Тема 7 . Оливи для двигунів внутрішнього згоряння.

C т

де С - постійна віскозиметра; т - тривалість витікання, с;

Кінематична в'язкість ύ - це динамічна в'язкість, розділена на густину рідини, визначеної при тій же температурі, при якій визначалася в'язкість

ύ = ή / ρ

де, ύ - кінематична в'язкість; ρ – густина.

Величина в'язкості може бути виражена в абсолютних одиницях динамічної і кінематичної в'язкості або в умовних одиницях. Умовна в'язкість виражається в градусах і характеризуэтся відношенням часу витікання рідини у віскозиметрі до часу витікання води при температурі +20°С.

Із зміною температури в'язкість олив істотно змінюється. Так, при зміні температури на 100 °C в'язкість оливи може змінитися в 250 разів.

З підвищенням температуры в'язкість масла знижується, а характер зміни в'язкості

на графіку виражається параболою (рис. 6.3, а). Така залежність незручна для розрахунків в'язкості. Тому криву залежності в'язкості від температури зазвичай представляють в напівлогарифмічних координатах, в яких вона набуває практично прямого характеру (рис. 6.3, б).

Кінематична вязкість

аТемпература б

Рис. 6.3 - Залежність в’язкості оливи від температури:

а – в прямолінійних координатах, б – в логарифмічних координатах

З підвищенням тиску в'язкість оливи зростає. Величини тиску в оливній плівці, що знаходиться між поверхнями, що труться, можуть бути значно вище, ніж самі навантаження на ці поверхні. Так, в оливній плівці корінного підшипника ковзання колінчатого вала двигуна величина тиску досягає до 500 МПа.

Контрольні запитання:

1. Які види тертя виникають в механізмах?

2. Які режими тертярозрізняютьпо наявності мастильного матеріалу?

3. Як утворюється «оливний клин» при обертанні вала у втулці?

4. Які практичні висновки рідинного тертя, що виходять з гідродинамічної

теорії змащення?

5. Які є види зношування деталей?

6. Які основні функції виконує мастильний матеріал?

7. Які є види мастильних матеріалів?

8. Як можуть бути класифіковані (за застосуванням) найбільш розповсюджені рідкі

мастила (оливи)?

9. Що таке в’язкість олив і як вона визначається?

10. Як залежитьвязкість від температури і тиску?

7.1. Призначення і умови роботи моторних олив.

7.2. Експлуатаційні властивості олив та методи оцінки.

7.3. Склад та здобуття олив.

7.4. Вязкісно-температурні властивості олив.

7.5. Позначення та класифікації моторних олив.

7.6. Присадки до олив.

7.7. Синтетичні оливи.

Мета заняття: ознайомитися з основними властивостями та вимогами до моторних олив, параметрами, що характеризують їхню якість,

шляхами економного використання.

7.1. Призначення і умови роботи моторних олив.

Кожен двигун, агрегат, машина не можуть працювати без мастильного матеріалу. Мастильні матеріали запобігають тертю, зменшують зношування тертьових пар. В тертьових парах виникає сила, що перешкоджає їх відносному рухові. На її подолання витрачається енергія, часто дуже значної кількості. Від правильного вибору мастильного матеріалу залежить витрата енергії на подолання тертя (витрата палива), зношування тертьових поверхонь. Основне призначення мастильних матеріалів – зменшення зношування тертьових деталей, поверхонь (механічного, хімічного, електрохімічного, окислювального та інші) і зниження коефіцієнта тертя.

Сучасні двигуни внутрішнього згоряння мають комбіновану систему ма-

щення. Під тиском змащуються майже всі підшипники ковзання. В деяких двигунах під тиском змащуються направляючі штовхачів, поршневі пальці в підшипниках верхньої головки шатуна, підшипники вала розподільника згоряння, вала привода водяного насоса і плунжерні пари насоса високого тиску. Циліндри, поршні, шестерні розподілення та інші тертьові пари змащують розбризкуванням оливи.

Умови роботи оливи у двигунах дуже важкі, тому що вузлами тертя є високонавантажені підшипники і така особлива пара, як циліндр-поршень. Температура газів у камері досягає 2500 ºС, а температура деталей в картері в основному лежить в межах 50-250ºС. При таких умовах олива згоряє. Витрати оливи можна звести до мінімуму, але вони неминучі. Це один з найважливіших експлуатаційних показників, що характеризує технічний стан двигуна. Чим більший знос двигуна, тим вища витрата оливи. Тому зростання витрати оливи до певної межі свідчить про необхідність капітального ремонту двигуна. Витрата також зростає з збільшенням частоти обертання колінвала, а отже від режиму їзди. Їзда на підвищених швидкостях приводить до надмірної витрати оливи.

