Трансмиссионные масла

 

Таблица 2.6 – Соответствие эксплуатационных групп масел различных классификаций [5]

Классификация	Группа масел
Россия	ТМ-1	ТМ-2	ТМ-3	ТМ-4	ТМ-5
API	GL-1	GL-2	GL-3	GL-4	GL-5

 

Отечественное обозначение трансмиссионных масел  состоит из букв «ТМ» (трансмиссионное  масло), цифр, обозначающих группу масла  по эксплуатационным свойствам, и группы цифр, обозначающих класс вязкости. Допускается также уточняющие буквенные  обозначения: например, «3» - загущенное и т.д. Так обозначение ТМ-5-9₃ характеризует трансмиссионное масло пятой эксплуатационной группы (т.е. с высокоэффективными противозадирными и противоизносными присадками многофункционального действия), принадлежащее к девятому классу по вязкости (кинематическая вязкость при температуре 100^OC – 6,00…10,99 мм²/с), загущенное.

Однако  марки трансмиссионных масел, выпускаемых  отечественной промышленностью, во многих случаях имеют другие обозначения. Кроме того, в зависимости от сезона, для эксплуатации при котором оно предназначены, различают масла зимние (нигрол «З» и другие), летние (нигрол «Л»), всесезонные (ТАД-17И и другие). Их также делят на рабочие, рабоче-консервационные (РК) и консервационные (ТС_З-9гип, ТМ-5-12рк). Отличают также северные сорта трансмиссионных масел. [4]

 

4. Присадки, добавляемые к трансмиссионным маслам

 

В трансмиссионные масла для  повышения их служебных свойств  добавляют композиции присадок (всего  от 8 до 12 %). [4] В зависимости от выполняемых  функций присадки к трансмиссионным  маслам делят на следующие группы:

• модифицирующие трение и износ:

- противоизносные,

- противозадирные,

- антифрикционные,

- фрикционные,

- противопиттинговые,

- полимерообразующие;

• антиокислительные;
• противокоррозионные;
• защитные;
• противопенные;
• моющие и диспергирующие;
• загущающие;
• депрессорные;
• деэмульгирующие;
• антисептические;
• регулирующие набухание эластомеров;
• регулирующие запах и стабилизирующие цвет, красители;
• увеличивающие адгезию и другие.

Все присадки, вне зависимости от их назначения, должны удовлетворять  следующим требованиям:

• хорошо растворяться в смазочных маслах, к которым их добавляют, и сохранять растворимость в широком диапазоне температур;
• не вымываться водой и не подвергаться гидролизу;
• обладать малой летучестью, чтобы не испаряться из масла в процессе его работы;
• не вступать в реакцию с металлами, из которых изготовлены детали машин, за исключением тех случаев, когда такие реакции являются проявлением механизма действия присадок;
• не вступать в реакцию с другими присадками, присутствующими в масле, и не оказывать на них депрессивного действия;
• не оказывать вредного действия на конструкционные неметаллические материалы. [1]

Наиболее велика доля (до 5…7 %) противозадирных  и противоизносных присадок. В  числе последних используются серо-, фосфор- и хлорсодержащие соединения различного химического состава и строения. Часто используют также антиокислительные, депрессоры и противопенные присадки. В масла гидромеханических и гидрообъемных трансмиссий добавляют моющие присадки. Масла же для механических трансмиссий не содержат в своем составе детергентов. В последнее время в трансмиссионные масла вводят высокотемпературные антифрикционные присадки в виде малорастворимых соединений или в виде суспензий графита или дисульфида молибдена (MoS₂). Эти модификаторы обеспечивают снижение коэффициента трения в сопряжении при граничной смазке, что, с одной стороны, уменьшает энергетические затраты и, следовательно, экономит топливо, а, с другой стороны, снижает тепловыделение в контакте, и таким образом повышает нагрузочную способность трансмиссий. Суспензии графита и дисульфида молибдена одновременно повышают противозадирные и противопиттинговые свойства масел. [4]

При прочих равных условиях смазывающие  свойства трансмиссионных масел  зависят от многочисленных факторов, определяемых в том числе и условиями эксплуатации. Они снижаются при попадании в масло абразива, воды, при аэрации масла и пр. Склонность к изнашиванию и задиру возрастает вследствие снижения вязкости масла (в основном из-за деструкции загущающей присадки) и его утечек, приводящих к уменьшению объема масла в системе смазывания и увеличению тепловой нагрузки на него. Как и при использовании моторных масел, особое место занимают пусковые износы, особенно заметно проявляющиеся при низкой температуре окружающего воздуха.

Для улучшения  смазывающих свойств масла регулируют его вязкостно-температурные характеристики. Увеличение вязкости приводит к повышению  нагрузочной способности масла  и, кроме того, уменьшает питтинг — специфический вид изнашивания, характерный для механических трансмиссий.

Повышение смазывающих свойств  достигается введением в состав масла высокоэффективных гидролитически стабильных и противоизносных, противозадирных и антифрикционных присадок, а также удалением из масла воды, воздуха, механических примесей, продуктов изнашивания и т. п. [5]

 

5. Правила подбора трансмиссионных масел

 

Подбор  масел для механических трансмиссий  осуществляется с учетом особенностей конструкции смазываемого узла и  условий его работы. Особенности конструкции характеризуются типом зацепления, удельными нагрузками, скоростями скольжения и т. д. Принимается во внимание классификация масел, регламентирующая их деление по вязкости н уровню эксплуатационных свойств. [5]

Требуемую вязкость масла предлагается устанавливать, руководствуясь нагрузочно-скоростным фактором K_S/v. [5] Для цилиндрических зубчатых передач

 

K_S/v=[F/(bd)][(u+1)/u]z_n²z_e², (5.1)

 

где F — тангенциальная сила, Н; b — ширина зуба, мм; d — диаметр начальной окружности, мм; и — передаточное отношение; z_n — коэффициент, учитывающий профиль зубьев; z_e –коэффициент перекрытия.

Для червячных  передач 

 

K_S/v=M/(a³/n), (5.2)

 

где М - передаточный крутящий момент, Н×м; a - расстояние между осями червяка и колеса, м; n – частота вращения червяка, мин ^–1.

Для приближенных расчетов величину вязкости в зависимости от полученного  значения K_S/v определяют по номограмме (рисунок 5.1).

 

 K_S/v, Н×мин/м

      10^-2    10^-1    10⁰   10¹

а)

 K_S/v, МПа×с/м

б)

Рисунок 5.1 – Номограмма для подбора  масла по вязкости:

а – для червячных редукторов; б – для редукторов с цилиндрическими зубчатыми колесами [5]

 

 

6. Подбор трансмиссионного масла по параметрам узла трения

 

Исходные  данные: F=10,2 Н; b=0,04 м; d=0,2 м; u=3,2; z_n=3,2; z_e=1,1.

По заданным параметрам узла трения произвести подбор трансмиссионного масла, рекомендовать марку отечественного трансмиссионного масла, дать анализ достоинств и недостатков используемой методики.

Определим требуемую вязкость трансмиссионного масла, руководствуясь нагрузочно-скоростным фактором. Согласно формуле 5.1 получим

 

K_S/v=[10,2/(0,04×0,2)]×[(3,2+1)/3,2]×3,2²1,1²=0,2×10⁶ Па×с/м;

K_S/v=0,2 МПа×с/м.

 

Требуемую вязкость трансмиссионного масла определим по номограмме (рисунок 6.1).

 

                              10^-2                10^-1                 10⁰ 10¹

Рисунок 6.1 – Определение требуемой  вязкости трансмиссионного масла

 

Согласно построениям получаем n₄₀ » 95 мм²/с. Наиболее близкую к требуемой вязкость имеет масло SAE 80 W (n₄₀ =87 мм²/с, согласно [3], таблица 89). Данному маслу соответствует масло 21 класса вязкости по отечественной классификации (см. таблицу 2.4).

Требуемую группу трансмиссионного масла  по эксплуатационным свойствам найдем, используя в качестве критерия величину контактных напряжений в зацеплении. Для нахождения этой величины воспользуемся  формулой, известной из курса «Детали  машин и основы конструирования». [2]

 

 

, (6.1)

 

 

где F=10,2 Н; z_m=275; z_n=3,2; z_e=1,1; b=0,004 м; d=0,2 м; u=3,2;

w_t – удельная окружная сила, определяется по формуле w_t= (F× к_b× к_v )/b,

к_b=1,8; к_v=2,25. Тогда w_t=(10,2×1,8×2,25)/0,004=10327,5 Н/м.

Итак, окончательно по формуле 6.1 получаем

 

»252004 Па.

 

 

Итак, s_Н»0,3 МПа. Данное контактное напряжение соответствует первой группе трансмиссионных масел по эксплуатационным свойствам.

Примечание: значения всех коэффициентов  в формуле 6.1 взяты из [2].

Окончательно, согласно расчетам получено, что масло должно относится к первой группе трансмиссионных масел по эксплуатационным свойствам, и иметь 12 класс вязкости. Таким образом, рекомендуется применить отечественное трансмиссионное масло марки ТМ-1-12.

 

7. Анализ достоинств и недостатков использованной методики

 

К достоинствам описанной методики относятся:

• простота расчетов;
• использование номограмм значительно облегчает определение требуемой вязкости;
• подбор трансмиссионного масла не требует никаких дополнительных испытаний.

К недостаткам же данной методики можно отнести следующее:

• описанная методика не учитывает условий работы трансмиссии, совместимости трансмиссионного масла с материалами агрегата трансмиссии и особенности конструкции самой коробки передач;
• в результате расчета мы получаем требуемую кинематическую вязкость трансмиссионного масла при температуре 40^ОС (n₄₀), в то время как в классификациях трансмиссионных масел по вязкости в основном указывается кинематическая вязкость трансмиссионных масел при 100^ОС (n₁₀₀).

 

 

Список использованной литературы

трансмиссионное масло маркировка присадка

1. Виленкин А.В. Масла для шестереночных передач.

2. Детали машин. Проектирование: Учеб. пособие / Л.В. Курмаз,

А.Т. Скойбеда. – Мн.: УП «Технопринт», 2001. – 290 с.

3. Кламанн Д.

4. Основы трибологии (трение, износ, смазка)/Э.Д. Браун, Н.А. Буше, И.А. Буяновский и др./Под ред. А.В.Чичинадзе: Учебник для технических вузов. – М.: Центр «Наука и техника», 1995. – 778 с.

5. Справочник по триботехнике /Под ред. М. Хебда, А.В. Чичинадзе. – М.: Машиностроение, в 3-х томах. – 1990.

Размещено на Allbest.ru