индекс вязкости трансмиссионного масла чем больше тем

Индекс вязкости масла: что это и для чего нужен?

Подавляющее большинство автовладельцев имеет общее представление о вязкости смазочных материалов. Как минимум, всем знакома классификация по SAE. Однако единицы понимают достаточно глубоко в этом вопросе, чтобы осознанно подбирать моторные и трансмиссионные смазки для своих автомобилей.

Одной из ключевых категорий, определяющих эксплуатационные свойства смазочного материала, это индекс вязкости масла. Что это такое, на что влияет и насколько в целом этот индекс является важным параметром – попробуем разобраться в материале статьи.

Что такое вязкость смазочного материала в целом

Для определения характеристик любого масла в общем случае используются три общепринятые категории вязкости:

Касаемо автомобилей актуально рассматривать только две категории: кинематическую и динамическую.

Динамическая вязкость – наиболее понятный параметр. Она определяет силу внутреннего трения между слоями смазочного материала. Этот показатель не привязан к внешним условиям и просто указывает на силу трения в масле без точки привязки к какой-либо величине. Измеряется в пуазах (П).

Кинематическая вязкость рассчитывается на основе динамической. Но здесь расчеты проводятся уже с учетом плотности.

То есть кинематическая показывает, как изменяются вязкостные свойства смазочного материала при изменении плотности масла. Эта категория более объективна и применима для описания работы смазки в двигателе внутреннего сгорания.

Чем больше значение этого параметра, тем лучше защитный слой держится на поверхности деталей, менее охотно стекает и требует больше внешних усилий для разрушения образованной пленки.

Это в общем случае, без учета модификаторов. С другой стороны, густые смазки плохо прокачиваются по системе и требуют большей энергии на преодоление силы трения внутри них. То есть влияют на расход топлива.

Ранее считалось, что именно более густые смазочные материалы лучше всего справляются с защитой двигателей от износа. Однако сегодня эта тенденция изменилась. И главную роль стали играть присадки.

То есть даже легкотекучие смазки из полиальфаолефинов отлично справляются с защитой современных двигателей, при этом, не требуя больших усилий на прокачку и смазывание разбрызгиванием. А это существенно сказывается на экономии топлива.

Как рассчитывается и на что влияет индекс вязкости

Для многих автовладельцев чаще трехзначная (реже двухзначная, для дешевых минеральных масел, которые сегодня почти нигде не используются) цифра на канистре не несет в себе смысловой нагрузки.

Большинство автомобилистов традиционно смотрят лишь на тип базы (синтетика, полусинтетика, минералка), назначение (бензиновое или дизельное) и класс по SAE. Однако мало кто знает, что означает индекс вязкости.

О чем говорят цифры на канистре с моторным маслом — видео

Или знают, но не придают этому параметру большого значения. А зря. Именно эта категория может многое сказать о качестве и технологичности смазки.

То есть этот параметр косвенно указывает на стабильность смазки при изменении температурного режима, что определяет его технологичность.

Чтобы рассчитать индекс вязкости смазочного материала, необходимо знать две величины: кинематическую вязкость при 40 и при 100 °C. Путем введения этих данных в не самую простую формулу, которая строится на основе эмпирических расчетов, выведенных из двух эталонных смазок, просчитывается искомый индекс.

В интернете в свободном доступе на многих ресурсах представлены бесплатные калькуляторы индекса вязкости масла. Достаточно два указанных выше параметра – и программа автоматически произведет расчет.

На практике большинство производителей смазочных материалов упростили эту задачу для настолько глубоко интересующихся характеристиками смазки покупателей. Рассматриваемый индекс иногда указывается на канистре (чаще всего в таблице с второстепенными значениями на обороте тары).

Как стоит рассматривать индекс вязкости масла

Расшифровка индекса вязкости масла в практическом ее применении довольно проста: чем выше этот параметр, тем стабильнее ведет себя смазка при изменении температуры. У подавляющего большинства современных смазок этот параметр находится в пределах от 140 до 180 единиц.

Существуют отдельная категория маловязких смазочных материалов, в основном японского производства, в которых этот показатель может переваливать за 200.

В основном эти масла созданы на основе технологичных баз, таких как полиальфаолефинов или сложных эфиров, с добавлением особых присадок, увеличивающих температурную стабильность.

Какой индекс вязкости масла лучше?

Это сложный и неоднозначный вопрос. В общем случае лучше тот индекс, который больше. Однако для каждой отдельно взятой категории существуют некоторые рамки. И назвать оптимальное число для этого параметра, охватывающее все смазочные материалы для ДВС, сложно.