7.2. Експлуатаційні властивості олив та методи оцінки.

Моторні оливи повинні забезпечувати: зменшення зношування тертьових деталей, коефіцієнта тертя, втрат потужності на тертя; охолодження тертьових поверхонь і деталей; ущільнення зазорів і запобігання корозії поверхонь; надійний пуск двигуна при низьких температурах; малі витрати оливи при роботі двигуна і тривалий строк служби без заміни; економію палива; можливість зменшення забруднення довкілля.

У реальних умовах витрати оливи на угар є практично одним із параметрів, який визначає строк служби двигуна до капітального ремонту. Потужносні і економічні показники двигуна навіть при значному зношуванні ЦПГ знижуються на 8–10%, що є допустимим в умовах експлуатації. Ознаками підвищених витрат оливи на угар є збільшення димності відпрацьованих газів (чорний дим), часті доливання оливи. При низькому технічному стані двигуна угар оливи може сягати 2–4% до витрат палива.

Моторні оливи повинні мати визначені експлуатаційні властивості залежно від типу двигуна, його конструкційних особивостей, режиму роботи, технічного стану та інших факторів.

7.3. Склад та здобуття олив.

Моторні (трансмісійні та деякі інші) оливи бувають мінерального та синтетичного походження.

Мінеральні оливи одержують з нафти. Технологія приготування олив трудомістка і дорога. Розрізняють дистилятні, залишкові та змішані моторні оливи.

Дистилятні оливи одержують вакуумною перегонкою мазуту з подальшою очисткою від небажаних компонентів: асфальто-смолистих речовин, сірчаних сполук, низькоіндексних сполук, органічних кислот, н.парафінових вуглеводнів.

Спрощену схему одержання дистилятних олив можна відобразити так: мазут – вакуумна перегонка – селективна очистка – депарафінізація – гідроочистка (або контактна очистка) – змішування оливних фракцій з метою отримання оливної основи з відповідними властивостями – дистилятна олива.

Після відгону оливних фракцій з мазуту залишається гудрон, з якого можна одержати високоякісну залишкову оливу. Спочатку з гудрону видаляють основну масу асфальто-смолистих речовин, а потім піддають очистці (приблизно за тою схемою, що наведена для дистилятної оливи, або з деякими перестановками).

Нафтові оливи — це суміш вуглеводнів з вмістом атомів вуглецю в молекулах від 20 до 60 та інших сполук, температурами википання 300...650 ºС. Під час очисток з сировини, що підлягає переробці на оливні фракції, видаляється до 80% небажаних компонентів. Експлуатаційно-технічні властивості оливної основи залежать від якості сировини, її хімічного складу, методу і глибини очистки.

7.4. Вязкісно-температурні властивості олив.

В’язкість- один з найважливіших показників якості олив. За цим показником передусім підбирають оливу для відповідного двигуна залежно від його конструкції, технічного стану, кліматичних умов, умов експлуатації. Від значення в'язкості оливи залежать втрати потужності двигуна на тертя, надійність роботи тертьових деталей та їх зношування, легкість пуску двигуна, прокачування оливи по оливній системі, охолодження тертьових поверхонь, винесення продуктів зношення та інших твердих речовин із зони тертя, втрати оливи на угар.

Найбільше зношування двигуна - це пускове. Олива з меншою в'язкістю при низькій температурі краще прокачується по системі, швидше надходить до тертьових поверхонь, зменшуючи зношування двигуна під час пуску за рахунок зменшення крутного моменту колінчастого вала порівняно з використанням оливи підвищеної в'язкості. В момент пуску двигуна і перший час прогрівання мастильним матеріалом є плівка, що залишилась на стінках циліндра, кілець, поршня. Але ця тоненька плівка може бути змитою паливом, що не згоріло. Пуск двигуна в холодну погоду з додатковою кількістю палива (з прикритою повітряною заслінкою) провокує підвищене зношування двигуна більшою кількістю палива, що не згоряє і стікає в оливний картер.

Вибір необхідної в'язкості оливи для визначеного двигуна залежить від його конструкційних особливостей, умов роботи (температури, навантаження, швидкості тощо), технічного стану двигуна та машини вцілому.

Моторні оливи працюють в широкому діапазоні температур: від низьких (особливо взимку), які впливають на легкість пуску двигуна та "пускове" зношування, до високих температур при роботі двигуна, особливо в зоні поршневих кілець. В'язкість олив змінюється із зміною температури. Різні оливи змінюють свою в'язкість із зміною температури по-різному. Оливи повинні забезпечувати легкий пуск двигуна за низьких температур оточуючого повітря, тобто мати мале значення в’язкості

Виміром взаємозв'язку в'язкості і температури є індекс в'язкості. Індекс в'язкості є безрозмірним умовним показником, який характеризує ступінь зміни в’язкості із зміною температури. Чим менше змінюється в’язкість оливи зі зміною температури, тим кращі її в’язкісно-температурні властивості, вище індекс в’язкості. Індекс в’язкості визначається порівнянням в'язкісно-температурних властивостей оливи, для якої визначається індекс в'язкості, з в'язкісно-температурними властивостями еталонних олив.

