ТРАНСМІСІЙНІ ОЛИВИ
Призначення та умови роботи Трансмісійні оливи використовують для мащення агрегатів силової трансмісії та коробок передач автомобілів і тракторів, а також редукторів машин, що є зубчастими передачами: циліндричними, конічними, спіральноконічними, черв'ячними і гіпоїдними. Зубчасті передачі змазують, як правило, способом занурення і розпилення оливи, а іноді під тиском разом із її розпиленням. Умови тертя зубчастих передач більш напружені, ніж деталей у двигунах внутрішнього згорання та інших механізмах. Так, тиск між зуб'ями в зоні їх зчеплення навіть у помірно-навантажених циліндричних і конічних передачах досягає 200. . . 600 МПа, а в гіпоїдних – 3000. . . 3500 МПа. Друга, причому дуже важлива, особливість – великий інтервал робочих температур (від -50 до +150 °С і вище), в якому олива має повністю зберігати свою працездатність.
Зубчасті передачі працюють у рідинному, гідродинамічному, ела-стогідродинамічному режимах або в режимі граничної оливи, а найчастіше – одночасно в усіх цих режимах із перевагами режиму граничної оливи. Вплив температури на зношування оливи дуже значний. Так, при зменшенні її температури від +20 до -20 °С інтенсивність зношування шестерень підвищується вдвічі, а до -30 °С – вчетверо. З підвищенням температури зношування оливи сповільнюється і при температурі 70. . . 80 °С (температурі повітря 30. . . 40 °С) стабілізується (рис. 6. 1). Оцінюючи температурний режим роботи оливи в зубчастих передачах, розрізняють мінімальну, максимальну та середньоексплуатаційну температури. Мінімальна температура є характерною для початку роботи передачі після тривалої перерви. Вона дорівнює найнижчій температурі повітря, за якої можна рушати машині з місця.
Максимальна температура оливи встановлюється за екстремальних для даної передачі умов роботи. За середньоексплуатаційну приймають найімовірнішу під час експлуатації машини температуру оливи. Відомо, що швидкість прогрівання оливи в трансмісії (головній передачі, роздавальній коробці, рульовому механізмі) значно менша (в 2. . . 4 рази), ніж у двигуні. При цьому зазначені вузли тривалий час працюють при дуже високій її в'язкості. Це зумовлює великі втрати енергії в трансмісії, а тому значно знижується паливна економічність машини (на 8. . . 12 %, а іноді й більше). Частка трансмісійних олив у загальному споживанні мастильних матеріалів невелика і становить 0, 3. . . 0, 5 %, але значення їх для забезпечення оптимальних умов експлуатації машин надзвичайно велике.
До найважливіших вимог, яким мають задовольняти оливи, належать: • зменшення швидкості зношування деталей трансмісії; • зниження втрат енергії, що передається від двигуна до ходової частини і робочих органів машини; • відведення теплоти та відокремлення із зони тертя продуктів зношення й інших домішок, які забруднюють оливу; • зниження вібрації та шуму шестерень і захист їх від ударних навантажень. Умови роботи трансмісійних олив (швидкість відносного ковзання, питомий тиск у зоні контакту, частота обертання, температурний -режим тощо) суттєво різні. Умови роботи зубчастих зачеплень здебільшого визначають можливість використання олив у передачі того чи іншого типу. За рівнем напруженості роботи зубчастих передач трансмісійні оливи можна поділити на такі групи: універсальні, загального призначення, для гіпоїдних передач тощо.
Загальні вимога до якості олив пологою в'язкісно-температурною кривою і порівняно малою в'язкістю в області негативних температур; високою міцністю оливної плівки, що забезпечує надійний і якомога повний розподіл поверхонь зуб'їв у зоні контакту; високими зносостійкими, протизадирними та протипітенговими властивостями; доброю термічною і термоокисною стабільністю; добрими антипінними й антикорозійними властивостями; мінімальною дією на гумотехнічні ущільнювальні матеріали, лаки, фарби та пластмаси; високою фізичною стабільністю в умовах тривалого зберігання; стійкістю до утворення емульсії з водою.
В'язкісно-температурні властивості Деталі зубчастих передач працюють, як правило, в режимі граничного мащення. Щоб витримати такі великі навантаження, олива повинна мати досить велику в'язкість, добрі мастильні, зносостійкі та протизадирні властивості. До нормованих показників трансмісійних олив належать: густина; в'язкість (кінематична і динамічна); масова частка механічних домішок та води; випробовування на корозію (випробовування на мідну пластинку і пластинку зі сталі та міді); зольність, кислотність і масова частка активних елементів завдяки присадкам (фосфору, цинку, хлору, сірки); термоокисна стабільність; схильність до піноутворення; сумісність з гумотехнічними виробами; вміст водорозчинних кислот і лугів; • масова частка сірки, а для деяких олив – ще й коксувань.