Например, для традиционных синтетических и полусинтетических смазок класса 10W-40 по SAE вполне нормальным можно считать 150-160 единиц. Для менее густых масел типа 5W-30 это параметр будет несколько выше, в среднем 160-180 единиц.

Маловязкие смазочные материалы могут иметь до 240 единиц. А ультра новые маловязкие смазки класса 0W-16 или 0W-10 даже больше. Однако на рынке их почти нет. Да и сфера применения у настолько маловязких продуктов пока еще очень узка.

Источник

Классификация трансмиссионных масел

Классификация по SAE

По классификации SAE эти масла разделяются на классы 75W, 80W, 85W, 90, 140 и 250. Буква W означает, что вязкость масла определена при низких температурах. При указанных в таблице минусовых температурах вязкость масел должна удерживаться в пределах 150.000 сантипуазов (сП), кроме этого масло должно удовлетворять определенным минимальным требованиям при 100°С. Для масел других классов SAE предельные характеристики вязкости определены при температуре 100°С.

Классификация по API

Классификация масел для трансмиссий и ведущих мостов зависит от эксплуатационных условий и конструкции трансмиссии. Указателем класса API для трансмиссионных масел является GL (Gear finoilcant) с нумерацией от 1до 5. На практике для автомашин различных типов рекомендуются масла классов GL-1, GL-4 иGL-5.

Классификация АРI не охватывает масел для автоматических трансмиссий, так как у изготовителей трансмиссий имеются к применяемым маслам свои требования, которые раньше могли даже значительно отличаться друг от друга. Ныне ситуация изменилась, и теперь почти все автоматические трансмиссии могут смазываться маслом одного и того же сорта.

GL-1 Трансмиссионное масло, не содержащее противозадирных присадок (присадки ЕР). Применяется в низкоскоростных трансмиссиях, подвергающихся легким нагрузкам и низким поверхностным давлениям.
GL-4 Масло с довольно высокой концентрацией противозадирных присадок, применяемое в ручных трансмиссиях большинства автомашин.
GL-5 Масло с очень высокой концентрацией противозадирных присадок для использования в тяжелых эксплуатационных условиях. Применяется в высокоскоростных гипоидных ведущих мостах большинства современных автомобилей и техники для земляных работ, работающих при высоких температурах и подвергающихся кратковремен ной ударной нагрузке.

КЛАССИФИКАЦИЯ API ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЕЛ ПО ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

GL-1 Цилиндрические, червячные и спирально-конические зубчатые передачи в условиях низких скоростей и нагрузок. Минеральные масла без присадок или с антиокислительными, противоизносными и противопенными присадками без противозадирных компонентов.
GL-2 Червяные передачи, работающие в условиях GL-1, но с более высокими требованиями к антифрикционным свойствам. Могут содержать антифрикционный компонент.
GL-3 Обычные трансмиссии со спирально-коническими шестернями, работающие в умеренно жестких условиях по скоростям и нагрузкам. Обладают лучшими противоизносными и противозадирными свойствами, чем GL-2.
GL-4 Автомобильные трансмиссии с гипоидной передачей, работающие в условиях больших скоростей при малых крутящих моментах и малых скоростей при высоких крутящих моментах. Обязательно наличие высокоэффективных противозадирных присадок.
GL-5 Автомобильные гипоидные передачи, работающие в условиях больших скоростей и малых крутящих моментов, при действии ударных нагрузок на зубья шестерен — при высоких скоростях скольжения. Должны содержать большое количество серофосфоросодержащей противозадирной присадки.
GL-6 Автомобильные гипоидные передачи с повышенным вертикальным смещением осей шестерен, т.е. работающие при повышенных скоростях, ударных нагрузках и высоких крутящих моментах. Содержат большее количество серофосфоросодержащей противозадирной присадки, чем масла GL-5.

Военные спецификации США

MIL-L-2105 А — технические условия на смазочные материалы для коробок передач автомобилей; примерно соответствуют API GL-4.
MIL-L-2105 В — наиболее употребляемые в настоящее время технические условия на трансмиссионные масла для гипоидных передач; могут быть сравнены с API GL-5.
MIL-L-2105 С — действующие с 1976 г. технические условия для всесезонных трансмиссионных масел классов вязкости 75W, 80W/90 и 85W/140. Они превосходят спецификацию MIL-L-2105 В и соответствуют API GL-5.

Спецификации General Motors и Ford

Спецификации фирмы General Motors

Поскольку к трансмиссионным жидкостям для автоматических коробок передач предъявляются особые требования, крупнейшая фирма по производству коробок передач General Motors Co (Дженерал моторс корпорейшн) уже давно разрабатывает отдельные спецификации для автоматических трансмиссионных жидкостей (Automatic Transmission Fluids — ATF).

