Трансмиссионное масло
Трансмиссионные масла применяются в коробках передач, мостах, в раздаточных коробках, механизмах рулевого управления, и как правило, выполняют смазывающие функции. Зубчатые передачи, подшипники, находящиеся внутри агрегатов смазываются погружением в масло и разбрызгиванием. Однако есть особо сложные и тяжело нагружённые конструкции, где требуется подача смазки под давлением или где масло используется как рабочее тело, передающее вращающий момент, например, в гидромеханических передачах. Трансмиссионные масла работают в условиях более легких, чем моторные, но и они испытывают высокие нагрузки, а именно:
- давление в зонах контакта в цилиндрических, конических, червячных передачах может составлять от 500 до 2 000 МПа, у гипоидных передач — до 4 000 МПа;
- рабочая температура масла в агрегатах трансмиссий изменяется в зависимости от температуры окружающего воздуха и может достигать 200°С, а в точках контакта зубьев кратковременно доходит до 300°С, а иногда и выше.
Поэтому возникает повышенный износ, задиры, точечное выкрашивание материалов. Для повышения эксплуатационных свойств трансмиссионных масел в них добавляют пакеты присадок, которые призваны повышать антикоррозионными, антиокислительными, противопенными и свойствами, а также иметь высокую термоокислительную стабильность и не быть агрессивными по отношению к резиновым уплотнениям и цветным металлам.
В процессе работы происходит cрабатывание присадок, масла окисляются и загрязняются, поэтому их необходимо менять. Сроки замены масел различны и зависят от их качества, конкретных условий эксплуатации и других факторов. В современных легковых автомобилях масла меняют, как правило, при пробеге в интервале от 20 до 80 тыс. км.
Для обеспечения работоспособности механизмов к трансмиссионным маслам предъявляют самые разнообразные требования. Для механических трансмиссий общими требованиями являются:
- снижение износа поверхностей трения за счет образования стойкой масляной пленки между ними;
- защита детали от коррозии;
- отвод тепла от трущихся поверхностей;
- удаление продуктов износа из зон трения;
- снижение потерь на трение в зубчатых зацеплениях;
- подавление вибраций и снижение ударных нагрузок на шестерни, уплотняя зазоры между поверхностями трения;
- легкость переключения передач.
К жидкостям, работающим в автоматических коробках передач, предъявляются гораздо более высокие требования по вязкости, антифрикционным, антиокислительным и противоизносным свойствам, чем к смазывающим материалам для других агрегатов, так как автоматические коробки включают в себя совершенно разные узлы: гидротрансформатор, шестеренчатую коробку передач, сложную систему управления. Они должны смазывать, охлаждать, защищать от коррозии, передавать крутящий момент и обеспечивает фрикционное сцепление, сохраняя свои высокие эксплуатационные свойства при высоких температурных нагрузках -- в жаркую же погоду при городском цикле движения температура в картере АКПП может достигать 150°С. Всё это, а также наличие различных материалов в парах трения: сталь, металлокерамика, бронза, фрикционные материалы, накладывает специфические требования по вязкости ( для смазки шестерен нужна высокая вязкость, для гидротрансформатора—низкая вязкость) и заставляет выделять масла для автоматических коробок в отдельную группу смазочных материалов. Кроме того, масла для автоматических трансмиссий, в отличие от обычных трансмиссионных масел, используется для передачи управляющего давления на фрикционы многодисковых сцеплений, вызывая включение той или иной передачи в АКПП. Именно из-за множества присущих этим маслам функций, их называют жидкостями для автоматических трансмиссий (ATF – Automatic Transmission Fluid) и использование каких-либо иных смазывающих материалов в качестве трансмиссионной жидкости для автоматической коробки недопустимо.
Основные рабочие свойства жидкостей для автоматических коробок в принципе схожи между собой. Различаются они лишь по вязкостным характеристикам и коэффициенту трения. Именно эти свойства влияют на применимость ATF в АКПП различных конструкций. Как правило, тип используемой жидкости указан на масляном щупе автоматической трансмиссии или в паспорте автомобиля.
