Строительные машины и оборудование, справочник





Трансмиссионные масла

Категория:
   Выбор топлива и смазочных материалов


Трансмиссионные масла

Трансмиссионные масла применяются в механических, гидромеханических и гидрообъемных передачах. Состав и свойства масел зависят от конструкции сборочных единиц трансмиссии и условий работы. В отличие от моторных масел они не соприкасаются с горячими металлическими поверхностями и не имеют контакта с продуктами сгорания топлива, что обеспечивает более низкую интенсивность потери работоспособности в процессе эксплуатации. Однако трансмиссионные масла подвергаются высокому контактному давлению (более 3000 МПа) одновременно со скоростью сдвига в сопряженных поверхностях до 25 м/с и температурах в объеме до 150 °С, а в зонах контакта до 400 °С. Для обеспечения работоспособности сборочных единиц трансмиссии в режимах высоких скоростей скольжения, давлений, температур в объеме и зонах контакта к смазочным маслам предъявляются следующие требования: иметь высокие противоизносные, противозадирные и противопиттинговые свойства; обладать хорошей антиокислительной стабильностью; иметь необходимые вязкостно-температурные свойства в интервале минусовых температур окружающей среды и 150 °С в объеме сборочных единиц; не вызывать коррозию деталей трансмиссии; иметь хорошие защитные свойства при контакте с водой, быть совместимыми с эластомерами; иметь достаточные антипенные свойства; обладать высокой стойкостью при хранении и взаимосмешиваемостью.

Противоизностные и противозадирные свойства трансмиссионных масел обеспечиваются образованием граничного слоя, препятствующего непосредственному контакту трущихся деталей, за счет более высокой вязкости и соответствующих присадок.

Для снижения износа высоконагруженных механических передач применяются эффективные противоизносные и противозадирные присадки (ЕР). В зоне высокого нагрева они выделяют активные элементы — серу, хлор, фосфор, которые на трущихся поверхностях образуют защитную пленку. Однако эти элементы вызывают коррозию деталей из сплавов меди и влияют на фрикционные свойства трущихся поверхностей. Эти особенности накладывают ограничения по области применения трансмиссионных масел с ЕР присадками.



Однако с увеличением вязкости масла растут энергетические потери в трансмиссии и составляют до 20% всей потребляемой мощности. Максимальная рабочая вязкость, не вызывающая значительных потерь на трение в сборочных единицах трансмиссии, составляет 20 мм2/с. Следует учитывать, что при вязкости выше 25 мм2/с практически отсутствуют утечки масла через уплотнения. В гидромеханических трансмиссиях масло движется с большей скоростью (80-100 м/с) в узких каналах между лопатками насосного и направляющего колес и турбин. Для снижения энергетических потерь в этих передачах вязкость масла более низкая и практически составляет 4-8 мм2/с во всем диапазоне рабочих температур. Нижний предел устанавливается для исключения кавитации и подтекания масла через уплотнения.

В процессе эксплуатации под действием высоких температур и частиц износа деталей (катализаторов) масло окисляется с образованием кислот, смол, сгустков и повышается вязкость масла. Процесс окисления особенно характерен для гидротрансформаторов, так как в них масло протекает через отверстия с малым диаметром при температуре до 130-175 °С и интенсивном смешивании с воздухом.

Продукты окисления приводят к повышенному износу, образованию пробок в трубопроводах и отверстиях и в целом к нарушению работы сборочных единиц трансмиссии. Под воздействием продуктов окисления быстро стареют сальники, манжеты, прокладки и другие эластомерные детали.

Отрицательное влияние на эластомеры оказывает присадка ЕР. Сера, входящая в состав таких присадок, способствует затвердеванию резины и уменьшению ее по объему, которое не должно превышать 15%.

Увеличение водорастворимых кислот и оснований способствует коррозии металлов, снижает эффективность и надежность техники и ухудшает эксплуатационные свойства масла. Хорошими антикоррозионными свойствами обладают присадки, содержащие сульфонат кальция.

В процессе эксплуатации при интенсивном перемешивании масла с воздухом происходит пенообразование. Пена ухудшает смазывающие и защитные свойства масла, ускоряет окисление, уменьшает производительность машины. Наличие воды в масле усиливает пенообразование. Прорыв масляной пены через сапун является первым признаком присутствия воды в масле.

На интенсивность изнашивания деталей трансмиссии оказывает влияние температура трансмиссионного масла, которая должна быть в пределах 60-80 °С. Снижение температуры до 20 °С увеличивает интенсивность изнашивания в 5 раз, а при температуре -30 °С — в 20 раз. Снижение температуры масла приводит к увеличению потерь в трансмиссии за счет роста вязкости. Предельное значение динамической вязкости (600 Па • с) определяется при свободном трогании машины на первой передаче.

При эксплуатации машин в условиях отрицательных температур допускается добавление до 20% арктического или зимнего дизельного топлива. Эксплуатационные свойства разбавленного трансмиссионного масла практически не ухудшаются.

