Трансмиссионные масла

Введение

Любой подвижный механизм автомобиля нуждается в надежной смазке ‒ трансмиссия, двигатель, отдельные компоненты тормозной и ходовой систем. Исключением является разве что узлы, имеющие фрикционную природу работу: тормоза, сцепления. Разнообразие применяемых конструкторских решений, материалов, технологий, условий работы приводят к возникновению достаточно широкой гаммы смазочных материалов и подбору наиболее целесообразных масел.
Актуальность темы работы обуславливается необходимостью применения трансмиссионных масел в зубчатых передачах различных типов (конических, цилиндрических, червячных и т. д.), в связи с чем, что такое масло работает в режимах высоких контактных давлений, больших скоростей скольжения и широком диапазоне температур.
Трансмиссионные масла имеют свойства работать в специфических условиях. Трущиеся поверхности деталей зубчатых передач подвергаются высоким удельным нагрузкам ‒ до 1500...2000 МПа, в гипоидных ‒ более 2500 МПа. Скорости скольжения (2,5...3,0 м/с) и рабочая температура (обычно 80...100 °С) сравнительно невысокие. Однако в местах контакта зубчатых зацеплений в результате кратковременного местного нагрева температура значительно больше (250 °С и выше) [1].
Несмотря на большое количество собственных фирменных допусков автопроизводителей, существует три основных критерия, по которым различаются трансмиссионные масла: класс качества API GL, класс качества по системе ZF и вязкость по системе SAE.
Характеристики вязкости трансмиссионных масел сильно влияют на другие их свойства. Так, увеличение вязкости способствует большей прочности масляной пленки, но при этом наблюдаются возрастания потерь мощности, передаваемые через узел. Кроме этого, трансмиссионное масло с повышенной вязкостью быстро загустевает при пониженных температурах. Получается, что использование увеличения вязкости в целях роста смазывающей способности не является целесообразным.
Если же вязкость снижена, то сокращаются потери на трение, но снижается и прочность масляной пленки. Чтобы обеспечить с помощью такой рабочей жидкости защиту от износа и задира в узлах, в нее вводят противоизносные и противозадирные компоненты ‒ присадки.
В маловязких маслах концентрация присадок велика, поскольку ими формируется тонкий смазочный слой. Зато сниженная вязкость гарантирует возможность быстрого начала движения при отрицательных температурах.
Есть и другие важные характеристики масел: ‒ термоокислительная стабильность, что есть возможностью смазки сохранять свои функции и свойства при работе в условиях повышенных температур, что обеспечивается особыми антиокислительными присадками; ‒ антикоррозионные свойства. В состав масел обязательно включают ингибиторы коррозии, которые препятствуют процессам окисления металлических деталей узлов;
‒ устойчивость к образованию пены, за которую отвечают специальные вещества (пеногасители). Они не позволяют трансмиссионном маслу пениться в процессе работы. Итак, узлы будут смазываться именно жидкостью, а не масловоздушная смесью, которая приводит к неполадкам.
Изучение особенностей трансмиссионных масел служит первоосновой для эффективного и целесообразного их применения как эксплуатационные материалы в транспортном комплексе.
Цель работы ‒ рассмотреть и провести анализ трансмиссионных масел.
Достижение цели предполагает выполнение следующих задач:
‒ определить состав и свойства трансмиссионных масел;
‒ проанализировать функции трансмиссионных масел;
‒ выявить основные требования к трансмиссионным маслам.
Объект ‒ трансмиссионные масла.
Предмет ‒ теоретические основы и прикладные аспекты применения трансмиссионных масел.
РАЗДЕЛ 1
ОСОБЕННОСТИ ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЕЛ
1.1. Состав и свойства трансмиссионных масел
Трансмиссионные масла предназначены для смазки механических, гидромеханических и гидрообъемных трансмиссий. Состав и свойства масел зависят от конструкции трансмиссий и условий работы (температура, контактные напряжения скорости скольжения и др.).
Данные масла рекомендовано применять в определенных моделях коробок передач с прямым приводом, бортовых редукторов, дифференциалов, приводах поворотных кругов и других компонентах

.
Трансмиссионные масла есть нефтяными или синтетическими маслами, используемыми для смазки агрегатов трансмиссий колесных и гусеничных транспортных машин. Нефтяными масла ‒ смеси высоковязких экстрактов селективной очистки масел либо остаточных масел с маловязкими дистиллятами, синтетическими-углеводородами, сложными эфирами дикарбоновых кислот, кремнийорганической жидкости, диалкилбензолами и др. В состав трансмиссионных масел входят также главным образом фосфор-, хлор- и серосодержащие присадки (% по массе): противозадирные (0,5-5,0), противоизносные (1-3), антиокислительные (0,2-3,0), антипенные (до 0,001).
Предназначение трансмиссионных масел в соответствии с
ГОСТ 17479.2-2015 ‒ использование для агрегатов трансмиссий автомобилей, сельскохозяйственных, дорожных, строительных машин, тракторов, тепловозов и судовой техники [3, с. 1-2].
Трансмиссионные масла подразделяются на категории в соответствии с эксплуатационной классификацией API и категориями вязкости по SAE, определенными стандартом SAE J306 ("Классификация вязкости трансмиссионных масел для ведущих мостов и механических коробок передач") [8, с. 27-28].
Трансмиссионные масла имеют свои отличия от моторных масел по свойствам ввиду существенного различия условий работы: ‒ не имеют соприкасаний с горячими поверхностями камеры сгорания; ‒ не контактируют с продуктами сгорания топлива; ‒ подвергаются высоким контактным давлениям одновременно с большими скоростями сдвига в сопряженных поверхностях.
Агрегаты трансмиссий могут иметь в одном корпусе все виды передач и механизмов такие как: зубчатые, гидравлические, фрикционные. В связи с чем трансмиссионные масла должны характеризоваться универсальными свойствами: смазывающего материала механических зубчатых передач, среды для обеспечения сцепления во фрикционных передачах и жидкости, передающей мощность в гидравлических передачах и регулирующих устройствах [5, с. 6]
Для стандартных трансмиссионных масел повысить смазочные свойства можно путем введения в их состав противоизносных и противозадирных маслорастворимых присадок. В качестве данных присадок применяют серо-, фосфор- и хлорсодержащие органические соединения. Однако они имеют ряд недостатков ‒ повышенную коррозионную агрессивность отдельных присадок к сталям, снижение контактной выносливости материала зубчатых колес, высокую токсичность и т.д.
В последнее время широкое распространение получили добавки на основе наноразмерных порошков (НРП), такие добавки не имеют указанных недостатков и являются очень эффективными [7, с.1-2].
1.2. Функции трансмиссионных масел
Использование трансмиссионных масел снижает износ трущихся деталей, предотвращает действие ударных нагрузок, защищает детали механизмов от коррозии, снижает вибрации и шум шестерен, уменьшает потери мощности на трение [4, с. 87].
Повышение противоизносных и противозадирных свойств трансмиссионным маслам придают с помощью использования добавок химически активных веществ.
В механических трансмиссиях прослеживаются следующие функции трансмиссионных масел: ‒ снижение износа;
‒ защита от коррозии;
‒ подавление вибрации и смягчение ударных нагрузок;
‒ уменьшение коэффициента трения;
‒ отвод тепла от трущихся поверхностей;
‒ удаление продуктов износа и загрязнений.
Во фрикционных механизмах функциями трансмиссионных масел являются: ‒ обеспечение необходимого статического и динамического коэффициента трения при разных скоростях скольжения;
‒ обеспечение прочного контакта смыкающихся поверхностей;
‒ обеспечение смазывания в экстремальных условиях, предотвращение проскальзывания пар трения и подавление вибрации.
В гидромеханических передачах функциями трансмиссионных масел выступают: ‒ снижение износа;
‒ защита от коррозии;
‒ снижение трения в зубчатых передачах;
‒ обеспечение необходимого коэффициента трения для фрикционных механизмов;
‒ отвод тепла от трущихся поверхностей [5, с. 6-7].
Для трансмиссионных масел самыми важными и определяющими функциями есть противоизносные и антифрикционные функции.
Все шире для снижения износа высоконагруженных механических передач применяются более вязкие масла с эффективными противоизносными и противозадирными присадками, в иностранной литературе называемые ЕР присадками [5, с