Трансмиссионные масла

Содержание

 

1. Введение

2. Область применения трансмиссионных масел

3. Классификация и маркировка трансмиссионных масел

4. Присадки, добавляемые к трансмиссионным маслам

5. Правила подбора трансмиссионных масел

6. Подбор трансмиссионного масла по параметрам узла трения

7. Анализ достоинств и недостатков использованной методики

Список использованной литературы

 

 

1. Введение

 

Под трансмиссионными в широком смысле понимают масла, применяемые для смазывания различного рода механических и гидравлических трансмиссий. Трансмиссионные масла обычно рассматриваются вместе с редукторными маслами, так как условия их работы во многом близки между собой.

Агрегаты  трансмиссий, отличающиеся друг от друга  по конструкции и условиям работы, смазывают различными маслами. В зависимости от сезона, в течение которого применяются трансмиссионные масла, они делятся на зимние, летние и всесезонные. Различают масла, рекомендуемые для смазывания цилиндрических, конических, спирально-конических и гипоидных передач. Существуют универсальные масла, используемые одновременно для смазывания передач различных конструкций. Кроме того, трансмиссионные масла делятся на рабочие, консервационные и рабоче-консервационные.

Как и  моторные, трансмиссионные масла  классифицируются по вязкости и уровню эксплуатационных свойств. [5]

В отличие от гидродинамического режима смазки подшипников режим смазки зубчатых передач – прерывистый. В трансмиссиях наблюдается все  три режима смазки: гидродинамический, контактно-гидродинамический и граничный. Условия качения или скольжения, зависящие от конфигурации зубьев, форма повреждений на поверхности  зубьев, изменение эксплуатационных свойств масла во время работы – все это обусловливает работу большинства зубчатых передач в  режиме смешанного трения. В зависимости  от скорости скольжения большая часть  нагрузки воспринимается слоем масла  в зоне зацепления зубьев, остальная  часть нагрузки передается через  масло, заполняющее пространство у  ножек зубьев. Величина усилия, передаваемого  трансмиссиями, может быть значительно  увеличена применением соответствующего смазочного материала.

На правильный выбор трансмиссионных масел  влияют различные факторы:

• конструкция и компоновка – передаваемая мощность, скорость, соотношение скорости скольжения и окружной скорости, передаточное число, неточная соосность, материал зубчатых колес, однородность этого материала;
• технология производства – точность изготовления шестерен, класс обработки поверхности зубьев, термическая обработка, твердость поверхности;
• коробка передач – жесткость, тепловые деформации, объем масла;
• условия работы – скорость скольжения, нагрузка, вибрации, температура, нагрев извне;
• совместимость с материалами – сталью, цветными металлами и легкими сплавами, пластиками, материалом сальников, лакокрасочными покрытиями.

В каждой новой разработке трансмиссионное  масло должно рассматриваться как  элемент конструкции.

Критериями  выбора трансмиссионных масел служат вязкость, температура застывания, температура вспышки. Основные показатели качества: скорость износа, нагрузка заедания, коэффициент трения и приработочные свойства. Вспомогательные показатели: вязкостно-температурные характеристики, химические свойства (коррозия, агрессивность по отношению к неметаллам), вспениваемость, высоко- и низкотемпературные свойства, окислительная стабильность, деаэрация, совместимость с материалами уплотнений. [3]

 

 

2. Область применения трансмиссионных масел

 

Трансмиссионные масла используются для смазывания агрегатом трансмиссий, т. е. механических и гидромеханических передач  машин различного назначения. Механические передачи, смазываемые трансмиссионными маслами – это коробки передач, раздаточные коробки, ведущие мосты автомобилей, трансмиссии тракторов и т. д. – т. е. зубчатые (цилиндрические прямозубые и косозубые шестерни, конические зубчатые передачи), гипоидные, спирально-конические зубчатые передачи. В гидромеханических трансмиссиях трансмиссионные масла являются рабочим телом, передающим крутящий момент с двигателя на исполнительный агрегат.