Для покращення індексу в'язкості готують так звані загущені оливи із значенням індексу в'язкості вище 120. Їх одержують з малов'язких олив (із значенням в'язкості при 100⁰С рівним 3, 4, 5, 6 мм²/сек), добавленням в'язкісних присадок. Кількість присадки розраховують, виходячи з необхідного рівня в'язкості готового (товарного) продукту.

Як присадки для підвищення індексу в'язкості використовують різні полімери. Для досягнення визначеного значення індексу в'язкості в базових оливах необхідна оптимальна концентрація в'язкісної присадки. Присадки більш ефективні (для підвищення індексу в'язкості) при добавках в оливи з малим значенням в'язкості базової оливи, але при певному хімічному складі.

Загущені оливи використовують всесезонно, позначаються вони подвійно: перша цифра - в'язкість базової оливи, друга – товарної, наприклад, М-6з/І0Г₁, М-І5404І, SАЕ 10W/40.

Для олив, що працюють при низьких температурах, має значення їх рухомість за цих температур. Оливи з дуже великою в'язкістю або такі, що втратили рухомість, використовувати не можна. Втрата рухомості оливи в стандартних умовах дослідження називається температурою застигання. Цей показник умовний, але він широко використовується для визначення температури, до значення якої олива ще здатна рухатись.

7.5. Позначення та класифікації моторних олив.

Згідно з нормативними документами, що діють в Україні, позначення моторних олив складається з групи цифр та літер. Так, згідно з ГОСТ 17479. 1-85 перша літера "М" в позначці оливи означає "моторна" і не залежить від складу і властивостей оливи. Після літери "М" стоїть цифра, що характеризує в'язкісні властивості оливи, за значенням якої підбирають оливу для двигуна і сезонності використання. Залежно від значення кінематичної в'язкості при 100 °С оливи розподіляють на класи в'язкості. Для зимової експлуатації автомобілів вживають, наприклад, оливи із класом в'язкості 8 (значенням в'язкості 8 мм2/с при 100 °С); літньої- 10 і вище; всесезонної - з подвійним позначенням 5з/10, 6з/10, 6з/12.

Експлуатаційна група оливи вибирається залежно від типу двигуна, умов експлуатації:

А - для нефорсованих бензинових двигунів і дизелів;

Б - для малофорсованих бензинових двигунів і дизелів;

В - для середньофорсованих бензинових двигунів і дизелів;,

Г - для високофорсованих бензинових двигунів і дизелів;

Д - для високофорсованих дизелів, що працюють у важких умовах;

Е - для високофорсованих малообертових дизелів, що працюють на висо-

ков'язкому паливі (мазуті).

У марках оливи проставляється також цифра "1" або "2" - для бензинових

двигунів чи дизелів відповідно. Не може бути універсальної оливи, яка б з однаковою ефективністю забезпечувала роботу бензинового двигуна і дизеля, особливо якщо олива призначена для легкового та вантажного автомобілів відповідно. Умови роботи оливи в бензинових двигунах і дизелях не однакові, іноді відрізняються дуже сильно. Наприклад, температура "палаючого факелу" паливно-повітряної суміші у бензиновому двигуні на 300...400 °С вище порівняно з температурою такого ж "факелу" у дизелі. Дизельне паливо більш важке, у його складі може бути більша кількість сірчаних сполук (що є дуже важливим при виборі оливи), які можуть попадати в оливний картер у вигляді продуктів їх згоряння.

Відрізняється конструкція бензинового двигуна і дизеля, включаючи конструкційні матеріали (метали, сплави, полімери), процес згоряння палива. Є різниця у питомих навантаженнях, які витримує оливна плівка, особливо при порівнянні бензинового двигуна і дизеля вантажних автомобілів, дорожньо-будівельної техніки.

Приклад позначення оливи: М-12Г1, М-8Г2К, М-6з/12Г1, де літера "М" -

моторна: цифри 12, 8, 6з/12 - клас в'язкості (перша олива - для літньої експлуатації, друга - зимової, третя - всесезонної), літера "Г - експлуатаційна група -для високофорсованих двигунів, цифра "1" - для бензинових двигунів, "2" – для дизелів, літера "К" - для КамАЗів.

