Классификация трансмиссионных масел по API
| Группа | Область применения. Состав |
| GL-1 | Цилиндрические, конические и спирально-конические зубчатые передачи в условиях низких скоростей и нагрузок. Минеральное масло без присадок или с антиокислительными, противоизносными и противопенными присадками без противозадирных компонентов. |
| GL-2 | Червячные передачи, работающие в условиях GL-1, но с более высокими требованиями к антифрикционным свойствам. Могут содержать антифрикционный компонент. |
| GL-3 | Обычные трансмиссии со спирально-коническими шестернями, работающие в умеренно жёстких условиях по скорости и нагрузкам. Обладают лучшими противоизносными и противозадирными свойствами, чем GL-2. |
| GL-4 | Автомобильные трансмиссии с гипоидной передачей, работающие в условиях больших скоростей при малых крутящих моментах, малых скоростей при высоких крутящих моментах. Обязательно наличие высокоэффективных противозадирных присадок. |
| GL-5 | Автомобильные гипоидные передачи, работающие в условиях больших скоростей и малых крутящих моментов при действии ударных нагрузок на зубья шестерён при высоких скоростях скольжения. Должны содержать большое количество серофосфоросодержащей противозадирной присадки. |
| GL-6 | Автомобильные гипоидные передачи с повышенным вертикальным смещением осей шестерён, т.е. работающие при повышенных скоростях, ударных нагрузках и высоких крутящих моментах. Содержат большее количество серофосфоросодержащей противозадирной присадки, чем GL-5. |
В качестве базовых для получения трансмиссионных масел используют дистилляты или остаточные масла различного уровня вязкости. Кроме того, как правило, пока за рубежом, для производства трансмиссионных масел вовлекаются синтетические компоненты. В отечественном производстве трансмиссионные масла получают путем смешения высоковязких нефтепродуктов с маловязкими или загущения маловязких масел высокополимерными присадками. Последний метод предпочтительнее, так как варьируя химическим составом основы и типом загущающей присадки, можно получать масла с заданными вязкостно-температурными свойствами.
Для приготовления товарного трансмиссионного масла к основе добавляют функциональные присадки: противоизносные, противозадирные, антиокислительные и др. Особое значение придается присадкам, снижающим износ и заедание.
Наиболее распространенные отечественные масла:
ТСп-10 получают смешением деасфальтизата эмбинских нефтей с маловязким низкозастывающим дистиллятным компонентом. В масло вводят противоизносные присадки ЭФО (цинкобариевая соль изобутилового эфира арилдитиофосфорной кислоты), АЗНИИ-ЦИАТИМ-1 и ПМС-200А. Применяют для смазывания тяжелонагруженных цилиндрических, конических и спирально-конических передач. ТМ2-9.
ТАП-15В смесь экстрактов остаточных масел фенольной очистки и дистиллятных масел с добавлением присадок ОТП и АЗНИИ-ЦИАТИМ-1; вместо присадки ОТП допускается применение других присадок, например, ЛЗ-23к. Рекомендуется для смазывания тяжелонагруженных цилиндрических, конических и спирально-конических передач. ТМ4-18.
ТСп-14 смесь дистиллятного и остаточного масел из сернистых нефтей с добавлением присадок ОТП (или ЛЗ-23к), ПМА-Д и ПМС-200А. Применяют для тех же целей, что и масло ТАП-15В, однако это масло превосходит последнее по вязкостно-температурным свойствам. ТМ3-18.
ТАД-17и смесь дистиллятного и остаточного масел с присадками Англамол-99 (многофункциональная), ПМА-Д и ПМС-200А. Применяют для смазки цилиндрических, конических, червячных, спирально-конических и гипоидных передач (автомобили ВАЗ и др.). ТМ5-18.
ТМ5-12РК производят с использованием низкозастывающей основы, загущенной полимером, с добавлением высокоэффективных противоизносных, противозадирных, антикоррозионных и др. присадок. Относится к числу универсальных для эксплуатации и консервации тяжелонагруженных цилиндрических, спирально-конических, гипоидных и червячных передач автомобилей и др. транспортных средств.
МТ-8п смесь дистиллятного и остаточного масел с присадками МНИ П-22к, АЗНИИ-ЦИАТИМ-1 и ПМС-200А. Применяют для смазывания планетарных коробок передач, планетарных ботовых передач, а так же в системах гидроуправления гусеничных машин в качестве всесезонного в умеренной и жаркой климатических зонах.
Масло марки А продукт глубокой селективной очистки с композицией присадок ПИБ, МАСК, ДФ-11, ПМА-Д и ПМС-200А. Предназначено для гидротрансформаторов и гидромеханической коробки передач при всесезонном использовании в умеренной и жаркой зонах. ТМ2-9.