Условия работы агрегатов трансмиссий  достаточно напряженные. Удельные нагрузки в зацеплении обычно составляют 0,5…1,5 ГПа, но подчас повышаются до 2 ГПа. Для  гипоидных передач эта величина выше, как минимум вдвое. Скорости скольжения в зубчатых передачах  составляют от 1,5…3 до 9…12 м/с, а для гипоидных передач скорость скольжения достигает 15 м/с и более; для червячных редукторов- 20…25 м/с. Температуры в контакте зубьев шестерен при таких условиях достигают 150-200^ОС. В то же время начальная объемная температура трансмиссий, работающих на открытом воздухе, может быть очень низкой (от –10 до –60^ОС). В гидромеханических трансмиссиях при меньших (в 1,5…3 раза) нагрузках и практически тех же скоростях (1,5…5 м/с) вследствие высоких скоростей потоков масла от быстро вращающихся рабочих колес (скорости масла доходят до 80…100 м/с) генерируются большие температуры, а контакт потоков масла с воздухом стимулирует усиленное пенообразование.

Основные  виды повреждений рабочих поверхностей агрегатов трансмиссий– заедание, износ, питтинг. Такие условия работы трансмиссий предопределяют требования к трансмиссионным маслам. Они должны прежде всего обладать достаточными противоизносными и противозадирными свойствами, иметь высокий индекс вязкости и необходимый уровень вязкости при рабочей температуре масла (для обеспечения жидкостного режима смазки), достаточно низкой температурой застывания, не оказывать коррозионного воздействия на детали узла трения, иметь хорошие защитные свойства и высокую термоокислительную способность. Масла для гидромеханических трансмиссий должны быть маловязкими, чтобы уменьшить потери на внутреннее трение при высоких скоростях потоков масла. [4]

 

Таблица 1.1 – Группы трансмиссионных масел, используемых для смазывания различных передач в агрегатах трансмиссий транспортных машин [5]

Передача	Масло
Коробки передач, коробки отбора мощности, раздаточные коробки и другое.	Трансмиссионное масло с противоизносными, антиокислительными и другими присадками.
Ведущие мосты с гипоидной главной  передачей.	Гипоидное масло.
Ведущие мосты с червячной главной  передачей.	Трансмиссионное масло с эффективной  противоизносной присадкой, не корродирующей бронзу.
Ведущие мосты с дифференциалами  ограниченного проскальзывания.	Трансмиссионное или гипоидное масло с повышенными фрикционными свойствами.
Гидромеханические передачи.	Масло для гидромеханических коробок  передач.
Гидрообъемные передачи.	Масло для гидрообъемных передач.

 

3. Классификация и маркировка трансмиссионных масел

 

Согласно отечественной классификации  трансмиссионные масла разбиты  по вязкости (таблица 2.2) на 4 класса, а  по эксплуатационным свойствам их делят на 5 групп (таблица 2.1), каждая из которых имеет свою рекомендательную область применения. Эта область определяется типом зубчатой передачи, удельными контактными нагрузками в зоне зацепления и температурой масла в объеме. Следует иметь в виду, что температура в зоне контакта, как правило, на 150…200°С выше температуры масла в объеме. [4]

Таблица 2.1 - Классификация трансмиссионных  масел по эксплуатационным свойствам [4]

Группа	Состав масла	Рекомендуемая область применения
		Тип передачи	Контактные давления, МПа	Температура масла в объеме, °С
1	2	3	4	5
1	Нефтяные масла без присадок	Цилиндрические, конические и червячные	900…1600	£ 90
2	Нефтяные масла с противоизносными присадками	Цилиндрические, конические и червячные	£ 2100	£ 130
3	Нефтяные масла с противозадирными присадками умеренной эффективности	Цилиндрические, конические, спирально  конические и гипоидные	£ 2500	£ 150
4	Нефтяные масла с противозадирными присадками высокой эффективности	Цилиндрические, спирально-конические и гипоидные	£ 3000	£ 150
5	Нефтяные масла с противозадирными присадками высокой эффективности  и многофункционального действия, а  также универсальные масла	Гипоидные передачи (в том числе  работающие ударными нагрузками)	> 3000	> 150

Таблица 2.2 - Отечественная классификация  трансмиссионных масел по вязкости [5]

Класс вязкости	Кинематическая вязкость при температуре 100°С, мм2/с	Температура, при которой динамическая вязкость не превышает 150 МПа×с, °С, не выше
9	6,00…10,99	- 45
12	11,00…13,99	-35
18	14,00…24,99	-18
34	25,00…41,00	-

 

В классификации SAE (Общество автомобильных инженеров, США) деление осуществляется на семь классов (таблица 2.3), первые четыре из которых - с индексом W - являются зимними (северными, арктическими). Остальные масла относятся к числу летних. Всесезонные трансмиссионные масла по классификации SAE имеют соответственную маркировку SAE80W/90; SAE80W/140 и т.д. [5] Одно и тоже масло можно использовать в течение всего года; эти масла имеют более длительные сроки смены и обеспечивают низкие потери на трение. [3]

Соответствие  классов масел для различных классификаций по вязкости представлено в таблице 2.4.

