1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (проголосовало:4, оценка: 5,00 out of 5)
Загрузка...

В этой статье мы поговорим о характеристиках трансмиссионных масел, позволяющих им выполнять свои функции. Для начала нужно определиться с этими самыми функциями, наметить «цели и задачи», так сказать. Масло в коробке передач в первую очередь должно хорошо смазывать (как и моторное масло, в общем-то). Банальность, конечно, но это отправная точка в определении основных характеристик трансмиссионки.

Смазывающие свойства – это способность масла принимать на себя и «гасить» за счёт вязкостных свойств усилия, которые в противном случае воздействовали бы на твёрдую поверхность деталей механизмов, разрушая её и вызывая тем самым износ этих деталей.

Исходя из этого определения, в первую очередь трансмиссионные масла должны иметь достаточно хорошие вязкостные свойства, плюс противоизносные и противозадирные присадки.

В отличие от моторных трансмиссионные масла не контактируют с горячими зонами цилиндропоршневой группы и с продуктами сгорания топлива, на борьбу с которыми тратится основной объём антиокислительных и диспергирующих присадок. Соответственно, в трансмиссионке они не нужны, по крайней мере в больших количествах. С другой стороны, температуры в узлах трансмиссии иной раз доходят до 150°C, плюс присутствует вода и кислород из атмосферы, что требует наличия какого-то количества антиокислителей. Ниже перечислим основные характеристики трансмиссионных масел:

  • смазывающие свойства
  • вязкостные и антифрикционные характеристики
  • термоокислительная стабильность
  • антикоррозионные свойства
  • антипенные свойства
  • совместимость с материалом уплотнений
  • стабильность при длительном хранении

Теперь подробнее о каждом из них.

Смазывающие свойства трансмиссионного масла

Как я уже писал в начале статьи, главная функция моторного – это снижение износа деталей и предотвращение задира на них. Это и называется смазывающей способностью масла. Из статьи о свойствах моторного масла мы помним, что эта способность напрямую зависит от вязкости.zavisimost-smazyvaushih-svoistv-masla-ot-vyazkosti

Чем выше вязкость, тем лучше смазывание. Это справедливо для гидродинамического режима трения, то есть там, где отсутствует непосредственный контакт металлических поверхностей. Однако в трансмиссии гораздо чаще, чем в двигателе, возникают смешанный и граничный режимы трения, при которых металл деталей входит в непосредственный контакт при высокой температуре и большой нагрузке. В этом случае детали предохраняют противоизносные и противозадирные присадки, в качестве которых используются содержащие серу и фосфор соединения.

Вкратце механизм их действия таков: при взаимодействии двух деталей (например, шестерёнок) с высокой нагрузкой в зоне микроконтакта возрастает температура, порой до порога плавления металла. В этот момент вещество присадки вступает в химическую реакцию с металлом поверхности, образуя так называемые модифицированные слои (или «эвтектические смеси») с меньшим напряжением сдвига. Сродни тонкой наледи вместо микролужи на асфальте после заморозков. Такая «наледь» может и сдвинуться вслед за контактирующей поверхностью, которая «проскользит» по ней без вреда для деталей (особенно если учесть, что такие зоны образуются на обеих соприкасающихся деталях). И даже если этот модифицированные слой разрушится, то в момент следующего напряжённого контакта он образуется вновь, и так далее, до полного срабатывания противозадирной присадки.

Таков механизм действия противозадирных и противоизносных присадок в трансмиссионном масле. В этих условиях вязкость не имеет особого значения для достижения защитного эффекта, однако при малой вязкости слой масла может быть слишком тонким, соответственно, в нём будет недостаточно этих присадок. Поэтому в маловязких маслах концентрацию серо-фосфорсодержащих присадок увеличивают примерно в полтора раза.

Вязкость и потери энергии на трение

В отношении вязкостных характеристик трансмиссионных масел предъявляются противоречивые требования. С одной стороны (и мы отметили это выше) при доминировании граничных и смешанных гранично-гидродинамических режимах трения вязкость не имеет принципиального значения для достижения большей сохранности деталей. А потери энергии на трение тем меньше, чем меньше вязкость масла. Надо сказать, что в трансмиссии они довольно высоки, около 50%. То есть, если двигатель выдаёт КПД 25%, то до колёс доходит примерно 12-13%. При использовании маловязких масел и антифрикционных присадок можно достигнуть экономии топлива порядка 2-3%. Немного, но в масштабах автопарка чувствительно. Ещё один плюс от малой вязкости – облегчённый пуск (особенно зимой) и работа трансмиссии в холодном состоянии. В этой связи понятно стремление производителей сделать трансмиссионные масла как можно менее вязкими.

С другой стороны, большая вязкость позволяет маслу лучше удерживаться на смазываемой поверхности, и её уменьшение может привести к увеличению износа, возникновению задиров и питтинга (микровыемки, выкрошенные в металле, снижающие прочность детали в целом). Ведь противоизносные присадки в этом случае не смогут помочь, они просто стекут вместе с маловязким маслом с детали. Помимо этого, слишком низкая вязкость может увеличить утечку масла через уплотнения трансмиссии.

Выход из этой ситуации с противоречивыми требованиями найден благодаря улучшению технологии изготовления агрегатов трансмиссии. Качественные уплотнения, преобладание граничных режимов трения и минимизация свободного пространства позволяют-таки использовать маловязкие масла. (Если вдруг захотелось подробностей по термину вязкости, можно почитать статью о вязкости моторных масел, там всё разложено по полочкам).

