|
Вязкостно-температурные и
низкотемпературные свойства
Пологая вязкостно-температурная характеристика масел —
одно из самых важнейших требований к маслам, работающим в широком диапазоне
температур. Вязкость масел нефтяного происхождения в силу ряда причин, в
основном связанных со структурой молекул углеводородов, очень чувствительна к
изменению температуры. Вязкостно-температурные кривые этих масел ( 34) имеют
вид гипербол, причем низкотемпературная часть этих кривых особенно сильно
изменяется с изменением температуры.
Известно несколько способов улучшения
вязкостно-температур- ных свойств трансмиссионных масел. Самым простым и
доступным является их разжижение маловязкими маслами или дизельным топливом.
Исследования показывают, что любое разжижение вязкого
масла маловязким компонентом, уменьшая вязкость, снижает концентрацию
поверхностно-активных веществ, обладающих высокой маслянистостью. Таким
образом, маслянистость разбавленного (разжиженного) исходного масла всегда
понижается, а следовательно, понижается и способность масла выдерживать
высокие удельные давления. Вместе с тем, при избыточном содержании
поверхностно-активных веществ в базовом масле его разжижение маловязким
компонентом до определенных пределов вполне допустимо. Опыт показывает, что
при разжижении вязкого масла улучшается поступление его в зону зацепления
зубчатых колес и вынос из этой зоны продуктов изнашивания. Это действует
благоприятно и на тепловое состояние узла трения, и на его долговечность.
Необходимо помнить, что при разжижении маловязкими компонентами
трансмиссионных масел, имеющих при 100 °С вязкость 30мм2/'с, существуют
определенные ограничения оптимальной степени этого разжижения.
Критериями оптимизации являются три фактора: а)
механический КПД смазываемого агрегата; б) износ агрегата и его
долговечность; в) физическая и химическая стабильность разжиженного масла.
Разжижать готовые трансмиссионные масла товарных марок
(хотя это и делают в эксплуатационных условиях довольно часто) следует только
в исключительных случаях. Добавление 10 % дизельного зимнего топлива или 20 %
веретенного масла значительно улучшает вязкостно-температурные свойства
высоковязких транс- миссионных масел.
Более перспективным способом обеспечения пологой
вязкостно- температурной характеристики трансмиссионных масел является
принцип загущения относительно маловязкой основы различного рода
загустителями.
Следует отметить особые трудности, связанные с возможной
деструкцией загустителя в зоне зацепления и уменьшением его загущающей
функции. Во всех случаях использования в качестве основы трансмиссионных
масел маловязких или высокоочищенных компонентов необходимая для этих масел
прочность пленки достигается добавлением в масло специальных присадок.
Хорошие низкотемпературные свойства, характеризуемые
температурой застывания масел, обеспечиваются специальным подбором
углеводородного состава основы, ее депарафинизацией и деасфаль- тизацией.
Понизить температуру застывания можно с помощью специальных присадок —
депрессаторов.
Нижний температурный предел зависит от температуры, при
которой масло достигает критической вязкости. Критическая вязкость для
механизмов трансмиссии автомобилей имеет для разных видов зацеплений
различное значение: для цилиндрических и конических зацеплений 350 ... 400
Па-с, для гипоидных зацеплений 500 ... 600 Па-с.
Маслянистость, противозадирные и противоизносные свойства
Характерной особенностью работы зубчатой передачи являются
высокочастотные циклические законы нагружения в зоне зацепления.
В этих условиях в сочетании с трением качения и
скольжения, характерных для зубчатых зацеплений, механизм действия смазочных
материалов очень сложен. Большое значение имеет маслянистость масла, которая
обеспечивает образование прочных защитных мономолекулярных слоев масла на
поверхности зубьев.
В определенные моменты цикла, когда /дельные давления
достигают максимума, вероятность разрушения мономолекулярных слоев
возрастает, увеличивается число непосредственных контактов микровыступов на
поверхностях зубьев и локальных тепловых вспышек. При этом даже масла с очень
высокой естественной маслянистостью не могут обеспечить целостность масляной
пленки.
Естественные противозадирные и противоизносные свойства
трансмиссионных масел недостаточны для предогвращения питтинга и задиров
зубьев в современных механизмах трансмиссии (особенно в главной передаче с
гипоидным зацеплением). Поэтому для всех трансмиссионных масел,
предназначенных для современных автомобилей и других транспортных средств,
должен быть предусмотрен комплекс присадок.
Для защиты поверхности зубьев от задире и интенсивного
износа решающее значение имеет адсорбционный граничный слой полярно активных
молекул. По своим механическим свойствам этот слой близок к кристаллическим
структурам твердых тел и способен выдержать очень большие давления. Причем
воспринимая и выдерживая высокие напряжения сжатия, граничные слои очень
податливы тангенциальным усилиям. Это особенно важно для работы гипоидных
зацеплений, у которых высокие удельные гагрузки сочетаются со скольжением
трущихся поверхностей.
Небольшое количество воды несколько улучшает
противозадирные свойства масел. Это объясняется тем, что вода, взаимодействуя
с присадками, содержащими хлор или серу, гидролизует эти соединения, усиливая
их полярную активность. Вместе с тем вода, как правило, способствует
коррозионному изнашиванию, и ее отрицательное влияние может оказаться
преобладающим.
Коррозионная активность
В некоторых современных узлах трансмиссии (например, в
раздаточных коробках автомобилей высокой и сверхвысокой проходимости)
температура в районах жаркого климата и на форсированных режимах достигает
150—160 °С. В этих условиях присадки начинают быстро разрушаться, а реакции
окислительной полимеризации ускоряются, кислотное число масла увеличивается,
процессы корро- зионно-механического изнашивания могут принять опасный
характер. Коррозионная активность трансмиссионных масел приобретает особое
значение, так как может стать неуправляемой.
Смена масел в агрегатах трансмиссии производится
значительно реже, чем в двигателях, а в перспективных конструкциях главных
передач и коробок передач вообще не предусматриваются сливные пробки, так как
масло заливают на заводе на весь срок службы агрегата.
В стандартах на товарные трансмиссионкые масла нормируются
следующие показатели качества, влияющие иа коррозионную агрессивность:
кислотное число, содержание водорастворимых кислот и щелочей, содержание воды
и коррозия стальных и медных пластинок.
Содержание серы не является прямым признаком коррозионной
агрессивности, так как сера, фосфор и ряд других элементов должны присутствовать
в масле в составе противоизносных и противоза- дирных присадок, и их
содержание в нем хотя и может вызвать потемнение и коррозию деталей из меди и
ее сплавов, но это считается одним из видов управляемой коррозии, которая
полностью компенсируется высокими противоизносными и противозадирными
свойствами масла.
Кислотное число обычно нормируют только для масел без
присадок; оно не должно быть более 0,1—0,2 мг КОН/г.
Водорастворимые кислоты и щелочи во всех марках
трансмиссионных масел должны отсутствовать, и только в маслах,
предназначенных для планетарных и автоматических коробок передач (масло МТ8П
и масло А), допускается щелочная реакция. Вода в трансмиссионных маслах
должна отсутствовать.
Наиболее важной и надежной проверкой трансмиссионных масел
на коррозионную агрессивность являются пробы на стальную, медную и свинцовую
пластинки. Масла, как правило, должны выдерживать эти испытания. Но для
некоторых гипоидных масел допускается потемнение медной пластинки,
свидетельствующее о наличии активной серы. Эти масла не рекомендуется
применять в агрегатах с деталями из латуни и бронзы.
|