ATF типа А обозначала тот тип масла, который был пригоден для автоматических коробок передач легковых автомобилей. Маслам, с успехом прошедшим испытания, присваивались квалификационные номера AQ. Квалификационные номера AQ устанавливались по договору с фирмой General Motors бронетанковым исследовательским центром «Amour Research» в виде «Amour Qualification N».

DEXRON (В) — действующие в настоящее время спецификации для жидкостей для автоматических коробок передач фирмы General Motors. Многие изготовители или покупатели подобных коробок передач тоже пользуются этими спецификациями. Допуск фирмой General Motors производится под так называемым номером «В».

DEXRON II (General Motors 6137 М) является новейшей спецификацией жидкостей для автоматических коробок передач. В ней ужесточаются требования, предъявляемые к жидкостям для автоматических трансмиссий. Она включает все предыдущие спецификации, а в целях охраны окружающей среды запрещает применение спермацетового масла в качестве присадки. Жидкости Аллизона: тип С1 и тип С2 заменяются техническими условиями DEXRON II; тип СЗ — MIL-L-2104D.

Спецификации фирмы Ford

Жидкости для автоматических трансмиссий типа F, согласно последним спецификациям фирмы Ford M2C33F и M2C33G, по коэффициенту трения существенно отличаются от жидкостей DEXRON. Фирма Ford отдает предпочтение коэффициенту трения, который увеличивается со снижением скорости скольжения, в то время как фирма General Motors требует снижения коэффициента трения в этом случае. Жидкости для автоматических трансмиссий типа ATF согласно спецификациям фирмы Ford M2C138-CJ и М2С166Н можно частично заменять жидкостями DEXRON II.

Источник

Вязкость трансмиссионных масел

Вязкость — одна из основных характеристик трансмиссионного масла, отвечающая за долгую и правильную работу узла

Трансмиссионные масла обладают рядом свойств, но вязкость – одна из главных характеристик. Ведь именно от показателей вязкости зависит слаженная работа всех деталей трансмиссии. В инструкции к автомобилю всегда есть сведения о том, какая вязкость масла лучше всего подойдет для КПП.

Каким должно быть трансмиссионное масло?

Трансмиссионное масло подвергается высокому давлению, работает при высокой скорости скольжения и при разной температуре. Поэтому качество трансмиссионной жидкости оценивается согласно жестким требованиям.

Трансмиссионное масло, прежде всего, должно хорошо смазывать детали трансмиссии и, тем самым, продлевать срок их службы. Противозадирные и противоизносные свойства масла не дадут деталям разрушиться раньше времени, антикоррозионные свойства сохранят их от коррозии, а способность отталкивать воду – от ржавчины. Кроме того, трансмиссионная жидкость не должна разрушать резиновые детали системы. Масло также не должно окисляться, менять свои свойства при перепадах температуры.

Также жидкость для трансмиссий помогает снизить ударные нагрузки на детали, отвести лишнее тепло, созданное при трении, а также снизить энергозатраты.
На что влияет вязкость?

Именно оптимальная вязкость масла влияет на его способность бесперебойно смазывать как поверхность механизмов, так и места соединения деталей между собой. В частности, такие характеристики трансмиссии, как скорость скольжения и нагрузки на зубья, определяют, масло какой вязкости нужно применить. Ведь при увеличении вязкости, смазывающие свойства масла могут ухудшиться.

Также вязкость влияет на срок службы деталей – масло с нужной вязкостью существенно продлевает их жизнь.

Масло с нужными показателями вязкости обеспечивает возможность автомобиля трогаться с места в условиях низкой температуры воздуха, способно уменьшить гидравлические потери, а также повысить КПД трансмиссии и уменьшить расход топлива.

Если характеристики вязкости масла не подходят автомобилю, то возможны поломки деталей коробки передач и сцепления.

Классы вязкости по SAE

Безусловно, вязкость масла напрямую зависит от температуры. Так называемые вязкостно-температурные свойства трансмиссионных жидкостей определяют по классификации SAE J 300 DEC 95. Нормативы этой классификации были разработаны Американским обществом автомобильных инженеров и именно их придерживаются многие мировые марки.

Вязкость масла, согласно этой классификации, определяют в условных единицах, их называют «степени вязкости».

Разделение масла на классы по SAE основано на показателях вязкости в условиях низких и высоких температур. При выборе масла нужно учитывать, в каких условиях используется автомобиль и какая самая высокая и самая низкая температура будет за бортом.

