4.3.Трансмиссионные масла

4.3.1.Общие сведения

Трансмиссионные масла применяют в коробках передач, мостах, в раздаточных коробках, механизмах рулевого управления - везде, где вращающий момент передается либо зубчатыми парами (тогда масло выполняет только функции смазки), либо посредством самого масла, как, например, в гидромеханических передачах (в них является рабочим телом). Как правило, зубчатые передачи и находящиеся внутри агрегатов подшипники смазываются погружением в масло и разбрызгиванием. Однако есть конструкции, где такой смазки недостаточно - тяжело нагруженные или особо сложные механизмы с труднодоступными для капель и масляного тумана сопряжениями требуют принудительного подвода масла. К ним смазку подают под давлением.

Для обеспечения работоспособности механизмов трансмиссионные масла должны выполнять следующие функции:

• предотвращать износ поверхностей трения за счет образования стойкой масляной пленки между ними;

• снижать потери на трение в зубчатых зацеплениях;

• отводить теплоту от поверхностей трения;

• удалять продукты износа из зон трения;

• защищать детали от коррозии;

• снижать ударные нагрузки на шестерни, вибрации и шум, уплотняя зазоры между поверхностями трения.

Доля трансмиссионных масел в общем объеме смазочных материалов, потребляемых автомобилем за весь срок эксплуатации, всего лишь 0,3-0,5%. Меняют их нечасто: либо через 75-150 тыс. км пробега, или, если автомобиль эксплуатируется нерегулярно, через каждые 3-7 лет независимо от пробега.

Несмотря на то, что трансмиссионные масла работают в условиях, безусловно, более легких, чем моторные, они испытывают высокие нагрузки. Давление в зонах контакта цилиндрических, конических и червячных передач может составлять от 500 до 2000 МПа, а гипоидных - до 4000 МПа. Скорость скольжения зубьев друг относительно друга на входе в зацепление изменяется в диапазоне 1,5-12 м/с в конических и цилиндрических передачах; 20-25 м/с - в червячных; в гипоидных она может превышать 15 м/с. Рабочая температура масла в агрегатах трансмиссий варьируется от температуры окружающего воздуха до 200°C, однако в точках контакта зубьев часто возникает кратковременный местный перегрев - до 300°C, а иногда и выше. В результате возможен преждевременный износ, задиры, питтинг (точечное выкрашивание зубьев шестерен) и другие повреждения.

К трансмиссионным маслам предъявляют самые разнообразные эксплуатационные требования. Масла должны, с одной стороны, сохранять высокую вязкость при рабочих температурах, чтобы не разрушалась пленка и, нормально уплотнялись зазоры, с другой - не становиться слишком вязкими при низких температурах окружающей среды, чтобы в начале работы агрегата холодное масло не препятствовало свободному вращению шестерен.

Способность масла соответствовать этим требованиям отражает параметр, называемый индексом вязкости. Чем он выше, тем меньше изменяется вязкость масла в зависимости от изменения температуры. Кроме того, масла должны обладать высокими противокоррозионными, -окислительными, -пенными и другими "противо-" свойствами, а также иметь высокую термоокислительную стабильность (длительная стабильность характеристик в рабочих условиях и при хранении) и не быть агрессивными по отношению к резиновым уплотнениям и цветным металлам.

К маслам, работающим в автоматических коробках передач, предъявляются гораздо более высокие требования по вязкости, антифрикционным, противоизносным и противоокислительным свойствам, чем к применяемым в других агрегатах. Поскольку автоматические коробки включают в себя несколько совершенно разнородных узлов - гидротрансформатор, шестеренчатую коробку передач, сложную систему управления, - спектр функций масла весьма широк. Оно и смазывает, и охлаждает, и передает вращающий момент. Динамические нагрузки в таких передачах меньше чем в обычных коробках передач из-за отсутствия жесткой связи между двигателем и трансмиссией. Средняя рабочая температура масла в картере автоматической коробки составляет 80-95°C, в жаркую же погоду при городском цикле движения она может подниматься до 150°C. Конструкция автоматической коробки такова, что если с двигателя снимается мощность большая, чем нужно для преодоления дорожного сопротивления, ее избыток расходуется на внутреннее трение масла, тем самым нагревая масло еще больше. Высокие скорости движения потоков масла в гидротрансформаторе и температура вызывают интенсивную аэрацию, приводящую к вспениванию, что создает благоприятные условия, во-первых, для окисления самого масла, во-вторых, для коррозии металлов. Разнообразие материалов в парах трения автоматической коробки (сталь-сталь, сталь-металлокерамика, сталь-бронза) затрудняет подбор антифрикционных присадок к маслам. К тому же разнородные по материалам детали, работая во вспененном и постепенно насыщающемся кислородом и водой масле, образуют электрохимические пары, активизирующие коррозионный износ. В таких условиях масло должно не только сохранять свои эксплуатационные свойства и защищать поверхности трения, но и, как передающая вращающий момент среда, обеспечивать высокий КПД трансмиссии. И вот тут требования к вязкости прямо противоположны тем, что предъявляются, когда речь идет только о смазке. Для смазки шестерен нужна высокая вязкость. Для нормальной работы гидротрансформатора - низкая (4-9 сСт при 100°C).

В основном трансмиссионные масла имеют минеральную (нефтяную) основну. Однако в последнее время появляется все большее количество масел на синтетической и полусинтетической основах. Для придания маслам функциональных и специфических свойств в основу вводят различные присадки: противозадирные, загущающие, противокоррозионные и др.