Трансмісійні масла призначені для використання в тертях механізмів трансмісій легкових та вантажних автомобілів, автобусів, тракторів, тепловозів, дорожньо-будівельної та іншої техніки, а також у різних редукторах та передачах промислового обладнання.
Трансмісійні мастила складаються з базових масел, які доповнюються різними функціональними присадками, такими як депресорні, протизадирні, протизносні, антиокислювальні, антикорозійні, протиіржавільні, антипінні та інші. Як базові компоненти можуть використовуватися мінеральні або частково/повністю синтетичні масла.
Трансмісійні мастила працюють в умовах високих швидкостей ковзання, тисків та широкого діапазону температур. Вони повинні забезпечувати хороші пускові характеристики та тривалу працездатність у діапазоні температур від -60 до +150 °C. Тому до трансмісійних мастил пред’являються суворі вимоги.
Трансмісійні масла виконують низку важливих функцій:
- Запобігають зношування, заїдання, піттингу та інших пошкоджень поверхонь тертя, забезпечуючи гладке та ефективне функціонування тертя механізмів.
- Знижують втрати енергії, пов’язані з тертям, що дозволяє підвищити ефективність роботи системи.
- Відводять тепло від поверхонь тертя, запобігаючи перегріву та пошкодженню механізмів.
- Знижують ударні навантаження на шестірні, амортизують вібрації та шум, створювані зубчастими колесами.
- Захищають механізми від корозії, запобігаючи іржавінню та руйнуванню поверхонь.
Трансмісійні масла застосовуються в коробках передач, роздаткових коробках, а також механізмах рульового управління. Важливо, що деякі автомобільні марки використовують моторне масло у коробках передач.
До мастил, що застосовуються в автоматичних коробках передач, пред’являються особливі вимоги, пов’язані з конструктивними особливостями таких коробок і функціями, які виконує масло в них.
Поділ трансмісійних мастил за класифікацією SAE
Класифікація трансмісійних масел по SAE визначає їх в’язкісно-температурні властивості. Повна класифікація позначається як SAE J 300 DEC 95 і включає 4 зимових класи та 5 літніх класів:
- Зимовий клас: 70W, 75W, 80W, 85W. Найменші числа вказують на те, що мастило зберігає свою працездатність при нижчій температурі взимку.
- