Трансмиссионные масла. |
| Назначение. |
Трансмиссионные масла применяются в коробках передач, в раздаточных коробках, механизмах рулевого управления. Трансмиссионные масла выполняют следующие функции:
|
| Классификация. |
Классификация по
вязкости
Стандарт SAE
J306 Для классификации трансмиссионных масел по вязкости наибольшее распространение и признание в мире получила система, разработанная Американским Обществом Инженеров - SAE. Она описывается стандартом SAE J306 "Клаccификация вязкости трансмиссионных масел для ведущих мостов и механических коробок передач" (Axle and Manual Transmission Lubricant Viscosity Classification). Вязкость масла выражается в условных единицах - степенях вязкости по SAE. Спецификация SAE J306 используется производителями автомобильных трансмиссий при определении и рекомендации трансмиссионных масел для ведущих мостов и механических коробок передач, а также производителями масел при разработке новых составов, производстве и маркировке готовых продуктов. Требования маркировки по вязкости По аналогии с классификацией моторных масел, степени вязкости трансмиссионных масел можно разделить на условные ряды:
Последняя редакция стандарта SAE J306 включает раздел с требованиями по маркировке. Согласно данным требованиям, трансмиссионные масла должны маркироваться по следующим принципам:
Дополнительные степени вязкости и новые требования по маркировке вынуждают поставщиков смазочных материалов более четко определять уровень вязкостных свойств, а производитель трансмиссии получает возможность более четко сформулировать свои рекомендации. Например:
Учитывая диапазон условных значений, используемых для обозначения вязкости моторных масел (от 0 до 60), для обозначения степеней вязкости трансмиссионных масел выбраны значения из диапазона от 70 до 250. Это сделано во избежание возможных ошибок при выборе масла на основе вязкости. Классификация по
назначению Единой системы классификации трансмиссионных масел по эксплуатационным свойствам, качеству и назначению нет. Общепризнанной во всем мире является система классификации API, масел для механических трансмиссий. По этой системе масла обозначаются знаком класса API GL. Имеются пять классов от API GL-1 до API GL-5 и несколько проектных. В Европе применяется классификация ZF TE-ML ("Zahnradfabrik Friedrishafen"), которая охватывает все масла, включая жидкости для гидромеханических передач. Система классификации 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: API GL-1
API MT-1
Система классификации ZF "Zahnradfabrik Friedrichshafen" (Германия, Фридрихсхафен, далее - ZF) является одной из крупнейших и влиятельных в Европе компаний по производству передач и силовых агрегатов транспортных средств. Компания создала систему классификации всех видов автотранспортных передач. Каждый вид имеет свой список смазочных материалов. Эти списки обозначаются инициалами и цифрами от ZF TE-ML 01 до ZF TE-ML 14. В списках для каждого вида передач перечисляются:
ZF TE-ML 01: Назначение: механические несинхронизированные коробки передач коммерческих автомобилей с включением всех передач при помощи зубчатых муфт. При использовании многофункциональных трансмиссионных масел, базовое масло должно содержать не более чем 2% растворимых присадок (модификатора индекса вязкости, депрессанта температуры застывания и др.) помимо противозадирных (EP) присадок. ZF TE-ML 02: Назначение: Механические и автоматические трансмиссии грузовых автомобилей и автобусов: Ecolite, Ecomid, Ecosplit, Transmatic, AC TRONIC. Апробированные классы ZF TE-ML 02:
ZF TE-ML 102 "Long Drain" (проект): Назначение: как и ZF TE-ML 102, только масло дополнительно проверяется на продленный интервал замены до 300 000 км. ZF TE-ML 03: Назначение: гидротрансформаторы (англ. torque converter, нем. Wandlergetriebe) мобильных рабочих машин ZF TE-ML 04: Назначение: Судовые трансмиссии. ZF TE-ML 05: Назначение: Ведущие мосты внедорожной мобильной техники. Апробированные классы ZF TE-ML 05:
ZF TE-ML 06: Назначение: Трансмиссия и гидравлические навесные системы тракторов. Апробированные классы ZF TE-ML 06:
ZF TE-ML 07: Назначение: гидрообъемный или механический приводы, системы электрических приводов: передачи, переключаемые под нагрузкой, привод мобильной мешалки (mobile mixer drivers), передачи подъемных механизмов, приводы поворотных механизмов. Апробированные классы ZF TE-ML 07
ZF TE-ML 08: Назначение: Системы рулевого управления ZF (без гидроусилителя) легковых и грузовых автомобилей, автобусов и внедорожной техники. ZF TE-ML 09: Назначение: Системы рулевого управления ZF (с гидроусилителем и маслонасосом) легковых и грузовых автомобилей, автобусов и внедорожной мобильной техники. Апробированные классы ZF TE-ML 09:
ZF TE-ML 10: Назначение: механизмы типа "Transmatic" легковых и коммерческих автомобилей (с гидротрансформатором с блокирующей фрикционной муфтой WSK (англ.torque converter lock-up clutch, нем. Wandlerschltkupplung)). ZF TE-ML 11: Назначение: коробки передач легковых автомобилей ручного управления и автоматические. Апробированные классы ZF TE-ML 11:
ZF TE-ML 12: Назначение: мосты легковых и коммерческих автомобилей и автобусов. Апробированные классы ZF TE-ML 12:
ZF TE-ML 13: Назначение: агрегаты ZF в специальных транспортных средствах НАТО (колесные и гусеничные машины). ZF TE-ML 14: Назначение: автоматические коробки передач коммерческих автомобилей (Ecomat) Апробированные классы ZF TE-ML 14:
ZF TE-ML 15: Назначение: тормозные системы специальных транспортных средств НАТО. |
| Применение масел. |
Масла для механической коробки передач легковых автомобилей.
Большинство механических коробок передач состоят из системы цилиндрических зубчатых колес и синхронизаторов. Зубчатые передачи сильно нагружены и для снижения износа предпочтительнее применять вязкие масла с противоизносными присадками. Для работы синхронизаторов вязкость масла должна быть низкой. Кроме того, синхронизаторы изготовляются из медных сплавов, поэтому противозадирные присадки могут вызывать их коррозию. Вследствие этого для механической коробки передач применяются масла средней вязкости и с умеренными присадками. Для гипоидной передачи необходимо высокоэффективное масло, подавляющее изнашивание. По этой причине трудно разработать универсальные трансмиссионные масла для всех агрегатов трансмиссии, с высокой несущей способностью, обеспечивающие хорошую работу синхронизаторов и не вызывающие коррозии. Современные легковые автомобили, как правило, снабжены синхронизированными коробками передач. Синхронизаторы изготовляются из медных сплавов, что усложняет применения масел с высокоэффективными противозадирными присадками. Коробки передач современных легковых автомобилей имеют конструктивные особенности, размещены в одном корпусе с главной передачей в переднем ведущем мосту; пятиступенчатые и требуют специальных масел. Синхронизация шестерней при переключении передач осуществляется путем прижатия блокирующего кольца синхронизатора к конусу зубчатого колеса. Их скорости вращения сравниваются, когда между ними масляная пленка выдавливается, смазывание становится полусухим и осуществляется фрикционное сцепление. Для этого требуются маловязкие масла не выше SAE 80W, а для пятиступенчатой коробки передач - SAE 75W и даже SAE 70W. Модификаторы трения, обеспечивающие необходимый коэффициент трения, усложняют применение этих масел в гипоидных передачах, для которых требуется маловязкое масло и без агрессивных для медных сплавов противозадирных присадок. Новые синтетические базовые масла, будучи весьма маловязкими, обеспечивают хорошее смазывание и гипоидной передачи. Поэтому универсальные трансмиссионные масла, как правило, бывают синтетическими. Синтетические масла применяются и для пятиступенчатой коробки передач, так как только они имеют достаточно высокий индекс вязкости, необходимый для плавной работы при низкой температуре. В системе качества API не предусмотрены испытания масел по износу и коррозии синхронизаторов коробки передач. Это связано с тем, что в Северной Америке 90% всех тяжелых автомобилей снабжены ручными коробками передач без синхронизаторов. В Европе наблюдается обратная картина - 90% тяжелых автомобилей имеют коробку передач с синхронизаторами. Поэтому в Европе класс API GL-4 рассматривают как типичный класс масел для коробок передач ручного управления и с синхронизаторами. На рынке Европы все масла этого класса должны удовлетворять требованиям, с учетом наличия синхронизаторов. Европейские производители автомобилей через свою организацию CEC усовершенствуют требования и тестирование масел API GL-4. С этой целью масла API GL-4 должны проходить дополнительные европейские испытания По рекомендациям "ZF", масла для механической коробки передач должны иметь категорию API GL-4 с дополнениями спецификаций ZF TE-ML 02 или других производителей, например, MB 236.2, VW G 50, MAN 341. Если масло можно применять одновременно и для коробки передач, и для гипоидной передачи, изготовитель масла информирует об этом пользователя специальной отметкой о том, что масло не вызывает коррозии деталей из меди и медных сплавов. Поэтому торговые организации и потребители масел должны быть очень внимательны при выборе одного масла для механической коробки передач и для главной передачи. В любом случае следует получить подтверждение изготовителя о целесообразности такого применения масла. Масла для
переднего ведущего моста
Главная передача, дифференциал переднего моста, коробка передач и сцепление размещены в общем корпусе. Применяются маловязкие масла. Изготовители масла на этикетках отмечают возможность применения масла API GL-4 с отметкой о специальном назначении, а для некоторых автомобилей применяется моторное масло. Масла для
раздаточной коробки передач
Для масел раздаточных коробок передач особых требований не предъявляются и для них применяются те же масла, что и для механических коробок передач, ручного управления или передач ведущего моста. Масла для