Библиографический список
1. Васильева Л.С. Автомобильные эксплуатационные материалы: Учеб. для вузов / Л.С. Васильева – М.: Наука-Пресс, 2003. – 421 с.
2. Обельницкий А.М. и др. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости. Учебник для ВУЗов по спец. «Двигатели внутреннего сгорания» / А.М. Обельницкий, Е.А. Егорушкин, Ю.Н. Чернявский; под ред. проф. А.М. Обельницкого. - М.: ИПО «Полиграм», 1995. – 272с.
3. Сафонов А.С. и др. Автомобильные автоэксплуатационные материалы / А.С. Сафонов, А.И. Ушаков, Н.Д. Юскавец. – СПб.: Гидрометиоиздат, 1998. – 233 с.
4. Анисимов И.Г. и др. Топливо, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник / И.Г. Анисимов. – М.: Техинформ, 1999. – 596 с.
5. Гуреев А.А. и др. Химмотология: учебник для ВУЗов / А.А. Гуреев, И.Г. Фукс, В.Л. Лашхи. – М.: Химия, 1986. – 367 с.
6. Гуреев А.А. и др. Автомобильные эксплуатационные материалы / А.А. Гуреев, Р.Я. Иванова, Н.В. Щёголев. – М.: Транспорт, 1974. – 280 с.
7. Кириченко Н.Б. Автомобильные эксплуатационные материалы: Учеб. пособие для сред. проф. образования / Н.Б. Кириченко. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 208 с.
8. Трансмиссионные масла. Пластичные смазки / Р. Балтенас, А.С. Сафонов, А.И. Ушаков, В. Шергалис. – СПб.: ООО «Издательство ДНК», 2001. – 208 с.
9. Р. Балтенас, А.С. и др. Моторные масла / Р. Балтенас, А.С. Сафонов, В. Шергалис. – СПб.: Альфа-Лаб, 2000. – 272 с.
ПЛАСТИЧНЫЕ СМАЗКИ
Состав
Пластичные смазки - распространённый вид смазочных материалов, представляющих собой высококонцентрированные дисперсии твёрдых загустителей в жидкой среде. Чаще всего смазки - трёхкомпозитные коллоидные системы, содержащие дисперсионную среду - жидкую основу (70...90 %) дисперсную фазу – загуститель (10...15 %), модификаторы структуры и добавки - присадки, наполнители (1...15 %).
В качестве дисперсной среды используют масла нефтяного и синтетического происхождения, реже их смеси. К синтетическим маслам относят кремнийорганические жидкости - полисилкосаны, эфиры, полигликоли, фтор- и хлорорганические жидкости. Их применяют в основном для высокоскоростных подшипников, работающих в широких диапазонах температур и контактных нагрузок. Смеси синтетических и нефтяных масел применяют для более эффективного использования смазок и регулирования их эксплуатационных свойств.
Загустителями служат соли высокомолекулярных, жирных кислот - мыла, твёрдые углеводороды - церезины, петролатумы и некоторые продукты неорганического (бентонит, силикагель) или органического (кристаллические полимеры, производные карбамида) происхождения. Наиболее распространены мыла и твёрдые углеводороды. Концентрация мыльного и неорганического загустителя обычно не превышает 15 %, а концентрация твёрдых углеводородов доходит до 25 %.
Для регулирования структуры и улучшения функциональных свойств в смазки вводят добавки.
По сравнению с маслами смазки обладают следующими достоинствами:
- малый удельный расход;
- более простая конструкция машин и механизмов, следовательно, меньшая масса, более высокая надежность и ресурс;
- более продолжительный период замены;
- меньшие эксплуатационные затраты при ТО.
Область применения
Пластичные смазки выполняют следующие основные функции:
- уменьшают силы трения между трущимися поверхностями;
- снижают износ и предотвращают задир (заедание) трущихся поверхностей;
- защищают металлы от коррозионного воздействия окружающей среды;
- уплотняют зазоры между сопряжёнными деталями.
Кроме основных функций смазки выполняют роль электроизоляционных материалов, защищают детали узлов трения от ударных нагрузок, снижают вибрации и шум. Практически нет смазок, хорошо выполняющих все перечисленные функции одновременно. В этом собственно и нет необходимости, поскольку различия в условиях применения выдвигают на первый план одну или две наиболее важные функции, обеспечивая надёжную работу агрегата.
