Урок

Тема: Трансмісійні оливи. Оливи для гідромеханічних передач.

Специфічні умови, у яких працює трансмісійна олива, характеризуються трьома основними особливостями: високими питомими контактними навантаженнями в зоні зачеплення шестеренних передач, підвищеними швидкостями відносного ковзання тертьових поверхонь зубів та широким інтервалом робочих температур.

Виходячи з особливостей умов роботи змащувальних матеріалів у сучасних трансмісіях, загальною для всіх трансмісійних олив є вимога надійно і протягом заданого ресурсу роботи розділяти контактуючі зуби шестерень та охороняти поверхні тертя від зносу, пітингу, заїдання та інших пошкоджень, а також знижувати до мінімуму втрати на тертя. Крім того, олива повинна відводити тепло від поверхонь тертя, знижувати дію ударних навантажень, шум та вібрацію шестерень, з’єднань та вузлів силових передач.

На правильний вибір трансмісійних олив впливають такі фактори:

-конструкція і компоновка, передаюча потужність, швидкість, співвідношення ковзання і колової швидкості, передаточне число, матеріал зубчатих коліс, однорідність цього матеріалу;

-технологія виробництва–прецизійність виготовлення шестерень, клас обробки поверхонь шестеренних передач, термічна обробка, твердість поверхні;

-коробка передач–жорсткість, теплові деформації, об’єм оливи;

-умови роботи–швидкість ковзання, навантаження, вібрації, температура, нагрів зовні;

-сумісність з матеріалами–чорними, кольоровими і легкими сплавами, пластиками,матеріалами сальників, лакофарбовими покриттями.

В агрегатах трансмісій автотракторної та сільськогосподарської техніки середньоексплуатаційна температура, що встановилась за час роботи трансмісії, складає 60…90 °С. При обкатці та деяких важких режимах роботи машин, наприклад, при буксировці, температура масла підвищується до 120 °С. Фактична температура масла в зоні контакту зубів шестерен значно вище температури масла в об’ємі на 150…250 °С. Помітно впливає на температуру швидкість ковзання на поверхні зубів у зоні їх контакту та в’язкість оливи.

Швидкості ковзання та питомі тиски на поверхні зубів шестерень є важливими характеристиками, що визначають можливість застосування оливи в

Таблиця: Основні типи зубчатих передач

шестеренчастій передачі. При збільшенні навантаження змащувальна плівка, що розділяє поверхні тертя, може руйнуватися, що приводить до безпосереднього контакту металевих поверхонь, їх заїданню та катастрофічного спрацювання. Зі збільшенням швидкості ковзання навантаження, при якому починається заїдання, знижуються. Фактичні швидкості ковзання в циліндричних та конічних передачах складають на вході в зачеплення 1,5…3,0 м/с, у деяких агрегатах вони досягають 9…12 м/с. Для гіпоїдних передач швидкості ковзання складають 15 м/с, а для черв’ячних редукторів на лінії зачеплення — 20…25 м/с.

Внаслідок лінійного контакту зубів шестерень на їх поверхні виникають високі питомі навантаження, що ускладнює здійснення гідродинамічного режиму мащення. Напруженість зубчастих передач залежить від їх типів та взаємного розташування осей. У циліндричних, конічних і черв’ячних передачах питомі навантаження в полюсі зачеплення складають звичайно 500…1500 МПа, досягаючи в деяких випадках 2000 МПа. У гіпоїдних передачах вони в 2 рази вище. Під впливом таких навантажень в’язкість оливи в тертьовому контакті різко зростає й умови для гідродинамічного режиму мащення погіршуються.

Виходячи з особливостей умов роботи змащувальних матеріалів у сучасних трансмісіях, загальною для всіх трансмісійних олив є вимога надійно і протягом заданого ресурсу роботи розділяти контактуючі зуби шестерен і охороняти поверхні тертя від зносу, пітингу, заїдання та інших пошкоджень, а також знижувати до мінімуму втрати на тертя. Крім того, олива повинна відводити тепло від поверхонь тертя, знижувати дію ударних навантажень, шум та вібрацію шестерень, сполучень та вузлів силових передач.

З трібологічної точки зору найбільш сприятливою вважається класифікація зубчатих передач за взаємним розташуванням осей. Основні типи шестеренних передач схематично представлені в таблиці.

Таблиця: Основні типи зубчатих передач

З ростом питомого навантаження і швидкості ковзання зростають вимоги до несучої здатності трансмісійних олив. У випадку використання конічних зубчатих коліс з перетинними осями ковзання здійснюється в площині евольвентного зачеплення, при використанні гіпоїдних передач має місце додаткове тертя ковзання в зоні ніжок зубів із-за взаємного розташування осей. Критеріями вибору трансмісійних олив служить в’язкість, температури застигання і спалаху. Основні вимоги до якості олив визначаються здатністю впливу на швидкість зношування, навантаження заїдання, коефіцієнт тертя і припрацювальні властивості До допоміжних показників якості олив відносять: в’язкісно-температурні, низькотемпературні, антикорозійні властивості, агресивність до неметалів, спінювання, окислювальна стабільність, деаерація, сумісність з ущільнювальними матеріалами.

