6.6 Определение температуры застывания

При отрицательных температурах, в которых эксплуатируются автомобили и трактора, вязкость трансмиссионных масел после длительной остановки техники увеличивается на два порядка. Это приводит к значительной потере энергии на внутреннее трение масла. Затраты энергии в коробке передач автомобиля на внутреннее трение в потоке масла (условия работы – включена 1 передача, скорость вращения вала 1 об/мин) при 0ºС составляют 82,2% а при -15ºС - 93,3%. Кроме этого низкотемпературная текучесть масла обеспечивает попадание его в масляные каналы коробки передач и ведущих мостов. При температуре -20ºС масло марки ТАД-17И достигает канавки некоторых подшипников только через 1,5…2 минуты работы. Дальнейшее понижение температуры приводит к застыванию масла , то отрицательно сказывается на ресурсе .

Аппаратура, реактивы, материалы и порядок проведения исследований приведены в разделе 3.5

ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

После окончания исследований дают заключение о температуре застывания испытуемого образца масла, его соответствии требованиям ГОСТ и влиянии температуры застывания на работу смазываемых деталей трансмиссии.

6.7 Определение смазывающих свойств

Работа зубчатых передач автомобилей и тракторов характеризуется весьма высокими значениями скоростей скольжения и удельных давлений. Скорости скольжения шестерен постоянного зацепления коробок передач автомобилей оставляют 2…2,8 м/с в зависимости от конструкции при частоте вращения коленчатых валов двигателей соответствующих максимальному моменту.

Ввиду больших нагрузок, характерных для трансмиссий современных машин, они работают в режимах либо эластогидромеханической, либо граничной смазки. Граничным режимом трения характеризуются работа во время пуска и остановки не зависимо от режима при установившемся движении. Поэтому смазывающим свойствам трансмиссионного масла уделяется особое внимание. Оцениваются они показателями противозадирные и противоизносные свойства. Противозадирные свойства оцениваются на четырехшариковой машине трения согласно ГОСТ 9490.

6.7.1 Аппаратура и материалы:

- четырехшариковая машина;

- шарики (12,70± 0,01) — 10; 16 или 20 по ГОСТ 3722—81 из стали ШХ-15 по ГОСТ 801-78;

- микроскоп с увеличением не менее чем 24х, снабженный отсечной шкалой с ценой деления не более 0,001 мм;

- нефрас марки СЗ-80/120 (БР-1 «Галоша») по ТУ 38.041-67-108-92 или другой растворитель, удаляющий сма­зочный материал с деталей узла трения и не оставляющий пленки и других загрязнений;

- секундомер;

- шабер трехгранный или другой инструмент для удаления зау­сенцев, образующихся вокруг пятен износа на шариках;

- пинцет;

- вата медицинская гигроскопическая по ГОСТ 5556—81.

2. Порядок проведения исследований

Трибологические характеристики масел определяют на четырехшариковой машине (рисунок 6.1).

1 – корпус; 2- шпиндель; 3 – шарики; 4 – чашка; 5 – нагрузочное устройство.Рисунок

6.1 - Узел трения четырехшариковой машины

Перед началом испытания смазочного материала все детали машины, с которыми он соприкасается во время испытания (чашка с деталями крепления нижних ша­риков и детали крепления верхнего шарика в шпинделе), промывают нефрасом или другим растворителем, удаляющим смазочный материал с деталей, и про­сушивают на воздухе.

Шарики, применяемые при испытании, промывают несколькими пор­циями нефраса или другого растворителя, удаляющего смазочный материал с деталей до тех пор, пока растворитель не будет прозрачным, и просушивают на воздухе.

Испытание состоит из серии определений. Каждое опреде­ление проводят на новой пробе испытуемого смазочного материала и с четырьмя новыми шариками.

Для проведения испытания шарики, закреп­ляют в шпиндель машины и в чашке для смазочного материала. Затем устанавливают чашку со смазочным материалом в машину, плавно прилагают заданную на­грузку и включают электродвигатель.

При проведении испытания при повышенных температурах предварительно включают электронагреватель. После достижения заданной температуры при­лагают нагрузку и включают электродвигатель.

Температуру узла трения в месте расположения термопары поддерживают с погрешностью не более ±5°С.

Продолжительность работы машины от момента включения до мо­мента выключения электродвигателя при текущей нагрузке в процессе определе­ния критической нагрузки, нагрузки сваривания и индекса задира должна быть (10,0±0,2)с при определении показателя износа — (60,0±0,5) мин.