Жидкости АTF, удовлетворяющие спецификациям производителей автомобильной техники, могут использоваться в областях отличных от АКПП, например в силовых коробках передач внедорожной строительной, сельскохозяйственной и горнодобывающей техники; в гидравлических системах автомобилей, промышленного оборудования и судов; в рулевом управлении; в ротационных винтовых компрессорах.
Классификация трансмиссионных масел по SAE J306
Для классификации трансмиссионных масел по вязкости наибольшее распространение получила система, разработанная Американским Обществом Инженеров (SAE). Стандарт SAE J306 "Клаccификация вязкости трансмиссионных масел для ведущих мостов и механических коробок передач" (Axle and Manual Transmission Lubricant Viscosity Classification) описывает вязкость масла в условных единицах - степенях вязкости по SAE. Выбор того или иного класса вязкости SAE используется производителями автомобильных трансмиссий для рекомендации масел в механические коробки и ведущие мосты.
Степени вязкости масел для механических трансмиссий (SAE J306)
|
Класс вязкости по SAE
|
Максимальная температура
при вязкости 150000 сП (на основе метода ASTM D2983) (°C)
|
Кинематическая вязкость при 100°C, мм2/c
(на основе метода ASTM D445)
|
|
| Минимальная, сСт (2) | Максимальная, сСт | ||
|
70W
|
-55 (1)
|
4.1
|
-
|
|
75W
|
-40
|
4.1
|
-
|
|
80W
|
-26
|
7.0
|
-
|
|
85W
|
-12
|
11.0
|
-
|
|
80
|
-
|
7.0
|
<11.0
|
|
85
|
-
|
11.0
|
<13.5
|
|
90
|
-
|
13.5
|
<24.0
|
|
140
|
-
|
24.0
|
<41.0
|
|
250
|
-
|
41.0
|
-
|
|
Примечания
|
1 сп = 1 мПа*с; 1 сСт = 1 мм2/с.
Значение вязкости 150000 сП используется для определения низкотемпературных свойств трансмиссионных масел и выбрано по результатам испытаний.
(1)-дополнительные требования к низкотемпературной вязкости могут применяться к жидкостям для ручных коробок передач с синхронизаторами.
.(2)-данные значения вязкости должны сохраняться после 20-ти часового испытания на стабильность к сдвигу на стенде (метод С по стандарту ЕС L -45-A-99).
|
||
Вязкость трансмиссионного масла должна выбираться с учетом наибольшей и наименьшей температур окружающей среды, при которых планируется эксплуатация автомобиля. Исходя из этих соображений, классификация SAE J306 основана на показателях низкотемпературной и высокотемпературной вязкостей.
Показатель низкотемпературной вязкости оценивается путем определения температуры, при которой вязкость масла не должна превышать значения 150000 сП (сантипуазов).
Показатель высокотемпературной вязкости оценивается по значению кинематической вязкости масла при температуре 100°С. Показатель кинематической вязкости позволяет судить о защитной способности масляной пленки в режиме высоких рабочих температур и нагрузок.
По аналогии с классификацией моторных масел, требования стандарта SAE J306 к маркировки повязкости трансмиссионных масел делятся на:
По аналогии с классификацией моторных масел, требования стандарта SAE J306 к маркировки повязкости трансмиссионных масел делятся на:
- зимний ряд (W): SAE 70W, 75W, 80W, 85W, или
- летний ряд: SAE 80, 85, 90, 140, 250, или
- комбинация зимнего W и летнего ряда (например, SAE 75W-90).
Это деление обуславливается конструктивными особенностями агрегатов трансмиссий различных производителей. В зависимости от нагрузок и рабочих температур масла для некоторых агрегатов трансмиссии (механические КПП легковых автомобилей) применяется только зимний ряд масел, которые будут обеспечивать достаточную степень защиты в широком диапазоне внешних температур. На сегодняшний день наибольшее применение нашли универсальные трансмиссионные смазочные материалы всесезонной марки (например, SAE 75W-90).
