Трансмиссионные и редукторные масла, конструкция механизмов, характеристики редукторных масел

Редуктор является ключевым механизмом трансмиссионной системы, т.е. системы, преобразующей энергию, полученную в двигателе для последующего использования в производительных механизмах. Главной задачей редуктора является изменение крутящего момента и/или создание вариабельности количества оборотов для конечного потребителя энергии в трансмиссионной цепочке.

Несколько редукторов, объединённых вместе, образуют трансмиссию – систему для передачи крутящего момента от места производства к месту потребления.

Автомобильная трансмиссия

В автомобиле основными редукторами являются: коробка переключения передач, раздаточная коробка, главная передача. В связи с тем, что характерной особенностью двигателя внутреннего сгорания является изменение величины крутящего момента в зависимости от количества оборотов - его пик приходится на более высокие обороты – для трогания с места требуется редуктор, который увеличивает крутящий момент, передаваемый на ведущие колёса. Это наиболее характерный пример для объяснения важности редуктора в любых приводах.

Индустриальная трансмиссия

Индустриальные трансмиссионные и редукторные масла отличаются большим разнообразием, нежели автомобильные, так как содержат большее число возможных условий эксплуатации и рабочих условий, а также комбинаций типов и размеров зубчатых передач, в числе которых имеющие наиболее характерные конструктивные отличия: червяные и планетарные, геликоидальные косозубые и цилиндрические прямозубые передачи с перекрёстными осями. Индустриальные редукторы отличаются более высоким крутящим моментом и характеристиками, связанными с бОльшими размерами кожухов, что требует бОльших объёмов смазочных материалов. По сравнению с с автомобильными материалами комплекс требований которому одновременно отвечают индустриальные масла меньше, поэтому регламенты производителей предписывают более жёсткие сроки замен материалов.

Смазывание автомобильный и индустриальных механизмов может различаться по типам, что также предъявляет разные требования к редукторным маслам. Автомобильные редукторы смазываются погружением в масло или впрыском последнего. Индустриальные трансмиссии смазывают вручную (капельницей или наливом), в картере, масляным туманом или впрыскиванием масла. Конструктив индустриальной трансмиссии содержит большее количество механизмов, система имеет большие габариты, всё это определяет особенности смазочного материала. Пример системы смазки крупной индустриальной трансмиссии приведён на рисунке ниже.

Шестерни и подшипники – ключевые элементы редуктора

Пара шестерёнок, в сущности, и является редуктором. В простом это будут две шестерни, одна меньшего, вторая большего диаметра, а в более сложных это уже несколько валов с набором зубчатых колёс / типов зубчатых передач, в зависимости от применяемой кинематической схемы. Набор шестерней также зависит от числа редукции, взаимного расположения осей входного и выходного валов.

Согласно Золотому правилу механики, редуктор не изменяет передаваемую мощность, а только изменяет передаваемый крутящий момент и угловую скорость, что измеряется передаточным отношением.

Виды редукторов: цилиндрический, конический, червячный, планетарный, волновой, циклоидальный, прецессирующий, смешанный.

В любом типе редукторов его фундаментом является зубчатое колесо (шестерня), у которой в свою очередь основным рабочим элементом является зуб шестерни.

Несмотря на кажущуюся простоту, зубчатое колесо является очень важным инженерным решением, профили зубьев шестерни рассчитываются сложными кинематическими алгоритмами. Особенным искусством, на мой взгляд, является создание сложных гипоидных профилей шестерни, когда переменный контакт поверхностей происходит в 3D формате в ограниченном пятне контакта, которая должна передать крутящий момент, при этом не разрушиться, сохранить свою долговременную работоспособность!

Другими обязательными элементами редуктора являются подшипники, разделяемые на гидродинамические радиальные подшипники с постоянной скоростью скольжения при хорошем соответствии и хороших условиях смазки и цилиндрические или шариковые подшипники качения в которых элементы подшипника взаимодействуют с относительно высокой скоростью качения в умеренных условиях смазки. Контакт зубьев шестерён происходит в смешанном режиме, где в разных фазах возникновения и развития контакта зуба одной шестерни с зубом или зубьями другой шестерни происходят и скольжение и качение, причём, в пятне зубьев контакта происходит передача крутящего момента, а значит нагрузка на смазочную плёнку является максимальной по сравнению с нагрузкой в пятне контакта элементов подшипника.

