Для забезпечення надійної та ефективної роботи вузлів і агрегатів трансмісій, масла повинні володіти цілим комплексом позитивних експлуатаційних властивостей: високою змазує здатністю, яка забезпечується хорошими протизносні і антифрикційними властивостями; високою термічною стійкістю і стійкістю до окислення; антикорозійною стійкістю, сумісністю з ущільнювачами, стійкістю при зберіганні і взаімосмешіваемостью.
Змащуюча здатність трансмісійного масла характеризує особеннрсті і результат процесів тертя і проявляється в здатності масла знижувати опір руху (зменшувати сили тертя) і попереджати зношування деталей, що труться в умовах жидкофазного і граничного режимів.
Рідкофазний мастило - мастило, при якій поділ поверхонь тертя деталей, що знаходяться у відносному русі, здійснюється рідким мастильним матеріалом.
Гранична мастило - мастило, при якій тертя і знос між поверхнями, що знаходяться у відносному русі, визначаються властивостями поверхонь і властивостями мастильного матеріалу, відмінними від об'ємних.
Змащуюча здатність масла повинна знаходитися у відповідності з тим режимом тертя, який має місце в кожному конкретному випадку мастила.
Всі властивості мастильного матеріалу, що забезпечують зниження витрат -енерго на феніе і зменшення зношування механізмів можна розділити на дві великі групи властивостей протизносні та антифрикційні.
Протизносні властивості. Полягають в здатності масел знижувати процес зношування деталей, що труться за рахунок утворення на них граничного шару, що перешкоджає безпосередньому контакту тертьових деталей.
Зношування деталей відбувається в результаті механічного, абразивного, I ндроабразівного, корозійно-механічного і окисного впливу на поверхні, що труться.
Відомі два основних механізми протизношувальної дії граничного шару: розклинюючий дію і модифікуючу дію. Мастильні матеріали. проявляють ці дії мають відповідно розклинювальними і модифікують властивостями.
Розклинювальні властивості масла - здатність створювати граничний шар, що забезпечує високий опір зближенню контактуючих поверхонь твердих тіл під дією нормального навантаження і малий опір тангенціальним силам зсуву. Це пов'язано з полярністю молекул і наявністю в них гідроксильних, карбоксильних та інших функціональних груп, що містять кисень, сірку, азот, хлор і ін. ПАР-и утворюють з поверхнею тертя граничну плівку, яка чинить опір своєму утоньшенію і розвиває засунений (відштовхування) плівкою. До ПАР-м відносяться високо молекулярні кислоти, сірчисті з'єднання, смолисті речовини, жирні кислоти, ефіри, тваринні жири і рослинні масла. Розклинюючий дію укчеводородов зростає зі збільшенням їх в'язкості, щільності, теплоти змочування. крайового кута змочування. Ці показники служать непрямими характеристиками протизносних властивостей.
Модифікуючі властивості (поліруючі) - здатність окремих елементів мастильного матеріалу взаємодіяти з металом з утворенням нових речовин, що відрізняються за механічними властивостями від основного металу. В маслах таких компонентів немає. Вони вводяться з присадками, що володіють поліруючими властивостями. Це речовини, що містять сірку, хлор, фосфор, а також різні сполуки металів, органічні сполуки молібдену і ін. В результаті хімічної взаємодії з поверхнею металу утворюються нові продукти, що відрізняються більш низькою гемпературой плавлення і пластичністю. Сірка, наприклад, утворює сульфіди металу, температура плавлення сульфіду заліза на 350 ° С. а фосфіду заліза на 515 ° С нижче температури плавлення заліза. Протягом сплаву в місцях контакту виробляє хімічну голірованіе поверхні, в результаті чого питомий тиск і температура знижуються
Протизадирні властивості - здатність мастильного матеріалу запобігати пошкодженню труться в напрямку ковзання у вигляді широких і глибоких борозен, яке називається задиром. Задирака може статися в результаті процесів схоплювання або заїдання поверхонь при терті.
Протизносні властивості трансмісійного масла підвищують шляхом збільшення в'язкості, збереження в базовому маслі природних полярно-активних речовин.
При встановленні вимог до величини в'язкості трансмісійних масел виходять з необхідності забезпечення високих протизносних властивостей і запобігання витоків, з одного боку, зменшення витрат енергії на тертя і поліпшення пускових властивостей - з іншого.
Чим вище в'язкість, тим краще Протизносні властивості і тим більше навантаження можуть витримати труться деталі.
На поліпшення несучої здатності масляного шару сприятливо позначається місцеве підвищення в'язкості в зоні високого тиску.
Несуча (навантажувальна) здатність - властивість масла зберігати плівку масла на поверхнях тертя і охороняти їх від інтенсивного зносу і схоплювання йод впливом великого навантаження, швидкості і температури. Несуча здатність прийнята за основу при класифікації трансмісійних масел для механічних передач (ГОСТ 17479.2-85).