У трансмісіях автомобілів, тракторів та сільськогосподарських машин використовують оливи широкого асортименту, починаючи від дистилятів та залишків без присадок або з м’якими протизносними присадками, і закінчуючи гіпоїдними з високоефективними протизадирними присадками.

Різноманітність вимог до трансмісійних олив, залежно від галузей застосування, та численність марок визначили необхідність класифікувати їх за в’язкістю та за найважливішими експлуатаційними ознаками, прийнятими у міжнародній практиці.

За класифікацією (ГОСТ 17479.2–85), залежно від рівня в’язкості, трансмісійні оливи поділяють на 4 класи.

Таблиця: Класифікація трансмісійних олив за в’язкістю

У кожному класі встановлені допустимі межі кінематичної в’язкості при 100С та мінусових температурах, при яких ще забезпечується надійна робота трансмісій, бо динамічна в’язкість при цій температурі не перевищує 150 Па с.

Залежно від експлуатаційних властивостей та рекомендованих галузей застосування оливи для трансмісій автомобілів, тракторів та іншої мобільної техніки віднесені до 5 груп.

Групу трансмісійних олив за експлуатаційними властивостями встановлюють за результатами оцінки їхніх властивостей і випробувань з визначенням трібологічних характеристик за ГОСТ 9490-75.

Згідно з ГОСТ 17479.2–85 передбачена також система позначень (маркування) олив для трансмісій. Трансмісійні оливи маркують групою знаків, перша з яких – літери ТМ (трансмісійна олива); друга група знаків

позначається цифрами і характеризує належність трансмісійної оливи до тієї чи іншої групи за експлуатаційними властивостями; третя – позначається цифрами, які характеризують клас в’язкості при температурі 100С. При наявності загущуючої присадки позначення додатково має індекс “з”.

Таблиц                                           Класифікація трансмісійних олив за експлуатаційними властивостями

Наприклад, позначення оливи ТМ-3-18 свідчить: трансмісійна олива 3-ї експлуатаційної групи (з протизадирними присадками помірної ефективності),класу в’язкості 18 при 100С. У позначенні трансмісійної оливи ТМ-5-12 (рк) абревіатура (рк) означає, що олива одночасно є робочоконсерваційною.

Асортимент трансмісійних олив. Сьогодні, коли багато нафтовиробників випускають продукцію з фірмовими назвами, визначення трансмісійних олив за ГОСТ треба розглядати з точки зору належності їх до певної класифікаційної групи.

Найбільше розповсюдження в Україні мають трансмісійні оливи, які випускаються згідно з ГОСТ 23652–79.

Таблиця: Основні характеристики деяких трансмісійних олив

Зарубіжна класифікація трансмісійних олив. Провідна роль у розробці

трансмісійних олив за рубежем належить США. Практично всі розвинуті країни та країни, що розвиваються, користуються оливами, які випускають американські фірми, або самі виробляють трансмісійні оливи, пристосовуючи їх до вимог специфікацій США.

Трансмісійні оливи, як і моторні, поділяють на різні сорти, залежно від їхньої в’язкості (класифікація SAE J306) та призначення (класифікація API). Згідно з класифікацією SAE оливи для трансмісій поділяють на зимові з індексом W (70W, 75W, 80W, 85W) та літні (90, 140 та 250). Крім того, класифікують всесезонні трансмісійні оливи (75W-90, 80W-90, 85W-140), у маркуванні яких після SAE спочатку вказують показник зимової оливи, а потім літньої.

Таблиця: Класи в’язкості SAE J306 автотракторних трансмісійних олив

Орієнтовна відповідність в’язкісних класів трансмісійних олив SAE і ГОСТ.

Таблиця: Відповідність в’язкісних класів SAE і ГОСТ 17479.2–85

Відповідно до класифікації АРІ трансмісійні оливи, за рівнем експлуатаційних властивостей, поділяють на шість груп у залежності від конструкції агрегатів, трансмісій та умов їхньої експлуатації.

Більшість автомобільних фірм Західної Європи для оцінки експлуатаційних властивостей трансмісійних олив використовують також армійські специфікації США МIL-L-2105D або MIL-L-2105C.

Таблиця: Класифікація АРІ для автотракторних трансмісійних олив

Класифікації трансмісійних масел

Призначення трансмісійних масел – це забезпечення працездатності вузлів в легкових та вантажних автомобілях, інших видах транспорту.

Формула таких масел являє собою базове мастило, легированне певними присадками. А в якості бази вибираються мінеральні, синтетичні або напівсинтетичні масла. Всі агрегати трансмісії не зможуть нормально функціонувати без відповідної мастила.

Основна функція масел в цьому агрегаті – це запобігання зносу поверхонь які труться. Крім того, мастило дозволяє відводити надлишкове тепло від робочої зони, знижувати силу вібрації, ударів, а також шум. У числі важливих характеристик трансмісійних масел – антикорозійні властивості, антикислотна стабільність, сумісність з гумовими ущільнювачами, антипінні властивості, стабільність фізичних показників при тривалих зберіганні / експлуатації. Для отримання цих якостей в мастилi і вводяться присадки.