Классификация трансмиссионных масел по API
Стандарт API классифицирует масла для трансмиссий и ведущих мостов по их типу, условиям эксплуатации и конструкции трансмиссии. Обозначением класса API для трансмиссионных масел является GL (Gear Lubricant) с нумерацией от 1 до 5 и MT. Основными признаками класса являются конструкция и условия работы трансмиссии, дополнительными признаками - содержание противоизносных и противозадирных присадок.
Классы качества по API:
Классы качества по API:
API GL-1
Трансмиссионные масла, работающие в легких условиях и состоящие из базовых масел без присадок. Иногда добавляются в небольшом количестве антиокислительные, противопенные присадки, ингибиторы коррозии. Предназначены для спирально-конусных, червячных передач и механических коробок передач (без синхронизаторов) грузовых автомобилей и сельскохозяйственных машин.
API GL-2
Трансмиссионные масла, работающие в условиях средней тяжести и содержащие противоизносные присадки. Предназначены для смазывания червячных и зубчатых передач транспортных средств и промышленной трансмиссии.
API GL-3
Трансмиссионные масла, работающие в условиях средней тяжести и содержащие до 2.7% противоизносных присадок. Предназначены для смазывания механических коробок передач грузовых автомобилей и спирально-конических редукторов, не гипоидного типа.
API GL-4
Трансмиссионные масла, работающие в условиях разной тяжести. Содержат до 4,0% противозадирных присадок. Предназначены для механических коробок передач, и спирально-конических, гипоидных передач при умеренных условиях эксплуатации. Масла API GL-4 применяются для несинхронизированных коробок передач Североамериканских грузовых автомобилей, тягачей и автобусов. А в Европе эти масла являются основными для синхронизированных передач, что должно подтверждаться требованиям производителей машин.
API GL-5
Трансмиссионные масла для наиболее загруженных передач, работающих в очень тяжелых условиях (большие скорости скольжения и значительные ударные нагрузки), и содержащие в своём составе до 6,5% противозадирных и других многофункциональных присадок. Предназначены для гипоидных передач, имеющих значительное смещение осей, и для всех других агрегатов механической трансмиссии, в том числе и для синхронизированных механических коробок передач, если имеются специальные подтверждения о соответствии требованиям производителей машин. Могут применяться для дифференциала повышенного трения, если соответствуют требованиям спецификаций MIL-L-2105D, MIL-L-2105 С, MIL-L-2105 В (в США) или ZF TE-ML 05C, ZF TE-ML 05D (в Европе). В этом случае класс имеет дополнительные знаки в обозначении, например, API GL-5 LS или API GL-5+.
API MT-1
Трансмиссионные масла для высоконагруженныхнесинхронизированных механических коробок передач, гипоидных передач со смещением осей шестерен, работающих при повышенных скоростях, ударных нагрузках и высоких крутящих моментах. Используются в мощных коммерческих автомобилях большой грузоподъемности и автобусах. Аналогичны маслам класса GL-5, но обладают повышенной термической стабильностью и противоизносными свойствами, способностью обеспечивать чистоту деталей при высокой температуре, совместимостью с резиновыми уплотнениями. Класс МТ-1 не содержит требований к маслам для механических синхронизированных коробок передач.
Спецификации жидкостей для автоматических коробок передач
Трансмиссионные жидкости для АКПП не имеют спецификаций как у моторных и трансмиссионных масел для механических коробок передач типа SAE и API. Они классифицируются только по требованиям производителей автоматических трансмиссий. Наибольшее распостранение получили спецификации General Motors (DEXRON) и Ford (MERCON) США. Европейские производители автомобилей и трансмиссионных масел, а также японские автомобильные концерны не имеют собсвенных спецификаций и руководствуются списками масел, одобренных ими к применению.