ведущего моста - главной передачи и дифференциала
Главная передача увеличивает вращательный момент, уменьшает скорость вращения и в заднем мосту меняет направление передаваемого момента вращения на 90°. Она соединяется с дифференциалом, в котором вращение передается на колеса посредством конусных сателлитных шестерен. При этом обе полуоси могут вращаться с разной скоростью, когда автомобиль поворачивается. Главная передача чаще всего состоит из пары гипоидных шестерен в легковых автомобилях и конусно-спиральной пары в большинстве грузовых автомобилей. Эти передачи во время работы бывают сильно загруженными и скоростными. Контактное давление в них достигает 2000 МПа и более, а рабочая температура масла - 120-130°C. Для таких передач требуется вязкое масло (SAE 90 или SAE 140), которое содержит много серы (до 1,5%) в противозадирных присадках. Применяются масла API GL-2 или API GL-4. Масла для
гипоидной передачи
В гипоидной конусной передаче оси конусов не пересекаются. Скольжение зубьев тем больше, чем больше расстояние между осями. Поэтому одним из показателей масел для гипоидных передач является смещение осей конусов, выраженное в миллиметрах. Этот показатель часто приводится в описаниях масел и служит для гипоидных передач. В гипоидной передаче условия работы особенно тяжелые. На зубья действует высокое контактное давление (до 4 000 МПа), проявляются динамические нагрузки, удары, высокая скорость скольжения (до 15 м/с). Для эффективного смазывания применяются противоизносные и разделяющие присадки. На поверхностях трения гипоидной передачи присадки разлагаются с выделением химически активных элементов и на поверхности образуется хемосорбционная пленка, отличающиеся пластичностью и хорошим сцеплением с металлом. Присадки ЕР вводятся во все масла высокого качества. Они содержат органические соединения хлора и фосфора, которые могут вызвать коррозию цветных металлов. Универсальные трансмиссионные масла, применяемые для гипоидной и механической коробки передач, имеют специальные разделяющие присадки, не вызывающие коррозии цветных металлов и обладающие хорошими смазывающими свойствами. (SAE 90, SAE 80W-90, SAE 80W-140, SAE 85W-140, класс качества API GL-5) Масла для
дифференциала Дифференциал позволяет при повороте ведущим колесам вращаться с разной скоростью. Дифференциал имеет планетарную передачу, которая обеспечивает движение полуосей на разных скоростях. Какие либо дополнительные требования для смазывания такого дифференциала не выдвигаются и требование по смазке полностью удовлетворяется маслом для главной передачи, с которой он находится в одном корпусе. Масла для
дифференциала повышенного трения
Для подавления проскальзывания и буксировки одного колеса на скользкой дороге, все чаще применяются дифференциалы повышенного трения. Фрикционные муфты могут быть дисковые или конические. У всех используется одинаковый принцип блокировки - фрикционная муфта создает дополнительное трение между корпусом и шестерней полуоси и при возникновении разницы во вращении часть крутящего момента передается на проскальзывающие колеса. Имеются и механизмы блокировки дифференциала замочного типа. Для дифференциалов повышенного трения применяются масла с заданными фрикционными свойствами и пониженной вязкостью. Оно должно хорошо смазывать гипоидную передачу и обеспечить хорошую работу фрикционной муфты. Коэффициент трения должен быть небольшим при малой скорости скольжения и повышается при ускорении скольжения. Это достигается добавлением специальных присадок. Единых требований к этим маслам пока нет ввиду разнообразия конструкции дифференциала. Рекомендуется при выборе масла руководствоваться указаниями производителя автомобиля или поставщика масла. В описаниях масел имеется указание о его пригодности для такового дифференциала. Вязкость и спецификации масла для дифференциала повышенного трения: вязкость: SAE 75W-90, SAE 80W-90, SAE 85W-0, SAE 90; класс качества API GL-5 LS; Фрикционная вязкостная муфта используется в некоторых легковых автомобилях ("Renault Espace Quadro", "Ford Escort RS 2000" и др.) с четырьмя ведущими колесами и представляет распределительный механизм вместо межосевого дифференциала или механизма блокировки межосевого дифференциала. Муфта автоматически распределяет силу между передними и задними ведущими колесами. Когда колеса на скользкой дороге начинают проскальзывать, диски муфты относительно друг друга проворачиваются, трение возрастает, от этого сила сцепления повышается и момент вращения передается на стоящие колеса. Для муфты применяются синтетические или полусинтетические масла API GL-5 с вязкостью SAE 80W, SAE 75W-90. Масла для