Враховуючи досить велику кількість імпортної техніки, а також глибоке

проникнення на вітчизняний ринок олив закордонного виробництва, широко

використовуються міжнародні та європейські класифікації SAE, АРІ, АСЕА та деякі інші. Міжнародні та європейські класифікації моторних олив також складаються з цифр і букв.

Класифікація SAE (Товариство інженерів автомобільної техніки) визначає в'язкісні властивості олив (клас в'язкості) і не дає ніяких відомостей щодо

якості олив, їх призначення за експлуатаційними властивостями. З класу в'язкості починають вибирати оливу відповідно до сезону експлуатації. Згідно з класифікацією SAE оливи розподіляють на класи, які характеризуються середнім

значенням в'язкості в секундах Сейболта і призначені:

• для зимового використання - коло цифри стоїть індекс "W", наприклад,

SAE 20W, SAE 25W;

• для літнього використання - позначаються тільки цифрами, наприклад,

SAE 40;

• для всесезонного використання - позначаються подвійно, наприклад,

SAE 10W/40, SAE 15W/40, де перша цифра - в'язкість оливної основи, з якої виготовлена олива відповідної в'язкості (друга цифра, в даному прикладі - 40).

Значення в'язкості оливної основи впливає на легкість пуску двигуна взимку

(чим менша в'язкість, тим легший пуск) і утворення належного тиску в оливній системі влітку (чим більша в'язкість оливної основи, тим більший тиск). Тому в Україні оливу SAE 10W/40 краще використовувати взимку, a SAE 15W/40 - влітку.

Міжнародна класифікація АРІ (Асоціація інженерів Американського нафтового інституту) дозволяє підібрати оливи відповідно до умов експлуатації.

Згідно з класифікацією АРІ моторні оливи розподіляються на дві категорії:

S - категорія для сервісу, призначена для бензинових двигунів;

С - комерційна категорія, призначена для дизелів (автомобілів, тракторів,

бульдозерів, тягачів тощо).

Залежно від умов експлуатації оливи в кожній категорії підрозділяються

на класи і позначаються буквами латинського алфавіту, сполучення яких вказує на категорію і клас оливи. Чим далі літера по алфавіту, тим вища якість оливи: SA, SB, SC…CF-2, CG-4. Остання цифра вказує на застосування в 2-х тактному або в 4-х тактному двигуні.

Наприклад, АРІ SG, API SH - оливи для бензинових високофорсованих двигунів з невеликим та великим турбонаддувом відповідно,

API CD - для дизелів з великим турбонаддувом, API CF-4 - для високонавантажених 4-тактних дизелів випуску з 1990 р.

Не можна змішувати (доливати одну до другої) оливи, які мають однакове призначення та рівень в'язкості, наприклад, SAE 15W/40 АСЕА А2, але виготовлені різними фірмами, бо може бути несумісність присадок з утворенням "желеподібних" осадів. Не слід змішувати оливи однієї фірми, але різні за призначенням, якщо фірма не гарантує їх сумісність. Те саме відноситься до олив однакового призначення однієї фірми, але мінеральної та синтетичної. Якщо фірма не дає гарантії сумісності оливних основ та присадок, оливи не можна змішувати.

7.6. Присадки до олив.

Всі сучасні оливи мають в своєму складі присадки – сполуки, що додаються до нафтопродуктів ( в даному випадку до олив) в незначній кількості і значно покращують ті чи інші їх властивості. Оливна основа – основний компонент, від якості якого залежать експлуатаційно-технічні властивості будь-якої оливи. Самі високоякісні сучасні присадки (чи добавки) необхідно вводити в високоочищену оливну основу, відповідно до призначення готової оливи, бо найефективніші присадки не спроможні компенсувати погану якість чи погану очистку оливної основи.

Присадки тільки підвищують, покращують окремі властивості готових олив, а не надають їм нових властивостей. Додають їх до оливної основи у вигляді заздалегідь змішаної суміші присадок – пакета (композиції) присадок.

Присадки за призначенням розподіляють на декілька груп. Основними групами присадок (за призначенням) до олив є такі: в”язкісні, депресорні, протиокисні (інгібітори окислення), антикорозійні, антифрикційні, протизадирні, протизношувальні, миючі (детергентно-диспергуючі), лужні, антипінні.

До складу кожної групи входить багато різних сполук. Присадки повинні повністю розчинятись в оливі (або бути сильно диспергованими) і не осідати з оливи, не випадати з неї під час зберігання, транспортування, експлуатації. Добавлена в оливу присадка не повинна погіршувати інших властивостей оливи чи нейтралізувати дію інших присадок і не вступати з ними у взаємодію. Це називається сумісність присадок. При виборі присадок до любого типу оливи обов'язково вивчають їх дію (ефективність) і сумісність. Кожна присадка вводиться в оливу у визначеній кількості. Добавка присадки у великій кількості може не покращувати відповідну якість, а навпаки, призвести до її погіршення, викликати негативні явища щодо двигуна. Так, деякі присадки, введені в оливу у великій кількості (наприклад, протизношувальні, протизадирні), можуть спричинити або збільшити корозійне зношування двигуна, особливо при наявності води і високих температурах.