 Класифікація SAE. В’язкість

Американська класифікація в’язкості масел SAE J306 сьогодні затребувана по всьому світу. Тут виділяють сезонні та всесезонні мастила. Сезонні зимові позначаються літерою «W» (winter), а якщо цієї літери немає, то мастило належить до літніх.

Втім, використання сезонних трансмісійних масел не завжди виправдано – адже зміна сезону відбувається набагато швидше, ніж вироблення ресурсу мастила. А тому пальма першості віддана більш густим рідинам – для всіх сезонів.

Класифікація API. експлуатаційні показники

Ця класифікація вважається більш сучасною альтернативою вітчизняним ГОСТам. Вона прийнята повсюдно і використовується більшістю виробників, розділяючи трансмісійні мастила на 5 груп:

• GL-1 без присадок, з мінеральною базою, відповідає ТМ 1 по ГОСТ;
• GL-2 з жирними базами, для черв’ячних передач (ТМ2);
• GL-3, доповнено протизадирними присадками, для ручних КПП, спірально-конічних передач (КПП, задні мости вантажівок) (ТМ3);
• GL-4 з протизадирними, протизношувальними добавками для ручних коробок передач (ТМ 4);
• GL-5 з протизадирними, протизношувальними присадками для гіпоїдних передач КПП, ведучих мостів ТМ5.

Класифікація за ГОСТ 17479.2-85

Цей тип класифікації можна віднести до застарілих, але у вітчизняному автопромі він все ще зустрічається. У позначеннях трансмісійних масел по ГОСТ вказується 3 групи знаків: ТМ (трансмісійне масло); цифри, що вказують на приналежність мастила до певної експлуатаційної групі (5 груп); цифри, що вказують на клас кінематичної в’язкості. Існують 4 класу в’язкості, кожен з яких визначає кліматичну зону використання того чи іншого мастила (від південних до північних широт).

 Класифікація ATF

На трансмісійні мастила для АКПП стандарти API не поширюються, тут використовують класифікацію ATF.

До речі, продукти з цієї групи часто фарбуються дуже яскраво – для того, щоб власник не поплутав їх із звичайними трансмісійними маслами і не залив у МКПП. Також не варто змішувати рідини різних кольорів, оскільки далеко не всі з них є взаємозамінними.

Всесвітньо визнаної класифікації для АКПП немає, а тому стандартизацією мастил займаються автовиробники. Так, концерн Дженерал Моторс користується класифікаціями DEXRON I, II, III, IV. Тут чим вище цифра в позначенні, тим більш досконалою вважається мастило. А от компанія Форд позначає свої специфікації Mercon.

Класифікація ZF. європейські мастила 

У Німеччині розташована компанія «Zahnradfabrik Friedrichshafen» (ZF). Вона є провідним європейським виробником КПП і силових агрегатів, і користується власною класифікацією, що орієнтується на види масел, їх класи якості і в’язкість. Враховуються тут і допуски автовиробників.

Вважається, що для кожної коробки передач допустимі свої мастильні матеріали. Допуски представлені у вигляді переліків, які маркуються як ZF TE-ML. Передбачений тут і цифровий код в межах 01-14.

Всі нюанси вибору

Вибір певного найменування трансмісійного мастила обумовлений, в першу чергу, рекомендаціями автовиробника, де вказані оптимальні критерії та експлуатаційні характеристики мастила.

Рішення на користь масел низької якості з метою заощадити не допускається, оскільки некоректно підібране мастило може спровокувати неполадки в агрегаті. Збільшувати групу масел також не варто – в першу чергу, з економічних міркувань.

Якщо ж точних вказівок автовиробник не дає, то слід керуватися практичними міркуваннями. Зокрема, КПП вантажівок, що працюють без гіпоїдних зачеплень, успішно функціонують на робочої рідини рівня GL 3, хоча для «ГАЗель» потрібно GL 5.

Це ж масло, GL 5, буде потрібно для тих КПП, де передбачено гіпоїдні зчеплення шестерень (незалежно від того, легкове або вантажне авто). Використання мастила низької категорії в даному випадку не зможе запобігти задираки в зубах гіпоїдною пари. Що стосується МКПП, то тут потрібно мастило групи GL 4.

Зазначені класи належать до категорії API, тобто демонструють експлуатаційні характеристики мастил. Однак при виборі обов’язково потрібно врахувати і в’язкість матеріалу, яку підбирають залежно від кліматичних умов експлуатації машини. Наприклад, класи 250 і 140 по SAE включають в себе масла з в’язкістю не нижче 24 мм кв. / С при 100 ° С, а тому будуть нормально працювати тільки на спекотному Півдні. У помірних широтах оптимальний клас 90 – це всесезонні масла типу 75W-90, 80W-90 і 85W-90. Втім, потрібно знати, що для низьких температур 85W-90 не підійде, 80W-90 вважається більш універсальним, а 75W-90 підійде навіть для екстремально низьких температур.