Таким образом, редуктор содержит в себе три вида взаимодействия трущихся пар, что требуют разных подходов к смазыванию взаимодействующих элементов, что и предусматривается специально подобранной рецептурой редукторного масла.

Характеристики редукторных масел

Вязкостно-температурные характеристики

Диапазон вязкости имеет для редукторных масел большое значение. Во всём мире масла для индустриальных трансмиссий маркируются с указанием ISO класса вязкости, в американском регионе чаще применяют AGMA. Индекс вязкости (ИВ) - это безразмерный показатель, характеризующий изменение вязкости жидкостей в зависимости от изменения температуры. Чем выше индекс, тем меньше изменение вязкости при изменении температуры. Несмотря на то, что жидкости становятся менее вязкими при повышении температуры, такова их природа, вязкость жидкости с с более высоким индексом вязкости изменяется в меньшей степени, чем вязкость масла с более низким ИВ. Высокоиндексная жидкость может использоваться всесезонно, обеспечивает лёгкий низкотемпературный запуск, не допускает простоев из-за перегрева.

Стойкость жидкости к сдвигу

Стабильность вязкости и индекса вязкости является важной характеристикой масла. Высокий уровень вязкости достигается введением в масло специальных присадок VII. Учитывая высокие нагрузки в пятне контакта зуба шестерни, присадки могут подвергаться высоким усилиям силами сдвига и разрываться на мелкие куски, что приводит к снижению вязкости и ИВ жидкости. Современные присадки VII являются низкомолекулярными, более устойчивыми к деструкции.

Защита от коррозии и ржавления

Коррозия металлических частей редукторов способствует ускорению их износа и поэтому в масло вводятся специальные добавки препятствующие коррозии. Современные спецификации масла предусматривают испытания масла на антикоррозионные свойства пар железо-сталь, медь и другие цветные металлы.

Окислительная стабильность

Скорость старения масла зависит от его окислительной стабильности. Показателем старения является изменение вязкости и повышение кислотного числа, измерение которого используется для определения старения масла. Кислотное число определяет сколько миллиграммов щёлочи (КОН) требуется для нейтрализации одного грамма кислоты в масле.

Температура вспышки и температура застывания

Температура вспышки - это самая низкая температура, при которой объёмы паров ещё выделяются из испытуемого образца в определённых условиях до такой степени, что над уровнем жидкости они образуют воспламеняемую смесь. Низкая температура вспышки приводит на предприятии к крупным потерям на испарение.

Температура застывания идентична температуре на 3 град К выше температуры , при которой жидкость утрачивает текучесть в условиях испытаний.

Деэмульгируемость и водоотделение

Вода - плохой смазочный материал усиливающий коррозию, поэтому, следует предотвращать попадание воды в масло. Вода и масло несовместимы, т.е. вода в масле не растворяется, а содержится в виде эмульсии, которую необходимо периодически удалять из системы. Если содержание воды в масле выше допустимого уровня, следует слить масло или разделить его на масляную и водную фазы и слить воду. Например, в крупных смазочных системах, которые имеют масляный бак, вода вследствие более высокого удельного веса остаётся на дне бака и её можно слить через сливной кран.

Деаэрация

Воздух смешивается с маслом в каждой зубчатой передаче, нарушает стабильность масла, приводит к образованию пены, обладает плохой теплопроводностью, поэтому должен быть удалён из масла как можно скорее.

Совместимость с красителями

Внутренние поверхности механизмов могут окрашиваться для их антикоррозионной защиты. Воздействие масла на окрашенные поверхности может приводить к размягчению и отслаиванию лакокрасочного слоя, загрязнению масла. Во избежание проблем производитель техники может регламентировать своместимость смазочного материала с ЛКП.

Совместимость с уплотнениями

Аналогично красителям уплотнения содержат органические компоненты для которых масло является агрессивной средой. Риск несовместимости возрастает с ростом температуры. Разрушение уплотнений приводит появлению течей, потери объёмов , снижению эффективности смазывания, аварийной остановке системы. Поэтому проверка масла на совместимость с уплотнениями является важным испытанием на соответствие масла требованиям производителя.

Вспенивание

Пенообразование частично связано с загрязняющими примесями, значительно снижает эффективность смазывания, вредит окружающей среде, поэтому данный параметр должен тщательно контролироваться.

Смешиваемость с минеральными маслами

Не следует смешивать различные масла, т.к. следует ждать, что в смеси проявятся свойства самого худшего компонента. Критическим фактором является не просто физическое смешивание, вероятность неожиданных химических реакций. Например, случайное смешивание минеральных масел с полигликолями приводит к значительному увеличению вязксоти в результате полимеризации, что затруднит прокачивание смеси через трубки малого диаметра, приведёт к отказу трансмиссии из-з недостаточной смазки.

Стандарты и спецификации редукторных масел

Учитывая многообразие конструктивов трансмиссий ниже приведены несколько областей экономики с действующими стандартами для трансмиссионных масел.

UTTO

Многофункциональные масла для фермерского хозяйства и тракторов, сельскохозяйственных машин (гипоидные передачи, синхронизаторы, мокрые муфты сцепления, гидравлика.

John Deere: JDM J11 D, JDM J11 E, JDM J20 C, JDM J20 D

Massey Fergusson: CMS M1127, CMS M1135, CMS M1143

Ford: ESN-M2C-86-C

Case: JI Case 1316

New Holland: STD 200Hyd OIL, NHA-2-C-200, NHA-2-C-201, M2c134-D

STOU

Многофункциональные масла для фермерского хозяйства и тракторов, сельскохозяйственных машин (двигатель, гипоидные передачи, синхронизаторы, мокрые муфты сцепления, гидравлика.

Massey Fergusson: CMS M1139, CMS M1143

Ford: ESN-M2C-159-C

John Deere: JDM J27

Renk: 530 BW

ZF: TE-ML 06

Индустриальные трансмиссионные и редукторные масла

API GL-2; AMAA 520 Part 6,7; AMAA 520 Part 9; AGMA 250.04,251.02; AGMA 9005-E02; David Brown S1.53101; US Steel 224; Cincinnati Milicron P-47, 50, 53, 63, 74; GM LS2 Part 1, 2, 3, 4; DIN 51517; Flender Sheet A; Winergy 02.05.2003; Rockwell International 0-76

Дешёвое или дорогое - как выбрать масло

Индустриальное масло является важным конструктивным элементов всего механизма, поэтому при его проектировании в конструктив закладывается соответствующий тип масла. Ресурс использования механизма во многом зависит от соответствия используемого масла рекомендациям производителя. Поскольку масло имеет ограниченный срок эксплуатации по сравнению с механизмом, оно подлежит регулярной замене согласно рекомендациям производителя техники.

На рынке смазочных материалов присутствуют масла различных ценовых сегментов, которые определяются качеством базового масла и набором присадок. Перед потребителем всегда стоит выбор какое масло купить: дешевое или дорогое.
При покупке дешёвого минерального масла потребитель получает существенную экономию на закупке, но вынужден чаще менять масло вследствие более низких эксплуатационных характеристик продукта. И наоборот, покупая более дорогое синтетическое масло потребитель получает надёжную работу оборудования без простоев на ремонт и излишнее обслуживание. Если на предприятии присутствует хороший симбиоз технолога и снабженца, то во главу угла ставятся прежде всего технологические требования, под которые выбирается экономика.

В ассортименте сайте Ойл-Форби мы предлагаем редукторные масла различных ценовых уровней: Mobil, Oilway, Rosneft, тем самым мы даём потребителю определить свой уровень компромисса между ценой и производительностью. Смазочные материалы Mobil - это стандарт индустрии, эталон качества в различных сегментах промышленности. На этот эталон равняются другие производители, насколько им это удаётся - судите сами, выбирайте редукторное масло у нас на сайте.

Остались вопросы - пишите на адрес cstore.ru@cstore.ru мы вам поможем!

Правильного выбора и профессионального применения.

Андрей Герасименко.