Широкого застосування набувають антифрикційні присадки та добавки-модифікатори тертя, які одночасно із зменшенням зношення знижують коефіцієнт тертя. Модифікатори тертя корисні у спрацьованих двигунах, трансмісіях. Проникаючи у мікротріщини, вони заповнюють їх і запобігають подальшому зношуванню металів; адсорбуючись на металевих поверхнях, при високих навантаженнях та температурах утворюють хімічні модифіковані шари і "вирівнюють" поверхні. В результаті цього підвищується тиск в системі і збільшується зносостійкість матеріалу. Механізм дії всіх модифікаторів, добавок однаковий, основна різниця полягає в ефективності дії.

Миючі присадки (детергентно-диспергуючі) додають до олив для запобігання нагаро-, лакоутворення. Вважається, що в дизелях більшу частину утворень становлять високотемпературні відкладення - нагари, лаки, а в бензинових двигунах - низькотемпературні (шлами). Дія миючих присадок зумовлена їх властивістю запобігати коагулюванню, утворенню і відкладенню важких сполук на металевих поверхнях, тримати їх у вигляді високодиспергованої суспензії в оливі, а також розпушувати і видаляти відкладення з поверхні деталей.

До олив також додають антипінні та деякі інші за призначенням присадки.

Під час роботи оливи в двигуні присадки спрацьовуються. Взимку присадки спрацьовуються значно швидше, ніж влітку, що впливає на інтенсивність зношування деталей двигуна.

Ефективність дії присадок залежить від хімічного складу базової оливи, в яку вони додаються, тобто ті самі присадки в одній оливі можуть бути ефективними, в іншій - їх ефективність дуже незначна.

7.7. Синтетичні оливи.

Синтетичні оливи знаходять дедалі більше застосування, бо, по-перше, сировинна база мінеральних олив виснажується (це – нафта), а по-друге, мінеральні оливи не завжди можуть задовольнити вимоги техніки, що швидко розвивається. Синтетичні оливи дорожчі, але їх перевага полягає в тому, що їх можна виготовити з наперед заданими властивостями, залежно від конкретних умов використання.

Якщо мінеральна олива забезпечує легкий пуск двигуна (тобто вона має малу в'язкість), то вона в умовах підвищених температур експлуатації може розкладатись, а мастильна плівка при цьому може перетворюватись в коксові або смолисті відкладення. Олива з малою в'язкістю має підвищену випаровуваність.

Але синтетичні оливи не можуть бути універсальними, тобто забезпечувати всі вимоги, що диктуються умовами експлуатації, хоча один або декілька показників якості синтетичних олив превалюють над такими ж показниками мінеральних олив. Як недолік деяких синтетичних олив слід відзначити невелику хімічну або термічну стійкість, невисокі мастильні властивості, токсичність продуктів розкладу олив. Це залежить від типу олив, їх молекулярної маси.

Створюючи композиції синтетичних олив з присадками, можна одержувати оливи і технічні рідини, що відповідають всім вимогам сучасної техніки.

Сировиною для одержання синтетичних олив можуть бути вугілля, гази, ароматичні вуглеводні, “легкі” оливи, бензини (особливо з великим вмістом ненасичених вуглеводнів), газойлеві фракції, індустріальні оливи, дихлоретан, аліфатичні спирти, алкіленоксиди, дикарбонові кислоти, ненасичені вуглеводні (бутени, пентени, гексени, октени і т.і.), алкіленгліколі, кремнієві сполуки, ортокремнієва кислота, феноли, фторкислоти, багатоатомні спирти, моно- та складні ефіри, рослинні олії (касторова, пальмова, кокосова та інші) тощо.

Синтетичні оливи типу вуглеводневих відрізняються від мінеральних кращими в’язкісно-температурними властивостями (індексом в’язкості) та текучістю при низьких температурах (низькотемпературними властивостями) порівняно з такими ж показниками якості мінеральних олив однакової з синтетичними оливами в'язкості при 100⁰С, меншою випаровуваністю (температурою початку кипіння), мають меншу здатність до відкладень в двигуні у випадку використання таких олив як моторних.

Для автомобілів, що експлуатуються на Україні, для синтетичних олив клас в’язкості – SAE 5W/40. Олива SAE 0W/40 використовується в холодній кліматичній зоні, або в спеціальних двигунах.

Контрольні запитання:

1. Яке призначення і умови роботи моторних олив?