Независимо от условий применения и назначения смазок они должны удовлетворять следующим основным требованиям:
- надёжно выполнять свои функции в широком диапазоне температур, удельных нагрузок и скоростей перемещения трущихся поверхностей;
- в минимальной степени изменять свои свойства в условиях эксплуатации;
- оказывать наименьшее воздействие на контактирующие с ними материалы;
- удовлетворять правилам техники безопасности и не оказывать вредного воздействия на окружающую среду;
- иметь невысокую стоимость и быть экономичными в эксплуатации.
Работа смазочного материала зависит не только от условий эксплуатации самой смазки (температура, нагрузки, скорость перемещения, окружающая среда), но и от характера работы механизма (остановки, постоянные или переменные внешние воздействия и т.д.). Эффективная работа смазочного материала определяется:
- конструктивными особенностями узла (тип, размер, характер движения);
- системой смазки и видом материала, с которым смазка контактирует во время работы;
- условиями эксплуатации узла трения;
- сроками смены смазочного материала.
Отсюда к смазочным материалам предъявляют и частные требования, например, диэлектрические и оптические свойства, водостойкость и т.д.
По назначению смазки разделяют на:
- антифрикционные - для снижения трения и износа; и в свою очередь, антифрикционные общего назначения и антифрикционные технологические (для облегчения технологических процессов обработки материалов);
- консервационные - для предохранения металлических изделий от коррозии;
- уплотнительные - для герметизации трущихся поверхностей, сальников, зазоров и др.;
- специального назначения, например, фрикционные - для увеличения трения с целью предотвращения проскальзывания, приработочные - для улучшения приработки трущихся поверхностей и др.
Подавляющее большинство относится к первым двум группам. Следует отметить условность такого разделения смазок, т.к. антифрикционные должны одновременно защищать от коррозии, консервационные должны обладать хорошими антифрикционными свойствами, а уплотнительные должны иметь хорошие смазочные и защитные свойства.
Кроме вышеперечисленных классификаций по назначению или функциональному действию, известна классификация смазок по составу. По типу загустителя смазки подразделяют на органические и неорганические. К органическим загустителям относятся мыла, твёрдые углеводороды, пигменты и некоторые кристаллические полимеры. Неорганические загустители - силикагель, бентонит, технический углерод (сажа) и некоторые другие.
Мыльные смазки в свою очередь делят на кальциевые, натриевые, литиевые, бариевые, алюминиевые и др. В зависимости от состава жиров, употребляемых для приготовления мыльных загустителей, выделяют смазки на синтетических, жирных кислотах, природных жирах и технических, жирных кислотах.
Как уже отмечалось, пластичные смазки при малых нагрузках ведут себя как твёрдые тела, не растекаются под действием собственной массы, не сбрасываются инерционными силами с поверхностей, удерживаются на вертикальных поверхностях. Под действием нагрузок, превышающих предел их прочности, смазки начинают течь подобно вязким жидкостям. Таким образом можно сформулировать принципиальные отличия смазок от жидких смазочных материалов:
- хорошее удерживание на наклонных и вертикальных поверхностях, отсутствие выдавливания из узлов трения под действием значительных нагрузок;
- высокая смазочная способность, т.е. лучшие показатели противоизносных и противозадирных свойств, особенно при больших нагрузках;
- лучшая защита металлических поверхностей от коррозионного воздействия окружающей среды;
- высокая герметизация узлов трения, предохранение их от проникновения нежелательных продуктов;
- более широкий температурный диапазон работоспособности и лучшие вязкостно-температурные характеристики;
- более надёжная и эффективная работа в жёстких условиях эксплуатации (одновременное воздействие высоких температур, давлений, ударных нагрузок, переменный режим скоростей и т.д.);
- экономичность в применении за счёт более продолжительной работоспособности и меньшего расхода.
К недостаткам следует отнести следующее:
- отсутствие отвода тепла смазываемых деталей;
- несовершенную систему подачи пластичного материала;
- низкую химическую стабильность мыльных смазок.
Основные свойства смазок
Прочностные свойства. Частицы загустителя образуют в масле структурный каркас, благодаря которому смазки в состоянии покоя обладают пределом прочности на сдвиг. Предел прочности - это минимальная нагрузка, при которой начинается разрушение каркаса и происходит необратимая деформация смазки - сдвиг. При приложении нагрузки, превышающей предел прочности, смазки деформируются, а при нагрузке ниже предела прочности они проявляют упругость подобно твёрдым телам. Благодаря пределу прочности смазки удерживаются на наклонных и вертикальных поверхностях, не вытекают из негерметизированных узлов трения. Кроме того, предел прочности определяет стартовые характеристики узлов трения, например, усилие, которое необходимо приложить к подшипнику в начале его вращения.