Первая спецификация жидкостей для автоматических трансмиссий была разработатана компанией General Motors совместно с американским военным исследовательским центром Armour Research в 1949 году и называлась «Жидкость для автоматической трансмиссии, тип А» (ATF -Type A).
В 1957 г. спецификация была пересмотрена и получила название Type A Suffix A (ATF TASA-- тип А, суффикс А). В начале, одним из компонентов при производстве этих жидкостей являлся продукт животного происхождения, получаемый в результате переработки китов. В дальнейшем, в связи с возросшими объемами потребления жидкостей и запретом охоты на китов, были разработаны ATF полностью на минеральной, а позднее и на синтетической основах. Жидкости этого типа применяются и сегодня компанией Mercedes-Benz согласно листу 236.2, как эксплуатационные материалы для механических коробок передач и других случаев применения . В 1967 году компания General Motors ввело новую спецификацию «Dexron» тип В (например, B-11499), а в 1972 году заменила спецификацию Dexron B на Dexron II.
Позднее, с учетом требований к жидкостям для электронно-контролируемого сцепления автотрансформатора, были созданы спецификации Dexron III с разными буквенными индексами, которые действительны и в настоящее время . В 2006 году компания General Motors ввела новую спецификацию для следующего поколения трансмиссионых жидкостей Dexron-VI. Принципиально новая низковязкая ATF была разработана в соответствии с требованиями для шестискоростных трансмиссий, которые компания General Motors начала устанавливать в своих автомобилях. ATF Dexron-VI более чем в 2 раза увеличивает продолжительность службы и устойчивость оборудования по сравнению с существующими жидкостями и демонстрирует превосходные показатели в тестах на коррозию, пенообразование, окисление и устойчивость к сдвигам, и полностью заменяет многие жидкости, в том числе Dexron-III “H” и II E.
Корпорацией General Motors также разработана спецификация Allison C-4 (Allison - отделение General Motors по производству трансмиссий), определяющая требования к трансмиссионным жидкостям грузовых автомобилях и внедорожной техники, работающим в тяжелых условиях эксплуатации.
Долгое время у компании Ford не было собственной спецификации АТF, и фордовские инженеры использовали стандарт ATF -A и Type A Suffix A . Только в 1959 году компания разработала свой стандарт М2С33-А/В. Требования этой спецификации со временем пересматриваются. Наибольшее распространение получили жидкости стандарта ESW-M2C33-F(ATF-F). Основное различие между спецификациями компаний Ford и General Motors заключается в разных требованиях к фрикционным характеристикам трансмиссионных жидкостей. Компания General Motors исходит из требований максимальной плавности переключения передач, а у Ford приоритет на скорость переключения. В 1987 году Ford издал спецификацию Mercon. Жидкости, соответствующие Mercon, максимально приближаются к жидкостям Dexron II, III. и как правило, совместимы с ними.
В связи с различиями в конструкции автоматических коробок передач разных компаний, в настоящее время появляются специализированные продукты с соответствующим допуском или фирменным названием, например: Honda ATF Z1, Toyota T-IV, Nissan Matic J, Mitsubishi Diamond SP III и другие.. До сих пор для некоторых европейских производителей автоматических коробок базовыми требованиями к трансмиссионным жидкостям остаются стандарты Dexron II, (например, требования Mercedes Benz –МВ 236.6 соответствуют требованиям спецификаций Dexron D II, МВ 236.8 соответствует Dexron II Е). А размещая электронный блок управления коробкой непосредственно внутри АКПП, Mercedes Benz вводит дополнительные требовании к ATF по совместимости с материалами, используемыми в производстве этих блоков, а также требования по долговечности жидкостей. Этому соответствуют спецификации MB 236.10, 236.12 и новейшие 236.14.