2. Які функції виконує олива у двигуні?

3. Які причини «вигоряння» оливи у двигуні?

4. Який склад, та як здійснюють здобуття моторних олив?

5. Охарактеризуйте вязкісно-температурні властивості моторних олив.

6. Що характеризує індекс вязкості для моторної оливи?

7. Як і для чого готують загущені оливи?

8. Як позначаються моторні оливи згідно з ГОСТ 17479. 1-85 ?

9. Як позначаються моторні оливи сучасних українських виробників?

10. Як позначаються моторні оливи по класифікації SAE і АРІ?

11. Які основні групи присадок додаються до моторних олив?

12. Які основні властивості синтетичних олив?

Тема 8. Трансмісійні оливи.

8.1. Призначення і умови роботи трансмісійних олив.

8.2. Експлуатаційні властивості олив та методи оцінки.

8.3. Позначення та класифікації трансмісійних олив.

8.4. Оливи для гідромеханічних коробок передач

8.5. Рекомендації по використанню трансмісійних олив.

Мета заняття: ознайомитися з основними властивостями та вимогами до трансмісійних олив, параметрами, що характеризують їхню якість,

позначенням та класифікацією.

8.1. Призначення і умови роботи трансмісійних олив.

Умови роботи трансмісійних і моторних олив суттєво відрізняються. Трансмісійні оливи працюють в умовах високих тисків і швидкостей ковзання, в граничному або піврідинному режимі змащення. Їх застосовують для автомобілів, дорожньо-будівельних машин, сільськогосподарської та іншої техніки, що працює в широкому діапазоні температур. Тому трансмісійні оливи повинні мати насамперед високі мастильні і в’язкісно-температурні властивості.

Трансмісійні оливи призначені для змащування агрегатів механічних і гідравлічних трансмісій та інших механізмів (коробок передач, ведучих мостів, роздавальних коробок та коробок відбирання потужності, гідромеханічних коробок передач тощо) різної техніки. Агрегати трансмісії - це в основному різновидність зубчастих передач, які змащуються занурюванням та розбризкуванням оливи, що заливається в картер. В деяких агрегатах застосовують комбіновану систему змащування: примусова подача оливи насосом до підшипників і на зуби шестерен та розбризкування.

Ефективність роботи оливи в механічних передачах зумовлюється температурою, швидкістю обертання шестерен та тиском у зоні контакту.

Гідравлічна трансмісія складається з гідромуфти, гідротрансформатора, механічної коробки передач і системи автоматичного регулювання. На відміну від механічної передачі, в гідравлічних системах є свої специфічні особливості роботи, які полягають, передусім, в передачі енергії за допомогою оливи. За принципом роботи розрізняють гідродинамічні (гідромуфта, гідродинамічна коробка передач – ГКП) та гідрооб'ємні (насос, гідродвигун) передачі.

Трансмісійна олива є невід'ємним елементом конструкції агрегата, ефективність роботи якого обумовлена її експлуатаційними властивостями. Трансмісійні оливи повинні знижувати зношування тертьових пар, втрати енергії на подолання тертя, захищати металеві поверхні від корозії, знижувати шум і вібрацію шестерен, пом'якшувати в них ударні навантаження.

8.2. Експлуатаційні властивості олив та методи оцінки.

Трансмісії сучасних машин працюють в умовах високих навантажень та температур, для них характерним є граничний режим мащення. Усі зубчасті передачі мають граничний режим мащення під час пуску та зупинок, незалежно від режиму змащування. Зменшити зношування та задири пар тертя можна підбором рівня в'язкості: чим більша в'язкість, тим більші навантаження витримує мастильний шар. Але підвищення в'язкості оливної основи погіршує в'язкісно-температурні властивості і збільшує втрати енергії на тертя. Тому можливості покращення мастильних властивостей оливи для трансмісії за рахунок в'язкості не надійні

Для покращення мастильних, протизношувальних, протизадирних та ін. властивостей олив до складу базової оливи вводять відповідні присадки. За протизношувальними і мастильними властивостями, що зменшують зношення тертьових та контактуючих пар чи поверхонь, малов'язкі оливи з високоефективними присадками показують кращі результати порівняно з високов'язкими оливами без присадок. Про це свідчить, наприклад, порівняння властивостей олив ТСз-9гип та МС-20, в яких цифри 9 та 20 - рівень в'язкості при 100⁰С в мм²/с.