В соответствии с ГОСТ 17479.2-85 обозначение трансмиссионного масла состоит из трех групп знаков. Первая группа обозначается буквами ТМ (трансмиссионное масло), вторая — цифрами, характеризующими принадлежность к группе по эксплуатационным свойствам, третья — цифрами, отражающими класс кинематической вязкости.

В зависимости от эксплуатационных свойств трансмиссионные масла делятся на 5 групп (табл. 10.8), которые рекомендуются для трансмиссий автомобилей, тракторов, тепловозов, сельскохозяйственных, дорожных, строительных машин и судовой техники, за исключением гидромеханических и гидрообъемных передач.

По кинематической вязкости при температуре 100 °С трансмиссионные масла делятся на 4 класса.

Значение кинематической вязкости при температуре 100 °С позволяет судить о величине нагрузочной способности защитной масляной пленки и ее достаточности для обеспечения работоспособности передач в режимах высоких нагрузок и рабочих температур.

С учетом группы по эксплуатационным свойствам и класса вязкости трансмиссионные масла обозначаются, например, так:
ТМ-5-123, (ТМ — трансмиссионное масло; 5 — пятая группа масла по эксплуатационным свойствам с противозадирными присадками высокой эффективности и многофункционального действия; 12 — класс вязкости; индекс «з» — масло содержит загущающую присадку).

Масла четвертой группы рекомендуются для сборочных единиц при высоких скоростях и малых нагрузках или, наоборот, когда скорости низкие, а нагрузки большие. Масла пятой группы могут применяться в условиях, характерных для четвертой, дополнительно они позволяют выдерживать высокие скорости и ударные нагрузки.

Выпускаемые нашей промышленностью масла пятой группы ТМ-5-12рк и ТМ-5-12д обладают высокими противоизносными и противозадирными свойствами с хорошими низкотемпературными качествами. Кроме того, масло ТМ-5-12рк отличается высокими защитными свойствами. После класса вязкости применяются уточняющие обозначения:
3 — загущающая присадка; К — консервационное; РК — рабочее консер-вационное.

Общепризнанной классификацией трансмиссионного масла за рубежом является система API, по которой масла обозначаются пятью классами от API GL-1 до API GL-5. В США и странах Западной Европы применяются трансмиссионные масла MIL-L-2105, MIL-L-2105B и MIL-L-2105C. Крупнейшая фирма в Германии по производству передач и силовых агрегатов создала свою спецификацию трансмиссионных масел, которые обозначаются инициалами и цифрами от ZF TE-ML01 до ZF TE-ML14.

Масла для автоматических коробок обладают более высокими требованиями по вязкости, антифрикционным, противоизносным и противоокислитель-ным свойствам. Конструкция автоматической коробки предусматривает расход мощности на внутреннее трение масла при превышении мощности двигателя над необходимой мощностью для преодоления сопротивления движению. Высокие скорости движения потоков масла и температура в гидротрансформаторе вызывают интенсивную аэрацию, приводящую к вспениванию, что создает благоприятные условия для окисления масла и коррозии металлов. Применение разных материалов (сталь, металлокерамика, бронза, фрикционные накладки) в парах трения затрудняет подбор антифрикционных присадок. Кроме того, разные материалы деталей, кислород, вода в масле образуют электрохимические пары, усиливающие износ. В этих условиях масло должно сохранять эксплуатационные свойства и обеспечивать работоспособность при высоком КПД трансмиссии. Как правило, требования к качеству масел для мощных машин предъявляются в спецификациях производителей машин, так для агрегатов ZF рекомендуется масло ZF TE-ML14.

В Республике Беларусь и Российской Федерации масла для гидромеханической передачи получают на основе маловязкого минерального масла и комплекса добавок (загущающих, антиокислительных, противоизносных, депрессорных и антипенных). Применяются масла А, Р, МГТ.

Работоспособность трансмиссии во многом определяется своевременной заменой масла. Периодичность замены трансмиссионных масел зависит от конструкции трансмиссии, качества масел, условий эксплуатации машины и находится в пределах 250-4000 машино-часов.

Условия эксплуатации для конкретной конструкции (нагруженность трансмиссии, температурный режим, интенсивность поступления продуктов загрязнения, механическое воздействие и др.) являются важнейшими факторами для замены масла. Следует учитывать, что наиболее нагружены сборочные единицы трансмиссии землеройно-транспортных машин при выполнении основной операции и при транспортных операциях по грунтовым дорогам.
Необходимым условием продолжительной работы масла является надежная защита сборочных единиц от пыли и воды. Дорожная пыль резко снижает противоизносные свойства масла, а 5% воды в масле увеличивает интенсивность изнашивания в 2 раза.

Масло заменяют при значительном изменении его показателей качества по сравнению с исходным маслом: вязкости, кислотности, противоизносных, антикоррозионных и окислительных свойств. Планирование расхода трансмиссионного масла производится в процентах от расходуемого топлива и составляет 0,3-0,5%.

