Требования к качеству масел

Условия работы масел в агрегатах трансмиссии определяются тремя факторами: температурой, скоростью вращения валов и шестерен и удельным давлением в зоне контакта зубьев шестерен.

Рабочая температура в агрегатах трансмиссии изменяется в довольно широких пределах. Она колеблется от температуры окружающего воздуха до температуры, установившейся в процессе работы (температура в объёме масла), причём последняя может достигать 120…150 ⁰С. Фактическая же температура в зоне контакта зубьев шестерён увеличивается до 200…250 ⁰С и более. Температура масла в значительной мере связана с удельными нагрузками и скоростью вращения шестерён, от которой зависит скорость скольжения в зоне контакта. С увеличением нагрузки уменьшается величина смазочной пленки, разделяющей трущиеся поверхности, и в результате повышается вероятность интенсивного износа и заедания.

Скорости скольжения в цилиндрических и конических передачах составляют на входе в зацепления от 1,5…3,0 до 9…12 м/с. Для гипоидных передач характерны значения до 15 м/с и выше, в червячных редукторах – до 20…25 м/с.

В цилиндрических, конических и червячных передачах удельные нагрузки в полюсе зацепления составляют 500…2000 МПа, а в гипоидных передачах они в 2 раза выше.

В гидромеханической трансмиссии нагрузки в 1,5…3 раза ниже, чем в механической. Скорости скольжения контактируемых поверхностей практически не отличаются от скоростей скольжения в механических передачах и равны 1,5…5 м/с, вместе с тем температура значительно выше. Это связано с высокими скоростями потоков масла из-за быстро вращающихся рабочих колёс. Скорости масла достигают 80…100 м/с.

Высокие скорости потоков масла и непрерывный контакт его с воздухом создают условия для пенообразования. Чтобы уменьшить потери на внутреннее трение при высоких скоростях потоков, требуется использование маловязких масел.

Помимо общих требований, связанных с необходимостью обеспечения высоких смазочных, вязкостно-температурных, антиокислительных, противокоррозионных и других свойств, к трансмиссионным маслам предъявляются и специфические требования с учётом конструктивных особенностей передач. Например, масла для гидромеханических коробок передач и ведущих мостов с дифференциалами повышенного трения должны обладать высокими фрикционными свойствами.

Поэтому трансмиссионные масла (ТМ) можно систематизировать следующим образом:

 КП, КОМ, РК и т.д ТМ с противоизносными, антиокислитель-

ными и другими функциональными

присадками

 Гипоидные передачи Гипоидное масло

Червячные передачи ТМ с противоизносной присадкой, не

корродирующей бронзу

 Ведущие мосты с Гипоидное масло с повышенными

дифференциалом фрикционными свойствами

повышенного трения

 Гидромеханические передачи Масло для гидромеханических передач

 Гидростатические передачи Масло для гидростатических передач

Эксплуатационные свойства

Смазочные свойства. Из-за больших нагрузок, характерных для современных трансмиссий, они работают в режимах либо эластогидродинамической, либо граничной смазки. Граничный режим смазки также имеет место во всех зубчатых передачах при их пуске и остановке независимо от режима смазки при установившемся движении. Он сопровождается повышенным износом поверхностей трения. Основными видами разрушения являются: нормальный износ, или истирание, заедание, или задир, и питтинг.

Снизить износ и заедание можно подбором масла соответствующей вязкости. При этом известно, чем выше вязкость, тем менее вероятна повреждаемость трущихся поверхностей и выше несущая способность масляного слоя.

Однако повышение вязкости масел ухудшает вязкостно-температурные свойства и увеличивает потери на трение. Поэтому возможность улучшения смазывающих свойств масел за счет увеличения его вязкости ограничена. В этом случае вводят высокоэффективные противоизносные и противозадирные присадки.

Противопиттинговые свойства также можно увеличить, варьируя вязкостью масла и вводя противоизносные присадки.