Таблица 2.3 - Классификация трансмиссионных  масел по вязкости, принятая SAE [5]

Класс вязкости	Температура, при которой динамическая вязкость не превышает 150 МПа×с, °С, не выше	Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре 99°С
		минимальная	максимальная
70 W	-	4,2	-
75 W	- 40	4,2	-
80 W	- 26	7,0	-
85 W	-12	11,0	-
90	-	13,5	24,0
140	-	24,0	41,0
250	-	41,0

 

Таблица 2.4 – Соответствие классов  вязкости масел различных классификаций [5]

Классификация	Класс вязкости
Россия	9	12	18	34
SAE	75 W	80 W/85 W	90	140

 

По классификации API (Американский нефтяной институт), принятой в США, трансмиссионные масла  по уровню эксплуатационных свойств  делятся на 6 групп GL1…GL6 (GL - смазочный материал для передач). Масла GL-4 и GL-5 являются универсальными, обеспечивающими работу автомобильных трасмиссий с гипоидными и другими типами главных передач. [5] Классификация API оценивает несущую способность масел по сравнению с эталонными маслами. Пригодность масел для практических целей испытывают в автомобильных трансмиссиях и путем лабораторных испытаний. Все свойства, в том числе и противозадирные, оценивают по методам CRC (Американского координационного исследовательского совета); испытания на при высоком крутящем моменте и низкой скорости - по CRCL-37; испытания при ударных нагрузках и высоких скорости – по методам CRCL-42; испытания на коррозию во влажной атмосфере – по CRCL-33. Условия работы и тип масел приведены в таблице 2.5. В настоящее время масла, отвечающие требованиям спецификаций API GL-3, GL-4 и SAE 80 W, применяют почти исключительно для коробок передач, а масла по API GL-5 и SAE 90 – для задних мостов. Применение специальных масел для задних мостов предотвращает явление заедания благодаря использованию соответствующих модификаторов трения. Производители коробок перемены передач и задних мостов часто предпочитают отдельные сорта масел и рекомендуют их для применения. Существует также тенденция к использованию единого масла в задних мостах и коробках передач. [3]

 

Таблица 2.5 - Классификация API трансмиссионных масел по уровню эксплуатационных свойств [3,5]

Обозначение API	Условия работы	Рекомендуемая область применения	Тип масла (спецификация)
1	2	3	4
GL-1	Легкие	Механические коробки передач  с ручным переключением, главные  передачи ведущих мостов со спирально-коническими  и червячными шестернями	Обычные минеральные масла без  присадок или с антиокислительными, антикоррозионными и антипенными  присадками, но без противоизносных  присадок
GL-2	Средние	Главные передачи ведущих мостов грузовых автомобилей с червячными зацеплениями (нагрузки, скорости и температуры те же, что и для GL-1, но более высокие требования по антифрикционным свойствам)	Могут содержать антифрикционные  присадки
GL-3	Средние	Главные передачи ведущих мостов автомобилей  со спирально-коническими зубчатыми  колесами, некоторые механические коробки  передач с ручным переключением	Могут содержать противоизносные  и противозадирные присадки
GL-4	От легких до жестких	Главные передачи ведущих мостов легковых автомобилей с гипоидными зубчатыми  колесами, некоторые механические коробки  передач, устанавливаемые на грузовых автомобилях (условия большой скорости при малых крутящих моментах и  малой скорости при высоких крутящих моментах)	Обязательно наличие высокоэффективных  противозадирных присадок
GL-5	Жесткие	Главные передачи ведущих мостов легковых и грузовых автомобилей с гипоидными зубчатыми колесами, некоторые механические коробки передач (наличие ударных  нагрузок на зубьях колес при высоких  скоростях скольжения)	Большое количество серофосфорсодержащих присадок
GL-6	Очень жесткие	Главные передачи ведущих мостов автомобилей  с гипоидными зубчатыми колесами, характеризующимися большим сдвигом  осей (более 50 мм или до 25% диаметра ведомой  шестерни) (Высокие крутящие моменты при повышенных скоростях и ударных нагрузках)	Очень высокая концентрация S- и P-содержащих противозадирных присадок

 

Соответствие между классификациями  трансмиссионных масел по эксплуатационным свойствам представлено в таблице 2.6.