Значення в'язкості трансмісійної оливи впливає на втрати енергії при подоланні тертя, тобто на витрати палива. Чим менше в'язкість, тим більше ККД трансмісії і тим менше витрати палива. Враховуючи, що в загальній системі агрегатів трансмісії (коробки передач, ведучий міст та ін.) втрати потужності, що передається колесам для забезпечення руху, досить великі, бажано використовувати оливи для двигуна і трансмісії з невеликою в'язкістю. Тут має місце протиріччя: для забезпечення холодного пуску трансмісії при низьких температурах оточуючого повітря та зменшення втрат енергії на подолання тертя в агрегатах трансмісії вибирається в'язкість оливи меншого значення; для забезпечення несучої спроможності оливного шару та зменшення витоку оливи через нещільності, забезпечення демпферних та ущільнюючих властивостей в'язкість оливи повинна мати високе значення.

Виготовляють трансмісійні оливи дуже ретельно, досягаючи високої якості оливної основи (мінеральної чи синтетичної) і додаючи до неї високоефективні присадки у вигляді пакету присадок.

Необхідність заміни трансмісійної оливи залежить від її окислення та спрацювання присадок. При роботі трансмісійні оливи окислюються і швидкість цього процесу залежить від якості оливи, часу роботи та температури оливи, каталітичної дії деяких металів тощо. В процесі окислення оливи погіршуються її в'язкісно-температурні, антикорозійні, протизношувальні властивості.

3. Позначення та класифікації трансмісійних олив.

Позначення та класифікація трансмісійних олив здійснюється за нормативними документами, що діють на Україні. Так, згідно з ГОСТ 17479.2-85 трансмісійні оливи розподіляють за рівнем в'язкості та за експлуатаційними властивостями.

За рівнем в'язкості трансмісійні оливи поділяють на чотири класи в'язкості: 9, 12, 18 та 34.

За експлуатаційними властивостями трансмісійні оливи поділяють на 5 груп:

перша група - це оливи без присадок;

- гр. ТМ-1 відносять нігроли зимовий і літній (ТУ 38.101529-75), що застосовувались в агрегатах трансмісій старих автомобілів.

друга - з протизношувальними присадками (можуть працювати при температурах в об'ємі не вище 150⁰С і низьких навантаженнях);

- гр. ТМ-2 відносять оливу для коробок передач і рульового управління – ТС(ОСТ 38.01260-82), класс вязкости 18. – в КП старих легкових автомобілів.

третя - з протизадирними присадками помірної ефективності та деякими іншими (призначена для всіх видів передач, за винятком гіпоїдних);

-гр. ТМ-3 відносять оливи ТСп-10, Тап-15В, ТСп-15к, (ГОСТ 23652-79.)

застосовуються в агрегатах трансмісій автомобілів ЗиЛ-130, КП ГАЗ-53.

Відповідає: SAE 85W90; API GL3.

четверта - має більш ефективні присадки порівняно з третьою групою;

- гр. ТМ-4 відносять оливи ТСз-9гип (ОСТ 38.101158-78), ТСп-14гип (ГОСТ 23652-79) и ТСгип (ОСТ 38.01260-82).- застосовуються в гіпоїдних головних передачах, (напр.задн.міст ГАЗ-53) Відповідає: SAE 90; API GL4.

п'ята - з комплексом високоефективних присадок (призначена для гіпоїдних передач).

-гр. ТМ-5 відносять оливи ТМ-5-12рк (ТУ 38.101844-80) и ТАД-17и (ГОСТ 23652-79) - застосовуються в агрегатах трансмісій автомобілів ВАЗ.

Відповідає: SAE 85W90; API GL5

Приклад позначення оливи:

ТМ 3-18, де: ТМ - трасмісійна олива (“масло”), 3 - третя група за експлуатаційними властивостями (для всіх передач, за винятком гіпоїдних), 18 - клас в'язкості (середнє значення кінематичної в'язкості при 100⁰С, мм²/с).

Позначення трансмісійних олив за нормативними документами України подібні до їх позначення за ГОСТ 17479.2-85, наприклад:

ОТ 5-18, де ОТ - олива трансмісійна, 5 - п'ята група за експлуатаційними властивостями (для гіпоїдних передач), 18 - клас в'язкості.

Згідно з міжнародною класифікацією SАЕ трансмісійні оливи за рівнем в'язкості розподіляють:

· для зимової експлуатації, наприклад, SАЕ 80W, SАЕ 85W, тобто з літерою "W";

· для літньої експлуатації, наприклад, SАЕ 90;

· для всесезонної експлуатації, наприклад, SАЕ 80W/90, SАЕ 85W/І40 (мають подвійне позначення). Олива з класом в’язкості 75W/90 використовується всесезонно в умовах України, якщо вона синтетична.

Для позначення олив з підвищеними протизадирними властивостями іноді вводять різні індекси, наприклад: EP - Extreme Pressure, HD - Heavy Duty, SHPD – Super High Performance Diesel (для високопотужних дизелів).