Все факторы, влияющие на формирование структуры смазок, влияют и на их прочность. К ним относятся:
- тип и концентрация загустителя;
- химический состав и свойства дисперсионной среды;
- состав и концентрация модификатора;
- режим приготовления смазок (температура и продолжительность нагревания, скорость охлаждения и т.д.).
При повторных нагружениях с уменьшением промежутка времени между этими нагружениями значение последовательно замеряемого предела прочности уменьшается.
С повышением температуры предел прочности смазок уменьшается. Температура, при которой предел прочности приближается к нулю, является истинной температурой перехода смазки из пластичного в жидкое состояние.
Для большинства смазок предел прочности при 20 0С лежит в пределах 100...1000 Па.
Измеряют предел прочности на пластометре К-2 или прочномере СК и др. приборах.
Вязкостные свойства. Вязкость определяет прокачиваемость смазок при низких температурах, стартовые характеристики и сопротивление вращению при установившихся режимах, а так же возможность заправки узлов трения. В отличии от масел вязкость смазок зависит не только от температуры, но и от градиента скорости сдвига. Поэтому при определении вязкости смазки необходимо знать не только температуру, при которой она определялась, но и скорость, с которой она продавливалась через капилляр. Поэтому вязкость смазки при определенной скорости перемещения и температуре называют эффективной вязкостью.
При увеличении скорости деформации вязкость резко снижается. С повышением температуры вязкость смазки так же резко снижается. Изменение вязкости от скорости деформации выражается вязкостно-температурной характеристикой, а от температуры - вязкостно-температурной характеристикой. При этом первая определяется при постоянной температуре, а вторая при постоянной скорости сдвига. По вязкостно-температурным свойствам смазки превосходят масла, поскольку значительная доля сопротивления течения смазок приходится на разрушение структурного каркаса, прочность которого мало зависит от температуры.
Увеличение концентрации и степени дисперсности загустителя приводит к повышению вязкости смазки. На вязкость смазки влияет также вязкость дисперсионной среды и технология приготовления.
Определяют вязкость с помощью капиллярных вискозиметров - АКВ-2 или АКВ-4, ротационного вискозиметра - ПВР-1 и др. приборов.
Механическая стабильность (тиксотропные превращения смазок). Изменение реологических свойств смазок при механическом разрушении и в процессе последующего отдыха - одна из важных характеристик. Тиксотропия - это способность дисперсных систем обратимо разжижаться при механическом воздействии и отвердевать при относительно длинном их пребывании в покое. Положительным качеством, обусловливаемым тиксотропией, является то, что при выбрасывании частиц разжиженной смазки из зоны трения и отложения их на неподвижных поверхностях они увеличивают вязкость и автоматически герметизируют узел трения от вытекания смазки. Однако сильно разупрочняющиеся при механическом воздействии смазки не способны удерживаться в узлах трения и вытекают из них при сравнительно небольших нагрузках. Чрезмерное упрочнение смазки после разрушения также является нежелательным, так как затрудняется запуск узла трения и поступления смазки к контактным поверхностям.
Механическая стабильность смазок зависит от типа загустителя, размеров, формы и прочности связи между дисперсными частицами. Уменьшение размеров частиц загустителя (до определенных пределов) способствует улучшению механической стабильности смазок. Смазки, имеющие мыльные волокна с большим отношением длины к диаметру, более стабильны. Увеличение концентрации загустителя также повышает механическую стабильность смазок. На тиксотропные превращения смазок влияют состав и свойства дисперсной среды, присутствие наполнителей и добавок.
Механическую стабильность определяют в ротационном приборе - тиксометре. Оценивают механическую стабильность специальными коэффициентами, которые рассчитывают по изменению прочности смазки на разрыв: Кр - индекс разрушения, Кв - индекс тиксотропного восстановления.
Пенетрация. Этот показатель до сих пор используется для оценки прочности и сравнения смазок друг с другом. Однако смазки, обладающие разными реологическими свойствами, могут иметь одинаковые числа пенетрации, и это приводит к неверным представлениям об эксплуатационных свойствах смазок. В таблице 18 классификация пластичных смазок по консистенции, предлагаемая Национальной ассоциацией пластичных смазок США NLGI.
Коллоидная стабильность. Способность удерживать масло, сопротивляться его выделению при хранении и эксплуатации характеризует коллоидную стабильность смазок. Выделение масла может быть самопроизвольным вследствие структурных изменений в смазке, например, под действием собственной массы, и может ускоряться или замедляться под действием температуры, давления и др. факторов. Слишком большое выделение масла в процессе работы - более 30 % - приводит к резкому упрочнению смазки и нарушает её нормальное поступление к контактируемым поверхностям.
Таблица 18