Основные эксплуатационные свойства трансмиссионных масел

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 противопенные присадки, обычно на основе кремнийорганических соединений. Противопенные 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 (полиметакрилаты, окисленный потролатум и др.). Эффективность действия этих присадок зависит от химической природы масла, его вязкости, содержания высокозастывающих 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.

В зависимости от смазывающих  свойств масла делят на пять групп. 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 .

К группе 4 относятся масла  ТСп-14гип (ГОСТ 23652-79), ТС₃-9гип (ГОСТ 38.101158-78), ТСгип (ГОСТ 38.01260-82)

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. 

Основные  физико-химические показатели некоторых  марок российских трансмиссионных масел

Вязкостно-температурные  свойства

—характеризуют эксплуатационные свойства масел. 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.

Интенсивность изменения температуры в агрегатах зависит от режима движения автомобиля и температуры окружающего воздуха. При частых остановках температура резко уменьшается, особенно в зимнее время . 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. 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.

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 четырехшариковой 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 Р_к 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