После остановки машины охлаждают узел трения ниже 40°С и слива­ют жидкий смазочный материал или снимают ватным тампоном пластичный сма­зочный материал с участков трения па нижних шариках. При наличии заусенцев по краям пятен износа их удаляют шабером. Измеряют диаметры пятен износа каждого из трех нижних шариков во взаимоперпендикулярных направлениях с точностью на менее 0,01мм.

За результат измерения принимают среднее арифметическое значение из­мерений пятен износа трех нижних шариков. Результаты из­мерений заносят в протокол.

При определении критической нагрузки проводят ряд последовательных определений с убывающими или возрастающими нагрузками в соответствии с рядом нагрузок 1 (таблица 6.1), максимально приближенными к пред­полагаемой критической нагрузке.

Затем, используя ряд нагрузок 2 (таблица 6.1), устанавливают кри­тическую нагрузку. Проводят два последовательных испытания.

Критической считают нагрузку (Р_к ) в Н (кгс), при которой средний диа­метр пятен износа нижних шариков находится в пределах значений предель­ного износа ( ±0,5) для данной нагрузки (таблица 6.1) и увеличение которой до величины последующей нагрузки вызывает увеличение среднего ди­аметра пятен износа на величину более 0,1 мм.

Таблица 6.1 – Нагрузочные ряды

Ряд нагрузок I, кгс	Ряд нагрузок 2, кгс	Величины предельного износа (dг+0,15), мм
6	6,5 7,0 7,5	0,31 0,31. 0,31 0,32
8		0,32
	8,5	0,32
	9,0	0,33
	9,5	0,33
10		0,33
	10,5	0,34
	11,0	0,34'
	12	0,35
13 .		0,35
	13,5	0,35
	14	0,36
	15	0,36
16		0,37
	17	0,37
	18	0,37
	19	0,38
20		0,38
	21	0,39
	22	0,39
	23	0,39
24		0,40
	26	0,40
	28	0,41
	30	0,42
32		0,42
	34	0,43
	36	0,43
	38	0,44
40		0,44
	42,5 45	0,45 0,46
	47,5	0,46
50		0,47 .
	53	0,47
	56	0,48
	60	0,49
63		0,49
	67 71 75	0,50 0,51 0.51
		0,52

продолжение таблицы 6.1

Ряд нагрузок 1, кгс	Ряд нагрузок 2, кгс	Величины предельного износа (dг+0,15), мм
80	84	0,53
	89	0,53
	94	0,54
100		0,55
	106	0,56
	112	0,56
	119	0,57
126		0,58
	133	0,59
	141	0,60
	150	0,61
160		0,62
	168	0,62
	178	0.63
	188	0,64
200		0,65
	211	0,66
	224	0,67
	237	0,68
250		0,69
	266	0,70
	282	0,71
	299	0,72
315		0,73
	335	0,75
	355	0,76
	376	0,77
400		0,78
	422	0,79
	447	0,81
	473	0,82
500		0,83
	531	0,85
	562	0,86
	596	0,87
630		0,89
	668	0,90
	708	0,92
	750	0,93
800 .		0,95

При определении нагрузки сваривания проводят ряд последовательных определений с убывающими или возрастающими нагрузками в соответствии с рядом нагрузок 1 (таблица 6.1), максимально приближенными к предпола­гаемой нагрузке сваривания.

Затем, используя ряд нагрузок 2, устанавливают нагрузку сваривания. Про­водят два последовательных испытания.

Таблица 6.2 – Определение индекса задира

Номер испы­тания	Нагрузка (ряд на­грузок 1)		Диаметры пятен износа шести нижних шариков, мм	Средний диаметр пятен из­носа, мм	Предель­ный износ (dг±0,15мм)	· ,
	Н	кгс
1	59	(6)			0,31	0,952
2	78	(8)			032	1,397
3	98	(10)			0,33	2,634
4	127	(13)			0,35	2,668
5	157	(16)			0,37	3,520
6	196	(20)			0,38	4,740
7	235	(24)			0,40	6,382
8	314	(32)			0,42	8,869
9	392	(40)			0,44	11,94
10	490	(50)			0,47	16,08
11	617	(63)			0,49	21,88
12	784	(80)			0,53	29,59
13	980	(100)			0,55	40,52
14	1235	(126)			0,58	55,14
15	1568	(160)			0,62	74,57
16	1960	(200)			0,65	102,1
17	2450	(250)			0,69	138,2
18	3087	(315)			0,73	187,9
19	3920	(400)			0,78	255,6
20	4900	(500)			0,83	347,3
21	6174	(630)			0,89	472,4
22	7840	(800)			0,95	641,8
23	9800	(1000)			1,01	876,3

Нагрузкой сваривания (Р_с ) в Н(кгс) считают наименьшую нагрузку, при которой произошла автоматическая остановка машины при достижении мо­мента трения (1180±25) Н-см [(120.0±2,5) кгс-см] или сваривание шариков.