Антиокислительные свойства

В процессе работы в агрегате трансмиссионное масло нагревается в следствие трения. Вместе с кислородом воздуха и каталитическим воздействием металлов деталей возникают условия для активного окисления. В этом случае начинают окисляться и выпадать в осадок нерастворимыми соединениями все компоненты масла, включая противозадирные присадки, недостаток которых может вызвать поломку узла трансмиссии. Наибольшее значение для ускорения процесса окисления имеет температура. Надо отметить, что синтетическая основа более термостабильна, нежели минералка (ещё один довод в пользу синтетики в трансмиссии).

В общем, понятно, что окисление – это очень плохо. Для борьбы с ним добавляют антиокислительные присадки. Они реагируют со свободными радикалами и другими химически активными компонентами, превращаясь вместе с ними в растворимые неактивные вещества, то есть попросту в безвредный и бесполезный балласт, либо разлагают эти компоненты на менее активные. Это позволяет снизить степень окисления до приемлемых значений.

Антикоррозионные свойства

В узлах трансмиссии используются детали из цветных металлов, таких как алюминий, медь, свинец, различные сплавы с оловом и другим цветметом. Цветные металлы достаточно легко корродируют, взаимодействуя с продуктами окисления масла. Соответственно, чем быстрее масло окисляется, тем интенсивнее подвергаются коррозии эти детали. Поэтому у антикор-присадок задача нейтрализовать продукты окисления до их реакции с металлами. От антиокислителей они отличаются тем, что одним из механизмов работы антикоров является покрытие поверхности тонкой плёнкой, устойчивой к воздействию кислот и воды (которая тоже добавляет свои пять копеек в дело коррозии металла). Помимо собственно защиты детали эта плёнка «пассивирует» металл, то есть снижает его каталитическую способность в отношении окисления масла. Так что многие антикоррозионные присадки являются дезактиваторами металла, а значит добавляют антиокислительных свойств продукту.

Антипенные свойства

В процессе функционирования трансмиссионные масла активно перемешиваются с воздухом, что приводит к образованию пены. На способность к пенообразованию в значительной мере влияет фракционный состав масла, степень и глубина его очистки, свойства функциональных присадок, давление и температура. У парафиновой составляющей стойкость к вспениванию выше, чем у нафтеновой, поэтому маловязкие масла (в которых количество парафинов сведено к минимуму) лучше пенятся. Загрязняющие примеси, как и некоторые присадки в трансмиссионное масло увеличивают прочность плёнки пузырьков, в результате образуется стойкая пена. Процесс пенообразования проходит активнее с повышением температуры. В случае образования стойкой пены смазывание трансмиссии проходит масловоздушной смесью, в которой недостаточно непосредственно масла, поэтому детали быстро выходят из строя.

Антипенные присадки снижают поверхностное натяжение маленьких пузырьков воздуха, в результате чего они объединяются в более крупные и легко лопаются, не успевая образовать устойчивую пену.

Совместимость с материалами уплотнений

Помимо прочего композиционный состав трансмиссионных масел проверяют на взаимодействие с уплотнениями агрегатов, стараясь снизить его до минимума. Основная цель – не допустить набухания эластомеров, которые изменят при этом свои физические свойства, а значит и способность к герметизации соединения. Современные масла могут даже оказывать положительное воздействие на материал уплотнений, восстанавливая их первоначальную структуру.

Стабильность при длительном хранении

И наконец, полученный состав трансмиссионного масла должен быть стабилен при длительном хранении, поскольку иногда в состоянии покоя происходит выпадение присадок в осадок. В результате масло лишается части своих свойств и не обеспечивает должную защиту узлов и агрегатов трансмиссии.

Кстати, в этой связи встречал я любопытный случай, когда производитель масел заявлял о приемлемости выпадения осадка при длительном хранении и рекомендовали применять такое масло после энергичного взбалтывания до растворения выпавшего осадка. Видимо, какая-то часть присадок может менять своё состояние без потери качества конечного продукта. Но это ни в коем случае не совет применять масла не взирая на наличие осадка, поскольку никто кроме специалистов производителя доподлинно не знает, какие именно присадки входят в то или иное масло и могут ли они безнаказанно выпадать в осадок, затем вновь растворяться в масле. Да и как-то не солидно это, «после сборки доработать напильником», навроде того…

Вот и все основные характеристики трансмиссионных масел, помогающие агрегатам работать безотказно в штатных режимах. Напоследок отмечу, что основную долю всех присадок в трансмиссионных маслах занимают противоизносные/противозадирные присадки, поскольку они в основном и срабатываются в процессе, в отличие, например, от моторных масел, в которых основной объём присадочного пакета, не считая модификаторов вязкости занимают детергенты и дисперсанты (эти непонятные слова можно «опонятить» в статье о составе моторного масла, если кому интересно). В линейках многих маслопроизводителей есть трансмиссионные продукты, имеющие в названии латинские буквы EP, от английских слов Extreme Pressure, то есть экстремальное давление. Пишутся они на маслах категории качества GL-4 по стандарту API (что это такое, прочитать можно в статье о классификации трансмиссионных масел), и говорят как раз о превалирующем наличии противоизносных и противозадирных присадок в продукте. Практические рекомендации по заливке можно посмотреть в статье о том, какое масло лить в МКПП.