Вязкостно-температурные свойства (ВТС). От вязкости зависят потери мощности на трение, способность масла удерживаться в узле трения и т.д. ВТС масла оценивают при прочих равных условиях уровень смазочного действия.

Температурный режим работы масла в трансмиссии определяется следующими температурами:

• минимальной, в начале работы передачи после длительного перерыва и равной самой низкой температуре окружающего воздуха;

• максимальной, устанавливающейся при экстремальных для данной передачи условиях работы;

• среднеэксплуатационной, характеризующей наиболее вероятное значение температуры во время работы масла за весь период эксплуатации.

Минимальная температура может достигать:

• 60 ⁰С в полярной зоне;

• 40 ⁰С в умеренной зоне;

• 10 ⁰С в жаркой зоне.

Каждой из приведённых температур соответствует своя вязкость.

При высокой вязкости масла потери энергии на внутреннее трение масла преобладают в сумме общих потерь, причём основная доля приходится на потери в главной передаче. Вязкость масла при минимальной температуре не должна превышать величину, при которой невозможно начать движение без предварительного разогрева масла в узлах и агрегатах трансмиссии.

Так, минимальная допустимая вязкость должна обеспечить работу агрегатов без повышенных утечек. Современные уплотнительные устройства позволяют удерживать масло в узлах и агрегатах трансмиссий при вязкости 25…30 мм²/с, а в ряде случаев даже до 10…15 мм²/с.

Вязкость масла при среднеэксплуатационной температуре не должна превышать величину, при которой потери энергии на внутреннее трение заметно снижают КПД трансмиссии.

В общем случае масла с пологой вязкостно-температурной характеристикой обеспечивают надёжную эксплуатацию техники при низких температурах окружающего воздуха.

Антиокислительные, противокоррозионные и защитные свойства. Трансмиссионное масло в процессе работы окисляется. Скорость и глубина окисления зависят:

• от продолжительности работы;

• от температуры масла;

• от каталитической активности металла;

• от концентрации кислорода;

• от промоторов окисления.

К последним относятся некоторые из присутствующих в масле присадок, в частности противозадирные.

Окисление масла оказывает отрицательное влияние не только на срабатывание присадок. В процессе окисления ухудшаются вязкостно-температурные свойства масел, происходит накопление кислых продуктов, способствующих повышению коррозии. Последняя резко возрастает с повышением температуры, но не бесконечно: при температуре около 170 ⁰С коррозионность масла ослабевает, что видимо связано с увеличением содержания в масле смол. Смолистые вещества отлагаются на металлических поверхностях, образуя лакообразные плёнки, которые препятствуют контакту металла с коррозионно-агрессивной средой.

Снижение коррозионной агрессивности достигается либо за счёт изменения содержания в масле присадок разного функционального назначения, либо за счёт добавления деактиватора или пассиватора металла. Наиболее высокими антикоррозионными свойствами из трансмиссионных масел обладают масла ТСп-15к и ТСз-9гип.

Повышение коррозионной агрессивности масел и особенно «ржавление» различных узлов и агрегатов возможно при обводнении смазочного материала. В зависимости от условий эксплуатации содержание воды в масле колеблется от десятых долей до нескольких процентов, иногда достигая 5…8 %. В воде содержится некоторое количество неорганических солей и коррозионно-агрессивных компонентов, попадающих извне или образующихся в процессе старения масла. Это создает благоприятные условия для электрохимической коррозии, которая увеличивается при хранении. Для устранения коррозии в период остановки машины в масло вводят защитные присадки. Сочетанием в масле функциональных и защитных присадок получают рабоче-консервационные трансмиссионные масла, которые имеют определенный уровень эксплуатационных свойств и одновременно обладают защитной способностью, особенно проявляющейся в период хранения. К числу таких трансмиссионных масел относится универсальное масло ТМ5-12РК.