Для смазочных материалов, у которых сваривание не наблюдается и мо­мент трения ниже предельного, за нагрузку сваривания принимают нагрузку,, при которой образуется пятно износа средним диаметром 3 мм к более.

При определении индекса задира испытание начинают с начальной на­грузки 196 Н (20 кгс). Последующие определения проводят с возрастающими нагрузками в соответствии с рядом нагрузок 1 (таблица 6.1) до нагрузки сваривания.

Индексом задира (И₃ ) считают величину в Н (кгс), вычисленную соглас­но таблицы 6.2, пункт 1.

Показатель износа определяют при постоянной нагрузке, установлен­ной в нормативно-технической документации на смазочный материал.

Основной является нагрузка 196Н (20 кгс). При установлении показателя износа проводят два последовательных определения.

Надежное определение показателя диаметра пятна износа обеспечивается' при стабильном режиме трения (без вибраций, скрипа и т. д.).

Для смазочных материалов, не обеспечивающих стабильного режима тре­ния при снижении нагрузки до минимальной, показатель износа не определя­ется.

ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

За критическую нагрузку (Р_к ) в Н ( кгс) принимают меньшее из двух полученных значений Р_к .

За нагрузку сваривания (Р_с ) в Н (кгс) принимают меньшее из двух полученных значений Р_с .

Индекс задира (И₃) в Н (кгс) вычисляют по формуле

, (6.5)

где - сумма условных нагрузок по ряду 1 от начальной нагрузки до бли­жайшей нагрузки, предшествующей нагрузке сваривания;

п — число определений по ряду 1.

Условную нагрузку ( ) в Н (кгс) для каждой осевой нагрузки по ряду 1 вычисляют по формуле

, (6.6)

где - осевая нагрузка, Н (кгс) по ряду 1;

- диаметр зоны упругой деформации шариков по Герцу, мм при нагрузке , Н (кгс);

- средний диаметр пятен износа нижних шариков, мм при нагрузке Н (кгс).

Величина произведения · , постоянная для испытания с данной нагрузкой,. приведена в справочном приложении 3.

После окончания исследований дают заключение о противозадирных свойствах испытуемого образца масла, его соответствии требованиям ГОСТ и влиянии на работу смазываемых деталей трансмиссии и их ресурс.

При проведении комплексной оценки трансмиссионного масла результаты испытаний заносят в таблицу по образцу приведенному ниже и дают заключение по каждому из показателей о пригодности исследуемого масла.

Таблица 6.3 - Результаты анализов исследуемого образца и данные ГОСТ

Наименование показателей	Данные ГОСТ	Результаты
Вязкость кинематическая, мм²/с при температуре 50ºС 100ºС
Вязкость динамическая, Па·с при -15(-20) ºС не более
Температура вспышки в открытом тигле, ºС не более
Застывание при температуре, ºС не выше
Испытание на коррозионную стойкость пластинок - из стали - из меди
Стабильность на приборе ДК НАМИ
Изменение кинематической вязкости при 100ºС, % не более
Осадок в петролейном эфире %, не более
Склонность к пенообразованию см³ не более при темспературе - 24ºС - 94ºС - 24ºС после испытания при 94ºС
Смазывающие свойства на ЧШМ - индекс задира, Н не менее - нагрузка сваривания, Н не менее - показатель износа при осевой нагрузке 392 Н, (20+5)ºС, 1 ч, мм, не более

На основании анализа полученных значений по показате­лям исследуемой смазки в сравнении с данными ГОСТ делают заключение о возможности ее применения для сельскохозяйственной техники и одновременно описывают влияние каж­дого отклонения по определяемому свойству смазки на воз­можные последствия при работе механизмов на ней. Указывают марки техники и узлы, для которых рекомендуется дан­ная смазка.