Что означают степени вязкости?

Жидкости для трансмиссий разделены на зимние и летние.

Летние классы обозначаются числами 80, 85, 90, 140 и 250. Чем больше показатель, тем при более высокой температуре жидкость сохранит свои вязкостные свойства.

Все большую популярность набирают всесезонные масла. Их обозначают двойной маркировкой. К примеру — SAE 80W-90, SAE 75W-90.

Свойства масла определяются лабораторно – просчитывается предел нормальной вязкости при 100°С и определяется минусовая температура, при воздействии которой динамическая вязкость не превышает показателя 150 000 сантипуазов (сП). Пределы нормального состояния масла важны, так как при изменении вязкости начинают разрушаться детали трансмиссии.

Можно ли смешивать?

Смешивать масла разных по SAE не рекомендуется. Нарушится баланс вязкости, который определил производитель, и гарантии того, что трансмиссия будет работать исправно, никто не даст. Перед заливкой нового масла детали трансмиссии стоит промыть.
Полезно? Лайкаем и делимся со своими подписчиками!

Источник

Таблица вязкости трансмиссионного масла

Для полноценной эксплуатации автотранспортного средства используется ряд рабочих смазочных жидкостей, которые позволяют обеспечить исправную работу всех систем машины. Одной из таких систем является трансмиссия, для которой применяется специализированное автомобильное масло. Оно используется для смазки зубчатых соединений, которые есть в ручных КПП, а также для механизмов рулевого управления, ведущих мостов и раздаточных коробок.

Сегодня существует две разновидности «трансмиссионки»:

Вторая категория смазывающих жидкостей позволяет снять механические нагрузки, эффективно смазывает элементы, отводит тепло, продукты коррозии и микро-абразивные частицы в наиболее изношенных частях. Масла для коробок «автоматов» передают механическую энергию во все комплексы гидромеханической трансмиссии. К этой категории смазочных материалов предъявляются самые строгие требования (если сравнивать с маслами для МКПП).

В качестве основы для трансмиссионных масел используются минеральные, синтетические и полусинтетические материалы. Также как и для моторного масла, при выборе «трансмиссионки» учитываются классификации нефтепродуктов исходя из которых можно определить такие показатели, как вязкость и качество смазывающего материала. Рассмотрим эти стандарты подробнее.

Классификация вязкости трансмиссионного масла по SAE

Индекс SAE, указывающий вязкость трансмиссионного масла, был разработан в Американском Обществе Инженеров. Этот стандарт получил широкое распространение по всему миру и сегодня при определении классификации вязкости моторного масла для ведущих мостов и МКПП применяется спецификация SAE J306. По этой квалификации также определяется температурный диапазон, при котором допустимо применение того или иного смазочного материала.

Самая низкая и самая высокая температура, при которой можно эксплуатировать автомобиль имеет свой предел, который оценивается:

Благодаря этому удается определить нагрузку (приблизительную) с которой сможет справиться защитная масляная пленка.

По стандартам SAE трансмиссионные масла делятся на аналогичные с моторными смазками категории:

Всесезонные жидкости имеют обе маркировки, например, SAE 75w-85. Такие масла можно использовать на протяжении всего года. Как видите, в этом плане «трансмиссионки» схожи с моторными маслами, но это не означает, что эти нефтепродукты используются в одинаковых условиях и имеют одинаковые показатели. Это же касается и вопросов о том, можно ли заливать «трансмиссионку» в двигатель и наоборот. Моторное масло допустимо использовать для КПП, но трансмиссионную жидкость заливать в мотор нельзя.

Таблица температурных диапазонов окружающего воздуха, в которых можно применять трансмиссионные масла. Указаны наиболее часто применяемые виды масел

Классификация вязкости трансмиссионного масла по API

По системе API GL масла подразделяются на классы качеств. Основными признаками классификации являются конструкция и условия работы передачи, дополнительными признаками — содержание противоизносных и противозадирных присадок.

Классификация описана в документе API «Обозначение эксплуатационных смазочных масел для коробок передач ручного управления и для мостов. Публикация API 1560, февраль 1976 г.» (API Publication 1560, Lubricant Service Designation for Automotive Manual Transmissions and Axles, February 1976). Классы качества по API:

Новые классы API

PG-2 (проект)

Классификация вязкости трансмиссионного масла по ГОСТ

В РФ существует своя классификация, которая также применяется при определении характеристик трансмиссионного масла, а именно ГОСТ 17479.2-85, этот стандарт был введен как для моторных масел, так и для «трансмиссионнок». Он включает в себя критерии вязкости, которые делятся на четыре класса: 9, 12, 18 и 34. Также он включает показатель качества нефтепродукта, который делится на пять групп, по градации каждая группа соответствует стандарту качества API, например, ТМ-1 (трансмиссионное масло) равняется GL-1, ТМ-2 – GL-2 и так далее.