Згідно з міжнародною класифікацією АРІ за умов експлуатації, з урахуванням конструктивних особливостей агрегатів трансмісії, трансмісійні оливи розподіляють на п'ять груп:

АРІ GІ-1, АРІ GІ-2, АРІ GІ-3, АРІ GІ-4, АРІ GІ-5.

Найбільш поширеними оливами є оливи третьої та четвертої групи, які застосовуються для всіх передач, за винятком гіпоїдних, і п'ятої - для гіпоїдних передач. В технічній документації на обслуговування будь-якої техніки обов'язково зазначені марки олив, рекомендовані заводом (фірмою) –виготовлювачем техніки, терміни заміни.

Не слід змішувати трансмісійні оливи однакового призначення, виготовлені різними фірмами, або однієї фірми, але різного призначення, бо може бути несумісність присадок.

8.4. Оливи для гідромеханічних коробок передач

Для гідромеханічних коробок передач використовують оливи, які відрізняються від трансмісійних. Оливи для гідромеханічних передач повинні мати високі антикорозійні, антипінні властивості, конструктивну сумісність і сумісність з різними ущільнюючими матеріалами, забезпечувати інші вимоги щодо їх якості. Найбільш важливими є фрикційні властивості, від значення яких залежить ефективність роботи фрикційних дисків. Відсутність або низькі фрикційні властивості оливи під час переключення швидкостей можуть призвести до проковзання дисків. Одночасно мастильний шар оливи повинен забезпечувати контакт дисків з відносно високим коефіцієнтом тертя. Така олива викликає великі втрати енергії на подолання тертя в інших вузлах.

Інше протиріччя полягає в протизношувальних властивостях. До складу оливи разом з фрикційною присадкою може входити протизношувальна присадка (модифікатор тертя), яка зменшує коефіцієнт тертя. На етикетках деяких олив окремих специфікацій вказується на наявність або відсутність модифікатора тертя. Оливи без модифікатора тертя забезпечують високий коефіцієнт статичного тертя, з модифікатором - низький.

Для поліпшення мастильних властивостей до складу олив вводять спеціальні присадки. До її складу олив можуть входити інші присадки, такі як миючі тощо. У складі олив є комплекс присадок, серед яких слід підкреслити наявність фрикційних присадок, які значно впливають на коефіцієнти динамічного та статичного тертя, час включення передачі. Таких присадок немає в моторних та звичайних трансмісійних оливах.

Оливи для гідравлічних передач використовують в автоматичних трансмісіях та гідротрансформаторах, насосах гідравлічного підсилення рульового керування, коробках передач з переключенням ступенів за допомогою сервопривода, а також у різних гідравлічних механізмах з крильчастими та поршневими насосами. Для гідротрансформаторів і автоматичних коробок передач застосовується олива “Масло А”; для гідропідсилювачів - МГТ; для гідропідсилювача рульових керувань – “Масло Р”; для гідросистем керування крокуючих екскаваторів – “Масло ЭШ”; для об’ємних гідроприводів ведучих коліс сільськогосподарської техніки - гідравлічна олива МГ-30В; для планетарних коробок передач, планетарних бортових передач, у системі гідрокерування гусеничних машин - моторна олива.

Особливі вимоги автоматичних коробок передач до якості трансмісійних олив (рідин) призвели до виробництва спеціальних рідин АТF (Automatic Transmission Fluid), які випускаються різними фірмами з переліком (на етикетках) техніки, для якої рекомендована дана рідина. Для автоматичних коробок передач, що випускають ведучі фірми GM (General Motors) та Ford, необхідні АТF мають деякі відмінності у властивостях. Тому вибирати АТF для техніки треба згідно з рекомендаціями виготовлювачів цієї техніки. Змішувати трансмісійні рідини для автоматичних коробок передач, виготовлені різними фірмами, тобто доливати одну в другу, не можна, якщо відсутні подібні рекомендації заводів-виготовлювачів АТF, бо відхилення від таких рекомендацій може вивести з роботи коробки передач.

8.5. Рекомендації по застосуванню трансмісійних олив.

Рекомендації по застосуванню трансмісійних олив наведено в табл..3

Таблиця 3. Рекомендацій по застосуванню трансмісійних олив

Контрольні запитання:

1. Для чого призначені трансмісійні оливи?

2. В яких умовах працюють трансмісійні оливи?

3. Як класифікуються трансмісійні оливи?

4. Як позначаються трансмісійні оливи по ГОСТ 17479.2-85, SАЕ, АРІ?

5. Які вимоги ставляться до олив для гідромеханічних коробок передач?

6. Які марки олив використовуються в механічних передачах?

7. Які марки олив використовуються в гідравлічних передачах?

8. В чому різниця між оливами для механічних і гідравлячних передач?