Лекція 15 трансмісійні оливи

Умови роботи трансмісійних і моторних олив суттєво відрізняються. Трансмісійні оливи працюють в умовах високих тисків і швидкостей ковзання, в граничному або піврідинному режимі змащення. Їх застосовують для автомобілів, дорожньо-будівельних машин, сільськогосподарської та іншої техніки, що працює в широкому діапазоні температур. Тому трансмісійні оливи повинні мати насамперед високі мастильні і в’язкісно-температурні властивості.

Трансмісійні оливи призначені для змащування агрегатів механічних і гідравлічних трансмісій та інших механізмів (коробок передач, ведучих мостів, роздавальних коробок та коробок відбирання потужності, гідромеханічних коробок передач тощо) різної техніки. Агрегати трансмісії - це в основному різновидність зубчастих передач, які змащуються занурюванням та розбризкуванням оливи, що заливається в картер. В деяких агрегатах застосовують комбіновану систему змащування: примусова подача оливи насосом до підшипників і на зуби шестерен та розбризкування.

Ефективність роботи оливи в механічних передачах зумовлюється температурою, швидкістю обертання шестерен та тиском у зоні контакту.

Гідравлічна трансмісія складається з гідромуфти, гідротрансформатора, механічної коробки передач і системи автоматичного регулювання. На відміну від механічної передачі, в гідравлічних системах є свої специфічні особливості роботи, які полягають, передусім, в передачі енергії за допомогою оливи. За принципом роботи розрізняють гідродинамічні (гідромуфта, гідродинамічна коробка передач – ГКП) та гідрооб'ємні (насос, гідродвигун) передачі.

Трансмісійна олива є невід'ємним елементом конструкції агрегату, ефективність роботи якого обумовлена її експлуатаційними властивостями. Трансмісійні оливи повинні знижувати зношування тертьових пар, втрати енергії на подолання тертя, захищати металеві поверхні від корозії, знижувати шум і вібрацію шестерен, пом'якшувати в них ударні навантаження. До них ставляться загальні вимоги щодо забезпечення високих мастильних, в'язкісно-температурних, антикорозійних, захисних, протизадирних, протизношувальних, антипінних властивостей, економії палива, охорони праці та навколишнього середовища. Трансмісійні оливи повинні забезпечувати зменшення коефіцієнта тертя та зношування тертьових пар.

Трансмісії сучасних машин працюють в умовах високих навантажень та температур, для них характерним є граничний режим мащення. Усі зубчасті передачі мають граничний режим мащення під час пуску та зупинок, незалежно від режиму змащування. Зменшити зношування та задири пар тертя можна підбором рівня в'язкості: чим більша в'язкість, тим більші навантаження витримує мастильний шар. Але підвищення в'язкості оливної основи погіршує в'язкісно-температурні властивості і збільшує втрати енергії на тертя. Тому можливості покращення мастильних властивостей оливи для трансмісії за рахунок в'язкості не надійні (табл.).

Таблиця. Протизношувальні властивості олив

Олива	Кінематична в’язкість при 1000С, мм2/с	Тиск заїдання на стенді, МПа	Критерій протизадирних властивостей (критичне навантаження), Па
МС-20	20	1720	700
МТ-16п	16	2130	900
ТАп-15В	15	2270	700
ТАД-17И	17	3250	1350
ТСз-9гип	9	3050	2130

Для покращення мастильних, протизношувальних, протизадирних та ін. властивостей олив до складу базової оливи вводять відповідні присадки. За протизношувальними і мастильними властивостями, що зменшують зношення тертьових та контактуючих пар чи поверхонь, малов'язкі оливи з високоефективними присадками показують кращі результати порівняно з високов'язкими оливами без присадок. Про це свідчить, наприклад, порівняння властивостей олив ТСз-9гип та МС-20, в яких цифри 9 та 20 - рівень в'язкості при 100⁰С в мм²/с.

Значення в'язкості трансмісійної оливи впливає на втрати енергії при подоланні тертя, тобто на витрати палива. Чим менше в'язкість, тим більше ККД трансмісії і тим менше витрати палива. Враховуючи, що в загальній системі агрегатів трансмісії (коробки передач, ведучий міст та ін.) втрати потужності, що передається колесам для забезпечення руху, досить великі, бажано використовувати оливи для двигуна і трансмісії з невеликою в'язкістю. Тут має місце протиріччя: для забезпечення холодного пуску трансмісії при низьких температурах оточуючого повітря та зменшення втрат енергії на подолання тертя в агрегатах трансмісії вибирається в'язкість оливи меншого значення; для забезпечення несучої спроможності оливного шару та зменшення витоку оливи через нещільності, забезпечення демпферних та ущільнюючих властивостей в'язкість оливи повинна мати високе значення.

В агрегатах сучасних трансмісій внаслідок удосконалення їх конструкції основним видом є тертя в тонкому шарі мастильного матеріалу (граничне змащування) і тому мастильні властивості для таких передач грають основну роль, а не значення в'язкості. Сукупність високих мастильних, низькотемпературних, антикорозійних, захисних та інших властивостей трансмісійних олив забезпечують надійну і бездоганну роботу агрегатів трансмісій довгий період часу (іноді до списання техніки).

Виготовляють трансмісійні оливи дуже ретельно, досягаючи високої якості оливної основи (мінеральної чи синтетичної) і додаючи до неї високоефективні присадки у вигляді пакету присадок.

Необхідність заміни трансмісійної оливи залежить від її окислення та спрацювання присадок. При роботі трансмісійні оливи окислюються і швидкість цього процесу залежить від якості оливи, часу роботи та температури оливи, каталітичної дії деяких металів тощо. В процесі окислення оливи погіршуються її в'язкісно-температурні, антикорозійні, протизношувальні властивості. В оливі утворюються і накопичуються органічні кислоти, смоли. Антикорозійні властивості різко погіршуються при попаданні води в оливу, яка прискорює іржавіння, електрохімічну корозію металів. Найбільш інтенсивно ці процеси проходять при довгочасному зберіганні техніки, а також при використанні олив з низькими захисними властивостями.

Позначення та класифікація трансмісійних олив здійснюється за нормативними документами, що діють на Україні. Так, згідно з ГОСТ 17479.2-85 трансмісійні оливи розподіляють за рівнем в'язкості та за експлуатаційними властивостями.

За рівнем в'язкості трансмісійні оливи поділяють на чотири класи в'язкості: 9, 12, 18 та 34.

За експлуатаційними властивостями трансмісійні оливи поділяють на 5 груп:

перша група - це оливи без присадок;

друга - з протизношувальними присадками (можуть працювати при температурах в об'ємі не вище 150⁰С і низьких навантаженнях);

третя - з протизадирними присадками помірної ефективності та деякими іншими (призначена для всіх видів передач, за винятком гіпоїдних);

четверта - має більш ефективні присадки порівняно з третьою групою;

п'ята - з комплексом високоефективних присадок (призначена для гіпоїдних передач).

Приклад позначення оливи:

ТМ3-18, де: ТМ - трасмісійна олива (“масло”), 3 - третя група за експлуатаційними властивостями (для всіх передач, за винятком гіпоїдних), 18 - клас в'язкості (середнє значення кінематичної в'язкості при 100⁰С, мм²/с).

Позначення трансмісійних олив за нормативними документами України подібні до їх позначення за ГОСТ 17479.2-85, наприклад:

ОТ 5-18, де ОТ - олива трансмісійна, 5 - п'ята група за експлуатаційними властивостями (для гіпоїдних передач), 18 - клас в'язкості.

Згідно з міжнародною класифікацією SАЕ трансмісійні оливи за рівнем в'язкості розподіляють:

• для зимової експлуатації, наприклад, SАЕ 80W, SАЕ 85W, тобто з літерою "W";

• для літньої експлуатації, наприклад, SАЕ 90;

• для всесезонної експлуатації, наприклад, SАЕ 80W/90, SАЕ 85W/І40 (мають подвійне позначення). Олива з класом в’язкості 75W/90 використовується всесезонно в умовах України, якщо вона синтетична.

Приблизна відповідність класів в'язкості і значення кінематичної в'язкості за ГОСТ 17479.2-85 і SАЕ наведені в таблиці.

Для позначення олив з підвищеними протизадирними властивостями іноді вводять різні індекси, наприклад: EP - Extreme Pressure, HD - Heavy Duty, SHPD – Super High Performance Diesel (для високопотужних дизелів).

Таблиця. Приблизна відповідність класів в’язкості за ГОСТ 17479.2-85 і SАЕ

Клас в’язкості за ГОСТ 17479.2-85	Кінематична в’язкість при 1000С, мм2/с	Клас в’язкості за SАЕ
9	6.00-10.99	75W
12	11.00-13.99	80W або 85W
18	14.00-24.99	90
34	25.00-41.00	140

Згідно з міжнародною класифікацією АРІ за умов експлуатації, з урахуванням конструктивних особливостей агрегатів трансмісії, трансмісійні оливи розподіляють на п'ять груп:

АРІ GІ-1, АРІ GІ-2, АРІ GІ-3, АРІ GІ-4, АРІ GІ-5.

Найбільш поширеними оливами є оливи третьої та четвертої групи, які застосовуються для всіх передач, за винятком гіпоїдних, і п'ятої - для гіпоїдних передач. В технічній документації на обслуговування будь-якої техніки обов'язково зазначені марки олив, рекомендовані заводом (фірмою) –виготовлювачем техніки, терміни заміни.

Не слід змішувати трансмісійні оливи однакового призначення, виготовлені різними фірмами, або однієї фірми, але різного призначення, бо може бути несумісність присадок.

Для гідромеханічних коробок передач використовують оливи, які відрізняються від трансмісійних. Оливи для гідромеханічних передач повинні мати високі антикорозійні, антипінні властивості, конструктивну сумісність і сумісність з різними ущільнюючими матеріалами, забезпечувати інші вимоги щодо їх якості. Конструктивні особливості гідромеханічних передач вимагають оливи, що мають деякі властивості, протилежні властивостям трансмісійних олив. Це стосується в'язкісних, фрикційних, протизношувальних та антиокислювальних властивостей.

Найбільш важливими є фрикційні властивості, від значення яких залежить ефективність роботи фрикційних дисків. Відсутність або низькі фрикційні властивості оливи під час переключення швидкостей можуть призвести до проковзання дисків. Одночасно мастильний шар оливи повинен забезпечувати контакт дисків з відносно високим коефіцієнтом тертя. Така олива викликає великі втрати енергії на подолання тертя в інших вузлах.

Інше протиріччя полягає в протизношувальних властивостях. До складу оливи разом з фрикційною присадкою може входити протизношувальна присадка (модифікатор тертя), яка зменшує коефіцієнт тертя. На етикетках деяких олив окремих специфікацій вказується на наявність або відсутність модифікатора тертя. Оливи без модифікатора тертя забезпечують високий коефіцієнт статичного тертя, з модифікатором - низький.

Для підвищення ККД при високих швидкостях потоків оливи в гідромуфтах та гідротрансформаторах, забезпечення можливості роботи при низьких температурах олива повинна мати мінімально допустиме значення в'язкості та низьку температуру застигання.

Для поліпшення мастильних властивостей до складу олив вводять спеціальні присадки. До її складу олив можуть входити інші присадки, такі як миючі тощо. У складі олив є комплекс присадок, серед яких слід підкреслити наявність фрикційних присадок, які значно впливають на коефіцієнти динамічного та статичного тертя, час включення передачі. Таких присадок немає в моторних та звичайних трансмісійних оливах.

Під час роботи в оливі накопичуються продукти старіння, які, відкладаючись на фрикційних дисках зачеплення, порушують їх роботу, спричинюють так зване “засалювання”.

Оливи для гідравлічних передач використовують в автоматичних трансмісіях та гідротрансформаторах, насосах гідравлічного підсилення рульового керування, коробках передач з переключенням ступенів за допомогою сервопривода, а також у різних гідравлічних механізмах з крильчастими та поршневими насосами. Для гідротрансформаторів і автоматичних коробок передач застосовується олива “Масло А”; для гідропідсилювачів - МГТ; для гідропідсилювача рульових керувань – “Масло Р”; для гідросистем керування крокуючих екскаваторів – “Масло ЭШ”; для об’ємних гідроприводів ведучих коліс сільськогосподарської техніки - гідравлічна олива МГ-30В; для планетарних коробок передач, планетарних бортових передач, у системі гідрокерування гусеничних машин - моторна олива; в агрегатах трансмісій колісних та гусеничних машин з планетарними зубчастими редукторами, а також у гідросистемі – малов’язка трансмісійна олива.

Всі необхідні марки та сорти олив вказані в документації по обслуговуванню техніки і вибирати їх необхідно згідно з рекомендаціями виготовлювачів техніки.

Особливі вимоги автоматичних коробок передач до якості трансмісійних олив (рідин) призвели до виробництва спеціальних рідин АТF (Automatic Transmission Fluid), які випускаються різними фірмами з переліком (на етикетках) техніки, для якої рекомендована дана рідина. Для автоматичних коробок передач, що випускають ведучі фірми GM (General Motors) та Ford, необхідні АТF мають деякі відзнаки у властивостях. Тому вибирати АТF для техніки треба згідно з рекомендаціями виготовлювачів цієї техніки.

Змішувати трансмісійні рідини для автоматичних коробок передач, виготовлені різними фірмами, тобто доливати одну в другу, не можна, якщо відсутні подібні рекомендації заводів-виготовлювачів АТF, бо відхилення від таких рекомендацій може вивести з роботи коробки передач.