Густина трансмісійних олив, як і бензинів, дизельного палива, моторних олив, оцінюється при температурі 20 °С та коливається в незначних межах (0, 307. . . 0, 350 г/см 3), більшість з них мають густину 0, 01 г/см 3. Трансмісійні оливи характеризуються кінематичною в'язкістю (при 100 °С, іноді при 50 °С), динамічною в'язкістю (при -15, 20 і 35 °С) таІВ. Кінематична в'язкість олив при температурі 100 °С – різна і коливається в межах від 10 мм 2/с (ТСп-10) до 17, 5 мм 2/с (ТАД-17 И). Більшість олив мають в'язкість 15 мм 2/с. Динамічна в'язкість трансмісійних олив оцінюється при різних температурах. Так, за температури нижче 15 °С для олив з кінематичною в'язкістю 15 мм 2/с вона становить 180. . . 200 Пас, а для олив з кінематичною в'язкістю 14. . . 14, 5 мм 2/с за температури нижче 20 °С – 80. . . 100 Пас. Нижній допустимий рівень кінематичної в 'язкості оливи дорівнює 5 мм 2/с, але її збільшення також обмежується, оскільки при цьому різко зростає внутрішнє тертя, а ККД трансмісії знижується. Так, при збільшенні кінематичної в'язкості оливи з 5 до 30 мм 2/с в умовах міського руху автомобілів ККД трансмісії спадає майже на 2 %.
Граничнодопустима в'язкість оливи визначається її динамічною в'язкістю тітах при мінімальній температурі, яка допускає вільний рух машини з місця (без підігрівання оливи в агрегатах і пошкодження зубчастих зачеплень та підшипників). Для машин із двома мостами, один з яких – ведучий (ГАЗ-52, ГАЗ-53 А, ЗИЛ -130, МАЗ-5353), граничнодопустима динамічна в'язкість оливи становить 600 Пас; для машин із двома ведучими мостами (УАЗ-469, ГАЗ-66, УАЗ 452 Д) - 500 Па с; для машин із трьома мостами, два з яких – ведучі (ЗИЛ 133 Г, Урал-375, Кам. АЗ-532 Д, Кр. АЗ-257) – 450 Па-с; для машин із трьома ведучими мостами (ЗИЛ-157 КД, ЗИЛ-ІЗІ, Урал-375 Д, КРАЗ-255 Б) - 400 Па-с; для машин із чотирма ведучими мостами та інших спеціальних автомобілів – 350 Па с. Таким чином, граничнодопустима в'язкість оливи залежить від кількості ведучих осей машин і знижується при збільшенні їх кількості. Крім того, цей показник залежить від типу зачеплення: для циліндричних та конічних зачеплень від дорівнює 350. . . 400 Па с, а для гіпоїдних – 500. . . 600 Па с. Максимально допустима робоча в 'язкість оливи при експлуатаційній температурі має бути достатньою для попередження її зношення при великих контактних навантаженнях і не повинна спричинювати помітне зниження ККД трансмісії.
Для здобуття олив з пологою в'язкісною характеристикою в них додають в'язкіші присадки. В'язкісно-температурні властивості товарних олив можна оцінити за даними (рис. 6. 2), що дають змогу знайти ту мінімальну температуру навколишнього повітря, ри якій початок руху машини ще можливий.
З метою зниження динамічної в'язкості оливи, коли в наявності немає відповідних сортів (зимових, північних або арктичних), практикують введення домішок до неї зимового або арктичного дизельного палива. За результатами дослідження треба додавати до 20 % палива (за кордоном додають до 30 %); при цьому експлуатаційні властивості оливи практично не змінюються. В деяких інструкціях з експлуатації машин такі рекомендації вже наводяться. IB трансмісійних олив становить 90, а ТАД-17 И – 100 одиниць.
Мастильна здатність Характерною особливістю роботи зубчастих передач є високочастотні циклічні навантаження в зоні їх зачеплення. В цих умовах разом із тертями кочення і ковзання, характерними для зубчастих зачеплень, механізм дії мастильних матеріалів дуже складний. Тому велике значення має маслянистість оливи, тобто її здатність адсорбуватись на твердій поверхні з утворенням тонкої міцної плівки – граничного шару. За його наявності вдається не допустити в механізмах, які працюють при високих контактних напруженнях, появи тертя без мастильного матеріалу, замінивши його цим шаром оливи. Поєднання рідинного і граничного мащення, що утворюються в зонах контакту зубчастих передач, забезпечує роботу агрегатів трансмісії без значного їх зношування з досить високим ККД. Необхідні мастильні властивості трансмісійних олив досягаються використанням відносно високов'язких фракцій нафти і збереженням в оливі природних ПАР. Іноді для їх приготування застосовують відходи селективної очистки оливи, тобто смолисті речовини та сірчані сполуки. При цьому більшість олив мають протизношувальні, протизадирні, антикорозійні, в'язкісні та інші присадки, які значно знижують швидкість зношування тертьових поверхонь і підвищують термін роботи олив, що компенсує високу вартість присадок.
Отже, в певні моменти циклу, коли питомий тиск досягає максимуму, ймовірність руйнування молекулярних шарів зростає, збільшується кількість безпосередніх контактів мікровиступів на поверхнях зубців та локальних теплових спалахів. При цьому навіть оливи з дуже високою маслянистістю не можуть забезпечити цілісність олив-ної плівки, внаслідок чого поряд із рідинним і граничним мащенням В окремих місцях з'являється тертя без мастильного матеріалу з усіма негативними наслідками (збільшенням тертя, зношенням аж до задирання). Для таких жорстких режимів роботи використовують сірку- та фосфоровмісні протизношувальні, а також протизадирні присадки, які утворюють на поверхні тертя міцні термостійкі плівки, а поверх них уже формуються адсорбовані плівки олив. Механізм дії цих присадок складний. В момент теплового спалаху в зоні контакту виникають на короткий час високі температури, при яких із присадки вивільняється активний елемент (сірка, хлор або фосфор), що взаємодіють із тертьовими поверхнями й утворюють плівки із сульфідів, хлоридів і фосфідів або металофосфатів. В одних випадках плівка є немовби сухим мастилом, а в інших – твердим покриттям.
Однак найчастіше ці механізми діють одночасно. При звичайних температурах, поки адсорбовані плівки міцно утримуються на тертьових поверхнях, ці плівки майже не діють. При температурах понад 150 °С і високих тисках адсорбовані шари олив порушуються, а нижчі шари сірку-, фтор- та хлормісткі плівки плавляться і виступають як позитивний градієнт. Невелика кількість води трохи поліпшує протизадирні властивості олив. Це пояснюється тим, що вода, взаємодіючи з присадками, які містять хлор та сірку, гідролізує ці зв'язки, збільшуючи їхню полярну активність. Водночас вода, як правило, сприяє корозійному зношуванню деталей і її негативна дія може бути неблагоприємною.
Антикорозійні властивості У деяких сучасних вузлах трансмісії (наприклад, у роздавальних коробках автомобілів високої та дуже високої прохідності) температура в районах жаркого клімату і форсованих режимах досягає 150. . . 160 °С. В цих умовах присадки починають швидко руйнуватись, а реакції окисної полімеризації – прискорюватись, тому що кількість кислих продуктів в оливі збільшується і, як наслідок, процеси корозійно-механічного зношування зазначених вузлів можуть мати небезпечний характер, оскільки корозійна активність оливи може стати некерованою. Корозію мідних деталей агрегатів трансмісії можуть спричинити також протизношувальні присадки, які входять до складу трансмісійних олив, що різняться високою хімічною стабільністю. Підвищення робочої температури олив підсилює цей процес. Щоб попередити і зменшити корозійні процеси, в оливу додають протиокисні та мийні присадки, які відіграють ту саму роль, що й антикорозійні присадки. Механізм дії корозійних присадок грунтується на їхній здатності створювати на поверхні металу захисні плівки, які виключають прямий контакт з ними агресивних продуктів й одночасно захищають метал. Це визначає їхню роль як каталізаторів окиснення оливи і накопичення в ній агресивних продуктів.
У стандартах на товарні оливи нормуються такі показники якості, що впливають на корозійну агресивність олив: кислотне число, вміст водорозчинних кислот та лугів, масова частка сірки, масова частка активних елементів завдяки присадкам (сірки, хлору, цинку, фосфору), випробування на корозію. Кислотне число нормується тільки для оливи ТАД 17 И (2 мг КОН/г). Вміст водорозчинних кислот і лугів не допускається. Масова частка сірки не нормується, але обов'язково визначається.
Захисні властивості Установлено, що концентрація води в трансмісійних оливах під час експлуатації машин досягає 8 %. Вода потрапляє в оливу через нещільності в системі охолодження, внаслідок конденсації парів води із повітря і старіння оливи. Оскільки вода виконує функції електроліту, що проводить струм, виникнення електрохімічної корозії практично неминуче. З цією метою в оливи вводять захисні присадки, які називають інгібіторами корозії. Вони витісняють вологу та інші електроліти з поверхні металу і створюють на ній міцну адсорбовану або хімсорбовану плівку. При цьому виключається контакт металу з агресивним середовищем. Від антикорозійних ці присадки різняться їхньою стійкістю до дії не тільки органічних кислот, а й води. Захисні властивості олив оцінюють за їхньою здатністю запобігти розвитку електрохімічної корозії деталей трансмісії. Захисних властивостей найчастіше надають робочоконсерваційним оливам, які використовуються при тривалому зберіганні машини (протягом 3. . . 5 і навіть 10 та більше років).
Термоокисна стабільність Трансмісійні оливи в процесі роботи в агрегатах трансмісії інтенсивно розігріваються та окиснюються, що зумовлює зміну їхніх фізико-хімічних й експлуатаційних властивостей. На процес окиснення каталітично діють такі метали, як мідь, свинець, їх сплави, а також залізо. Температура є найважливішим чинником, що прискорює окиснення оливи і перебіг цього процесу. Так, при її збільшенні від 140 до 160 °С вміст нерозчинного осаду в оливі зростає з 0, 05 до 0, 19 %, в'язкість (порівняно з її значенням при температурі 100 °С) збільшується на 3. . . 5 %, а показник корозії мідної пластинки підвищується з 53 до 480 г/м 2. Термоокисну стабільність оливи оцінюють за допомогою приладу типу ДК-2 НАМИ або спеціального приладу, який імітує умови роботи олив і є малогабаритним шестеренчастим редуктором. Дію трансмісійних олив на конструкційні матеріали оцінюють згідно з ГОСТ 2917 -76.
Маркування, асортимент і застосування Маркування трансмісійних олив не уніфіковано. Є оливи, які маркують за цільовим призначенням (наприклад, для коробки передач і рульового керування). Деякі оливи маркують першими літерами слів, що вказують на їхнє призначення тощо. Цифри в марці – це, як правило, значення кінематичної в'язкості оливи (в мм 2/с) при температурі 100 °С. Усі трансмісійні оливи умовно поділяють на дві групи: • загального призначення для мащення помірно навантажуваних зубчастих зачеплень (циліндричних і конічних передач); • для мащення передач із підвищеними питомими навантаженнями (передач із спірально-конічними та черв'ячними зачепленнями).
Таблиця 6. 1 Характеристика трансмісійних олив і сфера їх застосування
У 1973 р. країни – члени СЕВ запропонували всі трансмісійні оливи поділити на шість класів за їхньою кінематичною в'язкістю (6, 9, 12, 18, 34 і 43 мм 2/с при температурі 100 °С). Крім того, було запропоновано п'ять груп олив (ТМ-1, ТМ-2, ТМ-3, ТМ-4, ТМ-5), виходячи з їхніх експлуатаційних якостей. Згодом у ГОСТ 17479. 2– 85 трансмісійні оливи було класифіковано не на шість класів, а на чотири (табл. 6. 3); за експлуатаційними якостями кількість груп залишилась незмінною (табл. 6. 4).
Відповідність трансмісійних олив за ГОСТ 17479. 2– 85 оливам за попередніми стандартами та рекомендовану сферу їх застосування наведено в табл. 6. 5. Трансмісійні оливи мають застосовуватись відповідно до інструкції з експлуатації машин. Однак на практиці може виникнути ситуація, коли є потреба змішувати оливи. Як вимушена міра – це допускається (винятком є олива ТСп-9 гип, яка не змішується з іншими оливами). Суміші олив можна використовувати в коробці передач, ведучих мостах і редукторах з негіпоїдними передачами. У гіпоїдних передачах слід застосовувати тільки гіпоїдні оливи. Ці оливи в не-гіпощних передачах можна використовувати без обмежень, тому що вони мають найкращі експлуатаційні якості. Тому олива ТАД-17 И є придатною для всіх вузлів трансмісії легкових автомобілів, крім ВАЗ-2108, ВАЗ-2109. У цих моделяху трансмісії застосовують моторні оливи М-10 Г, И та М-8 Г, И.
Таблиця 6. 5 Відповідність трансмісійних олив за ГОСТ 17479. 2– 85 оливам за попередніми стандартами та рекомендована сфера їх застосування
Трансмісійні оливи мають застосовуватись відповідно до інструкції з експлуатації машин. Однак на практиці може виникнути ситуація, коли є потреба змішувати оливи. Як вимушена міра – це допускається (винятком є олива ТСп-9 гип, яка не змішується з іншими оливами). Суміші олив можна використовувати в коробці передач, ведучих мостах і редукторах з негіпоїдними передачами. У гіпоїдних передачах слід застосовувати тільки гіпоїдні оливи. Ці оливи в негіпоїдних передачах можна використовувати без обмежень, тому що вони мають найкращі експлуатаційні якості. Тому олива ТАД-17 И є придатною для всіх вузлів трансмісії легкових автомобілів, крім ВАЗ-2108, ВАЗ-2109. У цих моделях у трансмісії застосовують моторні оливи М 10 Г|И та М-8 Г, И. І Найкращою оливою для всіх вузлів трансмісії машин із негіпоїдними передачами є камазівська (ТСп-15 К), а для вузлів трансмісії вантажних автомобілів, що працюють на Далекій Півночі, – олива ТМ-5 -12 рк.
Найкращі мастильні властивості мають оливи ТАД- 17 И та ТСп-15 К, найгірші – ТСп-10, а найкращі в'язкіснотемпературні властивості – оливи ТАД-17 И (для легкових автомобілів) і ТСп-15 К (для вантажних автомобілів, що працюють на Далекій Півночі). Найкращу стабільність проти окиснення мають оливи ТАД -17 И, ТСп-15 К, ТСп-14 гип, ТМ-5 -12 рк, найменшу корозійну агресивність – оливи ТСп-15 К, ТМ-5 -12 рк, ТАД-17 И, а найбільшу - ТСп-14 гип. Терміни заміни олив. Терміни використання олив у вузлах машин залежать від конструкції трансмісії, якості олив, умов та режимів експлуатації машин. Оливи замінюють при значних змінах їхніх показників (в'язкості, кислотності, протизношувальних, антикорозійних властивостей) порівняно з початковими, а також при сильному їх забрудненні продуктами зношення деталей та абразивними частинками навколишнього середовища. Необхідною умовою тривалої роботи оливи є надійний захист агрегатів від проникнення в них пилу і вологи.
Присутність в оливі дорожнього (кварцового) пилу призводить до різкого зниження її протизношувальних властивостей, яке неможливо компенсувати найефективнішими присадками. Потрапляння води в оливу також погіршує її протизношувальні та протизадирні властивості. За інших однакових умов термін використання оливи залежить від її властивостей (в'язкості, кислотності та наявності присадок). Термін до заміни трансмісійних олив для легкових автомобілів коливається в межах 60. . . 75 тис. км їхнього пробігу, а для вантажних – в межах 24. . . 75 тис. км (але не менш як раз на рік). Найбільшого навантаження зазнають вузли трансмісії при експлуатації автомобіля на ґрунтовій дорозі (навантаженість характеризується енергією, що втрачається на 1 км пробігу автомобіля), найменшого – на швидкісних магістралях. Якщо прийняти питому енергію автомобіля під час руху на автостраді за одиницю, то при русі по бруківці вона становитиме 1, 66, у міських умовах – 1, 89, а на ґрунтовій дорозі – 2, 21.
Оливи SAE 75 W, SAE 80 W, SAE 85 W і відповідні сорти всесезонних олив SAE 80 W/90, SAE 80 W/140, SAE 85 W/140 рекомендуються для використання як зимові або всесезонні у країнах з холодним кліматом. Оливи з підвищеними протизадирними властивостями позначаються літерами ЕР (Extreme Pressure) або HD (Heavy Duty). Наприклад, замінником оливи ТАД-17 И може бути олива SAE 80 W/90 або Spirax HD 90. За умовами експлуатації з урахуванням різниці в конструкції вузлів трансмісії оливи за класифікацією АРІ поділяють на шість груп. Сферу застосування трансмісійних олив за класифікацією АРІ і відповідність їх експлуатаційним групам вітчизняних трансмісійних олив наведено в табл. 6. 7.
Скачать презентацию ТРАНСМІСІЙНІ ОЛИВИ Призначення та умови роботи Трансмісійні
Презентация 7 ЕМ мс.pptx