Навантаження задирания зубчастих коліс Р, зростає зі збільшенням в'язкості по залежності:
де v - кінематична в'язкість при температурі випробування (60-90 ° С); К - константа, що залежить від умов випробувань.
Тому трансмісійні масла для зубчатих передач відрізняються від моторних масел підвищеної в'язкістю 20-30 сСт при 100 ° С.
Для поліпшення протизносних властивостей трансмісійних масел при їх приготуванні використовують неочищені залишки від прямий перегонки нафти, які містять природні полярно-активні речовини: смоли, асфальтени, сірчисті і кисневі сполуки. Використовують також екстракти від селективного очищення моторних масел.
Підвищення навантажень і температури викликає необхідність введення в масло розклинювальних присадок.
У зв'язку з неможливістю використання в гідромеханічних трансмісіях високов'язкого масла, єдино можливим виявляється використання маловязких масел (рідин) і ефективних протизносних присадок.
Характеристики протизносних властивостей. Існують дві групи характеристик протизносних властивостей мастильних матеріалів.
Перша група - характеристики, безпосередньо оцінюють Протизносні властивості, отримані на лабораторних машинах тертя, на стендах, що імітують робочі вузли шестерних і черв'ячних передач, підшипники ковзання або кочення, на стендах з реальними окремими агрегатами трансмісій.
Друга група - характеристики, що дозволяють побічно судити про протизносних властивості мастильних матеріалів.
До прямих характеристик відносяться:
Критична температура - температура, при якій руйнується або плавиться адсорбований шар мастила. Це міра міцності граничної плівки при переході до сухого тертя, яка зазвичай не перевищує 200 ° С.
Критичне навантаження - тиск, при якому відбувається різке збільшення коефіцієнта тертя за рахунок руйнування або плавлення адсорбованого граничного шару мастила.
Критичне навантаження зварювання -тиск, при якому відбувається міцне з'єднання двох Труша поверхонь металу в формі зварювання
Критичне навантаження заїдання - тиск, при якому виникають і розвиваються пошкодження поверхонь тертя внаслідок схоплювання і перенесення матеріалу.
Показники зносу - результати зношування, вимірювані в одиницях довжини і маси шляхом обміру або зважування зношуються деталей, або визначенням якості продуктів зносу в випробуваному змащувальному матеріалі.
Швидкість зношування - відношення показника зносу до інтервалу часу, протягом якого виник знос.
Інтенсивність зношування - відношення показника зносу до обумовленого шляху, на якому відбувалося зношування, або обсягу виконаної роботи.
Узагальнений показник зносу (ОПІ) - показник, що враховує навантаження стирання, задирака і зварювання, що представляє собою середнє відношення осьових навантажень до відповідних показників зносу в області 20 послідовних навантажень, що передують навантаженні зварювання. Визначається на 4-х кульковою машині по формулі:
де Р - змінна осьова навантаження від 6 до 1260 кг, dн - діаметр плями зносу при навантаженні;
- діаметр майданчика пружною деформації сталевих куль по Герцу при тій же змінному навантаженні Ро.
Ккосвенним характеристик відносяться:
Масова частка активних елементів, що містяться в олії після додавання в нього протизносних присадок. Кількість активних елементів повинно бути в кожному випадку оптимальним, так як їх недолік знижує протизносні властивості, а надлишок може привести до збільшення корозійної агресивності масла.
Наприклад, присутність в трансмісивному маслі води значно змінює (переважно погіршує) протизносні і протизадирні властивості. Вода має суттєвий вплив на хімічні процеси, що протікають на межі розділу фаз. Найбільші зміни спостерігаються при вмісті води в маслі 0,5-2,%.
Наявність води в обсязі масла сприяє гідролізу присадок певного хімічного складу, в результаті чого їх хімічна активність зростає. Вода бере участь у формуванні граничного шару на поверхні металу і може привести до інтенсивного корозійно-механічному зношуванню і задиру пар тертя.
Антифрикційні властивості. Це здатність масла зменшувати витрати енергії в механізмах і агрегатах трансмісії. Витрати енергії на тертя залежать від коефіцієнта тертя.
Коефіцієнт тертя - відношення сили тертя між двома, тілами до нормальної силі, притискає ці тіла один до одного.
Сила тертя - сила опору при відносному переміщенні одного тіла по поверхні іншого під дією зовнішньої сили, тангенциально спрямована до загальної кордоні між двома тілами.
При гідродинамічним режимі тертя витрати на подолання сил тертя будуть визначатися тільки силами внутрішнього тертя масла - в'язкістю.
При граничному режимі тертя витрати енергії на тертя будуть визначатися коефіцієнтом тертя, який залежить не тільки від в'язкості масла, але і від властивостей граничного шару масла, тобто від властивостей поверхні.
Рівень антифрикційних властивостей трансмісійного масла залежить від його складу, умов роботи вузла тертя (температура, тиск, швидкість відносного переміщення поверхонь тертя), конструкції і матеріалу деталей трансмісії.
Основним показником антифрикційних властивостей масел є в'язкість.
В'язкість і в'язкісно-температурні властивості