |
Фирма, масло | |
|
Масло А для гидротрансформаторов и автоматических коробок передач |
|
Shell, DonaxT6 Mobil, ATF 200 TYPE A BP, ATFTYpeASuffixA Esso, Automatic Transmission Fluid |
|
Масло Р для систем гидроусилителя руля и гидрообъемных передач |
|
Shell, Tellus T Mobil, Mobilfluid 93 BP, ATF Type A Suffix A Esso, Torgue Fluid 40 |
|
Тап-15В (ТМ-3-18) ГОСТ 23652-79 |
API GL-3 |
BP, Gear Oil GP 90 Caltex, Thuban 90 Shell, Spirax90 EP Mobil, Mobilube C90 Esso, Gear oil EP90 |
|
ТСп-15к (ТМ-3-18) ГОСТ 23652-79 |
API GL-3 |
Shell, SpiraxEP 90W Mobil, Mobilube GX 90 BP, Gear oil EP SAE 90 Esso, Gear oil EP 90 |
|
ТСп-10 (ТМ-3-9) ГОСТ 23652-79 |
API GL-3 |
Shell, SpiraxEP 80W BP, Gear Oil 80 EP, Multi Gear oil 90EP Mobil, Mobilube CX SAE 80 Esso, Gear oil CP 80 |
|
ТАФ-17и(ТМ-5-18) ГОСТ 23652-79 |
API GL-5 |
Shell, SpiraxND90 Mobil, Mobilube ND90 BP, Multi Gear SAE 90 EP Esso, Gearoil 90 EP |

Присадка для Двигателей Внутреннего Сгорания ( ДВС ), Коробок Переключения Передачь ( КПП ) и Редукторов, созданная на основе MoS2 (дисульфида молибдена), образует на всех поверхностях трения и скольжения плёнку, устойчивую к действию больших нагрузок, значительно снижает трение и гарантирует более легкий ход всех подвижных деталей.