Развитие спецификаций ATF
|
Компания GENERAL MOTORS
|
Компания FORD
|
Компания Daimler Chrysler
|
|||
|
Год введения
|
Наименование спецификации
|
Год введения
|
Наименование спецификации
|
Год введения
|
Наименование спецификации
|
|
1949
|
Type A
|
1959
|
M2C33 –А/B
|
1980
|
ATF +3 (MS-7176)
|
|
1957
|
Type A Suffix A (ATF TASA)
|
1961
|
M2C33 –С/D
|
1995
|
ATF +4 (MS-9602)
|
|
1967
|
Dexron В
(GM 6032 M) |
1967
|
M2C33 - F (Type - F)
|
2005
|
ATF +4 (лицензирование)
|
|
1973
|
Dexron II C
(GM 6137 M) |
1972
|
SQM -2C9007A, M2C33 - G (Type - G)
|
|
|
|
1981
|
Dexron II D
(GM D-22818) |
1975
|
SQM -2C9010A, M2C33 - G (Type - CJ)
|
|
|
|
1992
|
Dexron II E
(GM E-25367) |
1981
|
M2C166 - H (Type - H)
|
|
|
|
1994
|
Dexron III F
|
1987
|
Mercon
|
|
|
|
1997
|
Dexron III G
|
1994
|
Mercon (низкотемпературные характеристики)
|
|
|
|
2003
|
Dexron III H
|
1995
|
Mercon V
|
|
|
|
2006
|
Dexron VI
|
2005
|
Mercon SP
(6-ступеч.АКПП)
|
|
|
Трансмиссионные жидкости, отвечающие требованиям спецификаций, например Dexron III, могут быть использованы для доливки или замены в механизмах, где ранее применялись масла соответствующие спецификации Dexron II, а в некоторых случаях и ATF -A. Обратная замена масел не допустима. В целях индентификации и скорейшего обнаружения протечек жидкости для АКПП окрашивают в красный цвет.
CVT - автомобильные вариаторные коробки передач.
На сегодняшний день вариаторные коробки передач CVT – Continuously Variable Transmission (Постоянно Изменяющаяся Трансмиссия), ввиду ограниченной мощности, нашли применение только на легковых автомобилях, снегоходах, скутерах, промышленных прессах и другой маломощной технике. В отличие от традиционных автоматических трансмиссий, вариатор является бесступенчатой коробкой передач. Что же представляет собой вариатор в общих чертах? В коробке CVT есть входной и выходной валы. На них крепятся конусные диски, образующие шкивы, которые могут сдвигаться или раздвигаться, обеспечивая тем самым изменение диаметра шкивов. Валы связаны между собой клиновым ремнем, который зажат этими коническими шкивами. Управлением дисками занимается либо гидравлика, либо электроника по командам из блока управления. Ремень, двигаясь по этим коническим шкивам, будет плавно и без пропусков передавать и изменять крутящий момент в оптимальном диапазоне оборотов двигателя. Поэтому автомобиль с вариатором разгоняется быстрее и без толчков. Ездить на нем более приятно и расход топлива с такой коробкой значительно меньше. Простота и отсутствие ступеней делают CVT трансмиссию идеальной для многих видов техники, и не только автомобильной. Основной деталью обычного вариатора является ремень, сделанный из плотной резины или металлический ремень, состоящий из тонких стальных полос, скрепленных зажимами. Металлические ремни не скользят и отличаются высокой прочностью, позволяя использовать вариаторы с двигателями более высокой мощности. Кроме этого трансмиссия с такими ремнями работает тише. Вариаторы такой конструкции широко применяются автомобильными производителями Японии, США, а также компанией Mercedes Вenz.
На некоторых вариаторах вместо ремня применяется металлическая цепь (вариаторы компании VAG).
Ещё одной разновидностью CVT трансмиссий являются тороидный вариатор. В нем валы имеют сферическую форму, а роль ремня выполняют ролики (стальные «грибки»). Устанавливаются такие коробки на более мощные автомобили (от 2 литров). В частности, фирма Nissan выпускает Cedric, а фирма Toyota --Crown с вариаторами такого типа.
Чтобы вариаторы работали долго и надежно, требуется специальная жидкость, которую не совсем
правильно называть ATF, это жидкость для CVT -трансмиссий.