Таким образом, если перед нами маркировка ТМ-5-18, то последняя цифра будет указывать на кинематическую вязкость жидкости.

Согласно ГОСТ 23652-79 существуют следующие марки трансмиссионных смазочных жидкостей исходя из показателей вязкости:

Помимо вязкости, при выборе смазочного материала необходимо обратить внимание на классификации эксплуатационных характеристик (API – США или ZF – европейский стандарт), а также на плотность масла трансмиссионного. Например, для масла ТЭп-15 показатель плотности при 20 градусах составит не более 0,950 г/см3.

Все эти свойства могут измениться после продолжительного срока хранения смазочной жидкости для КПП. Поэтому необходимо помнить о таких моментах, как: срок годности трансмиссионного масла.

Условия хранения трансмиссионного масла

Смазочные составы для КПП имеют свой гарантийный срок, который составляет 5 лет, и в некоторых случаях 3 года. По истечении этого периода присадки, содержащиеся в жидкости теряют свои свойства и соответственно такое просроченное масло не будет отвечать необходимым требованиям.

Стоит отметить, что период 3-5 лет обозначает срок хранения автомобильного масла в неоткрытой таре. Если же вы уже вскрыли бутылку, то срок хранения жидкости будет зависеть от многих условий. Чтобы состав дольше оставался действенным необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

При соблюдении этих условий масло будет храниться весь заявленный срок.

Некоторые автолюбители «оживляют» просроченное масло специальными присадками. Делать это не рекомендуется, так как в жидкости могут остаться «живые» присадки и при таком смешении их количество изменится, что, в свою очередь, уже не будет отвечать нормам. Кроме этого, новые компоненты могут вступить в химическую реакцию со старыми присадками, в результате чего их свойства будут непредсказуемыми.

Многие ошибочно считают что если «трансмиссионка» изменила свой цвет, то это является основным признаком непригодности жидкости. Это не всегда так. Дело в том, что в процессе производства главным параметром являются смазывающие характеристики состава, поэтому некоторое отклонение в цвете или запахе допустимо. Однако, если изменился не только цвет, но и появился темный кристаллический осадок, а само масло помутнело, то такой продукт заливать нельзя.

Также стоит сказать, что хранение трансмиссионного или моторного масла в бочке или системе автомобиля – это две разные вещи. Во втором случае, смазка постоянно находится в контакте с окружающей средой, в результате чего возникают окислительные процессы и появляются различные отложения. Поэтому даже если вы залили новое масло в авто без пробега, то это не означает что менять его можно лет через 5. Плановая замена масла для КПП зависит от эксплуатационных условий, но специалисты рекомендуют менять жидкость каждые 70 000 км при нормальной работе системы и через 25 000 км при езде в особых условиях (жара, холод, полная загрузка и так далее).

В заключении

В некоторых марках машин не предусмотрена плановая замена «трансмиссионнки», но, тем не менее, рекомендуется проверять уровень жидкости еженедельно.

Источник

Трансмиссионные масла

1. Введение
2. Область применения трансмиссионных масел
3. Классификация и маркировка трансмиссионных масел
. Присадки, добавляемые к трансмиссионным маслам
. Правила подбора трансмиссионных масел
. Подбор трансмиссионного масла по параметрам узла трения
. Анализ достоинств и недостатков использованной методики

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

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

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 2.4 — 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.

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 100OC — 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 (ТСЗ-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 KS/v. [5] Для цилиндрических зубчатых передач

KS/v, Нмин/м
10-2 10-1 100 101
а)
KS/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; zn=3,2; ze=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

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 40  95 мм2/с. Наиболее близкую к требуемой вязкость имеет масло SAE 80 W (40 =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]

где F=10,2 Н; zm=275; zn=3,2; ze=1,1; b=0,004 м; d=0,2 м; u=3,2;
t — удельная окружная сила, определяется по формуле t= (F к кv )/b,
к=1,8; кv=2,25. Тогда t=(10,21,82,25)/0,004=10327,5 Н/м.
Итак, окончательно по формуле 6.1 получаем

Итак, 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 40ОС (40), в то время как в классификациях трансмиссионных масел по вязкости в основном указывается кинематическая вязкость трансмиссионных масел при 100ОС (100).

Источник