По конструктивному исполнению трансмиссии могут быть механическими и гидравлическими. Трансмиссии состоят из ряда отдельно выполненных агрегатов. К агрегатам механической трансмиссии автомобилей относятся: сцепление, коробка передач, ведущий мост, карданная передача. На автомобилях повышенной проходимости может быть не один, а два и более ведущих мостов, раздаточная коробка и коробка отбора мощности. К агрегатам гидравлической трансмиссии относятся гидромуфты, гидромеханические коробки передач, гидротрансформаторы, насосы и т. п.

Принцип работы механической и гидравлической трансмиссий различен. В механической трансмиссии усилие передается с помощью различного рода зубчатых и червячных зацеплений, а в гидромеханических передачах энергия от ведущего вала к ведомому передается при помощи жидкого рабочего тела. Поэтому требования к трансмиссионным маслам, применяемым в этих трансмиссиях, различны. Если в механических трансмиссиях автомобилей трансмиссионное масло предназначено для смазывания деталей шестеренчатых и червячных передач, то в гидромеханических трансмиссиях оно выполняет еще и роль рабочего тела.

К трансмиссионным маслам также относятся масла для гидроусилителя руля и других гидрообъемных передач, а также масла для вспомогательного оборудования. В связи с тем что группа масел имеет принципиальные различия по условиям их применения, они рассматриваются отдельно.

Большинство применяемых трансмиссионных масел содержит композиции присадок (до 10%) с разным назначением: для улучшения смазочных и защитных свойств, уменьшения вспенивания, замедления окисления и коррозии.

Коррозионное влияние трансмиссионного масла, содержащего современные присадки для повышения маслянистости, может проявляться от непосредственного химического воздействия присадок на металлы, а также в результате действия влажного воздуха на поверхности металла, которые перед этим были покрыты маслом. Этот второй вид коррозии тесно связан с химическим воздействием присадок или продуктов их разложения на металл и прямо пропорционален числу центров коррозий, которые образовались на поверхности металла в результате этспЧ) воздействия. Например, отщепление активного хлора или хлористого водорода приводит к образованию на стали микроскоилений хлористого железа, которые под влиянием влаги воздуха разрастаются в большие, очаги коррозии поверхностей деталей, поднимающихся над уровнем масла.

Многие трансмиссионные масла, содержащие присадки с активной серой, химически воздействуют на цветные металлы (медь), вызывая их потемнение. Такое окисление меди не является основанием для замены масла, так как пленка сульфидов, герметически прилегающая к металлу, предупреждает износ сопряженных деталей. Присутствие в масле воды в виде эмульсии или взвеси крайне нежелательно.

Для оценки коррозионной агрессивности трансмиссионных масел в Польше применяются следующие лабораторные методы:
— нагрев медных и стальных пластин в масле до температуры 100 °С и выдержка в течение 3 ч. Оценка коррозионного действия производится визуально по изменениям масляной пленки на поверхности металла;
— проверка защитных свойств трансмиссионных масел по отношению к водному раствору неорганических солей. Выполняется с помощью смоченных маслом стальных стержней, погруженных в раствор соли при температуре 60 °С в течение 24 ч;
— нагрев стальных пластин в испытываемом масле до 120 °С и выдержка в течение 72 ч с последующим снятием масляной пленки и перенесением пластины во влагокамеру для выдержки в течение 168 ч при температуре 20 °С.

Независимо от этих испытаний проводятся пробы на коррозию под действием влаги.

Механизмы силовой передачи автомобилей работают в условиях больших нагрузок и высоких скоростей. Основным режимом трения для рабочих поверхностей деталей силовой передачи является граничное трение.

Для предохранения зубьев шестерен и деталей подшипников от износа и задиров при высоких контактных давлениях трансмиссионные масла должны образовывать на их поверхности прочную пленку. Противоизносные свойства трансмиссионных смазок зависят от качества исходного материала, из которого они изготовлены, и технологии их производства. Вместе с тем трансмиссионные масла должны быть подвижными при низких температурах, т. е. иметь невысокую вязкость и низкую температуру застывания. Улучшение смазочных свойств трансмиссионных масел достигается введением в них осерненных, свинцовых, хлорированных, фосфорных и других присадок.

Большую опасность для трансмиссионных масел представляют различные механические примеси (песок, окалина, ржавчина и др.) Частицы этих материалов, попадая в подшипники агрегатов трансмиссии, вызывают преждевременный износ их и даже разрушение.

Для предотвращения коррозионно-механического износа деталей силовой передачи трансмиссионные масла не должны содержать водорастворимых кислот и щелочей.

В соответствии с действующей в настоящее время классификацией выпускаются трансмиссионные масла без присадок (Т-30, Т-20, Т-10) и с присадками (Тп-20, Тп-15, Тп-10). Для гипоидных главных передач грузовых и легковых автомобилей выпускаются специальные гипоидные масла ТГ-15, ТГ-10.

Для гидромеханических трансмиссий, учитывая тяжелые условия работы масел (высокая температура, перемешивание с большой скоростью при высоких нагрузках), выпускаются специальные масла, обладающие высокой плотностью, химической стабильностью и устойчивостью против вспенивания (ВНИИ НП-1, ГТМ-3 МАЗ и Гидрол-4).

Читать далее:

Категория: - Выбор топлива и смазочных материалов

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины