3.5. Эксплуатационные свойства трансмиссионных масел

Качество трансмиссионных масел оценивают по показателям, отраженным в ГОСТ, ТУ и т. д. Эти показатели определяют и регламентируют важнейшие эксплуатационные свойства, такие как противоизносные, вязкостные, термоокислительная стабильность, защитные и др. При соответствии показателей качества требованиям, предъявляемым к ним, обеспечивается длительная, надежная эксплуатация узлов и агрегатов силовой передачи.

Притивоизносные (смазывающие) свойства масел должны предохранять детали трансмиссии от изнашивания и особенно крайне нежелательного явления заедания, усталостного разрушения, истирания и т. д. Интенсификация этих явлений вызывает отказы в работе и поломки деталей трансмиссии. Противоизносные свойства трансмиссионных масел улучшают путем увеличения вязкости, сохранения или добавления природных полярно-активных веществ. С увеличением вязкости возрастает толщина и стойкость к механическим воздействиям масляного слоя между трущимися поверхностями. Величина вязкости сказывается на интенсивности усталостного изнашивания (питтинга) деталей трансмиссии.

Питтинг – следствие контактной усталости металлов, работающих в условиях циклических нагрузок, под действием которых на поверхности металлов образуются микротрещины. В дальнейшем они развиваются, и происходит выкрашивание кусочков металла с образование оспинок на поверхности трения. Это приводит к уменьшению площади фактического контакта, увеличению удельного давления и в конечном итоге к резкому возрастанию скорости изнашивания и ухудшению работы агрегатов трансмиссий. Исследователями русских и зарубежных ученых установлено, что с увеличением вязкости масла момент начала выкрашивания наступает позднее и интенсивность усталостного разрушения снижается (рис. 3.1). При увели-чении толщины масляного слоя нагрузка на площадке контакта зубьев распределяется более равномерно.

Рис 3.1. Влияние вязкости масла МС-14 на образование питтинга

Однако чрезмерно большое увеличение вязкости масла приводит к интенсификации изнашивания вследствие ухудшения поступления масла в зону трения, снижения теплоотвода и выноса загрязнений.

При установлении нижнего допустимого уровня вязкости трансмиссион-ных масел исходят из необходимости обеспечения заданного уровня противоизносных свойств и предотвращения утечек масла из агрегатов через неплотности.

Природные полярно-активные вещества образуют масляную пленку и предотвращают изнашивание зубьев передач в условиях относительно небольших нагрузок и невысоких температур. При более тяжелых условиях работы агрегатов в масла вводят противоизносные и противозадирные присадки. Эффективность действия присадок различна. В универсальных маслах пятой эксплуатационной группы (ТМ-5-12рк, ТАД-17и) дорогие, но высокоэффективные присадки обеспечивают нормальную работу передач всех типов при любых рабочих температурах, различных нагрузках и скоростях скольжения.

Вязкостно-температурные свойства трансмиссионных масел не-посредственно связаны со снижением потерь энергии на преодоление трения. Это обратная связь: чем меньше вязкость, тем больше К.П.Д. трансмиссии, который вообще-то весьма низок. Если 25% так называемой полезной мощности двигателя поступает к трансмиссии без учета потерь, то в общей системе агрегатов трансмиссии за счет собственных потерь в агрегатах эта мощность, передаваемая ведущим колесам, снижается уже до 12% [18]. Однако стремление к применению масла низкой вязкости сдерживается необходи-мостью обеспечения высокой несущей способности масляной пленки и возможностью утечек маловязкого масла через уплотнения.

Применение качественных конструкционных материалов и совершенствование конструкций агрегатов трансмиссий позволило основным видам трения определить граничное, при котором вязкость масла теряет свое первостепенное значение. А снижение вязкости масла улучшает условия смазки в период начала движения при низких температурах. Так, время попадания масла в масляные каналы подшипников коробки передач и ведущих мостов ощутимо зависит как от вязкости масла, так и от его температуры (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Зависимость времени достижения маслом канавки подшипника от температуры t:

1– масло ТМ-5-9А; 2–ТМ-5-12В; 3ТАД-17и.

Наиболее худшие температурные условия работы масла в ведущих мостах, ввиду интенсивного их охлаждения потоком встречного воздуха.

Термоокислительная стабильность. В период работы зубчатых передач, подшипников и других узлов трансмиссий наблюдается повышение температуры масла за счет трения и перемешивания. Эта температура может достигать 150 ºC, а при экстремальных режимах и в агрегатах большегрузных многоосных машин и до 200 ºC. При такой температуре происходит окисление масел и образование нерастворимых соединений, выпадающих в осадок. Кроме того, окисление масла вызывает изменение других физико-химических и эксплуатационных свойств (увеличение вязкости, кислотности, ухудшение противоизносных свойств и др.)

Скорость и глубина окисления масла, кроме температуры, зависят от длительности окисления, каталитического действия металла, концентрации кислорода в воздухе.

Процессы окисления замедляются действием присадок, связывающих кислород воздуха, с образованием безвредных соединений, или препятс-твующих взаимодействию компонентов масла с кислородом.

Антиокислительные свойства масел оценивают на экспериментальных установках, имитирующих условия работы масел при повышенных температурах. Наилучшие показатели имеют масла на очищенной основе: ТАД-17и, ТСп-15к, ТСп-14гип, ТМ-5-12рк, что позволяет использовать их для продления срока службы агрегатов.

Защитные свойства масел важны тем, что на поверхностях металлов создаются условия протекания коррозийных процессов. Защитные свойства масляных фракций и обычных функциональных присадок, содержащихся в маслах низкие. Такие масла способны защищать детали агрегатов трансмиссий от коррозии только при постоянной, без длительных перерывов, эксплуатации.

Хорошими защитными свойствами обладают универсальные масла ТАД-17и, ТМ-5-12рк. Особенностью этих масел является их высокая способность активно вытеснять воду с поверхности металла, что и становится предпосылкой хорошей защитной способности в условиях влажной среды.

Защитные свойства масел могут ухудшаться после введения в них некоторых противозадирных присадок. Особенно часто это проявляется при введении хлорсодержащих присадок.

Для улучшения защитных свойств в трансмиссионные масла могут добавляться ингибиторы коррозии – АКОР-1, КП-1, НГ-107т и др. Наличие ингибиторов коррозии улучшает защитные свойства весьма эффективно, образуя рабоче-консервационные масла (ТМ-5-12рк – с ингибитором НГ). Кроме того, ингибиторы коррозии способны улучшать и некоторые другие свойства, т. е., по сути, могут быть многофункциональными присадками. Например, при введении защитной присадки сукцинимидного типа способствовало снижению склонности масла к термоокислительной деструкции.