рулевого механизма
Для смазывания червячной передачи рулевого механизма применяется масло с низким коэффициентом трения и способное выдержать большие нагрузки при высокой (до 50 м/с) скорости скольжения; с высоким индексом вязкости, содержащее антиокислительные присадки. Желательно, чтобы за время эксплуатации масло не загущалось и интервал его замены был по возможности большим. Обычно масло в рулевом механизме не меняется в течение всего времени эксплуатации автомобиля. Масло может заменяться в ходе ремонта рулевого механизма или в результате его вытекания. Категория качества таких масел - API GL-2. Масла для
малонагруженных передач
Режим работы некоторых агрегатов трансмиссий легкий, а конструкция - простая. Для них применяются масла, в которых присадки отсутствуют или присутствуют в минимальном количестве. Такие масла дешевые и имеются в ассортименте каждой крупной компании (категория качества API GL-1). Для передач простой конструкции возможно применение смазочных масел более высокого класса, но это экономически невыгодно. Масла для автоматической коробки передач
Масла для автоматической коробки передач - особый вид масла. К ним предъявляются более высокие требования по вязкости, антифрикционным, противоизносным и противоокислительным свойствам, чем для других агрегатов. Поскольку автоматические коробки передач включают в себя несколько совершенно разнородных узлов - гидротрансформатор, шестеренчатую коробку передач, сложную систему управления, - спектр функций масла весьма широк. Масло смазывает, охлаждает, передает вращающий момент и обеспечивает фрикционное сцепление. Динамические нагрузки 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°С, а в жаркую погоду при городском движении она может подниматься до 150°C. Конструкция автоматической коробки передач такова, что если с двигателя снимается мощность большая, чем нужно для преодоления дорожного сопротивления, ее избыток расходуется на внутреннее трение масла, которое еще больше нагревается. Высокие скорости движения потоков масла в гидротрансформаторе и температура вызывают интенсивную аэрацию, приводящую к вспениванию, что создает благоприятные условия для окисления масла и коррозии металлов. Разнообразие материалов в парах трения (сталь-сталь, сталь-металлокерамика, сталь-бронза, сталь-фрикционная прокладка) затрудняет подбор антифрикционных присадок. Разнородные материалы деталей, кислород, вода, масло, образуют электрохимические пары, активизирующие коррозионный износ. В таких условиях масло должно не только сохранять свои эксплуатационные свойства, защищать поверхности трения, но и, как передающая вращающий момент среда, обеспечивать высокий КПД трансмиссии. В этом случае требования к вязкости прямо противоположны тем, что предъявляются, когда речь идет только о смазке. Для смазки шестерен нужна относительно высокая вязкость, а для нормальной работы гидротрансформатора - низкая (4-9 сСт при 100°C). Для автоматической коробки передач применяются масл двух типов, которые отвечают требованиям основных производителей автомобилей - "General Motors" и "Ford". Они носят фирменные названия - Dexron® и Mercon®. Автомобильная корпорация "General Motors" в 1949 г. создала специальное масло для автоматической коробки передач, которое условно называлось "Type A". В это время оно применялось для всех автомобилей, в том числе и "Ford". В 1961 году "Ford" издал спецификацию на масло M2C33-D c новыми требованиями по фрикционным свойствам. С этого времени выпускались и развивались два типа масел - "General Motors" и "Ford". Со временем разница между этими маслами сократилась и с 1993 года они стали взаимозаменяемы. Dexron III и Dexron IV созданы с учетом требованием для электронно-контролируемого сцепления автотрансформатора. Последняя модификация масла Ford Mercon V (M2C202 B, Type B) имеет особые свойства и с другими маслами не взаимозаменяемо.
При подготовке материала использоволась книга |
| Мой автомобиль Nissan Sunny |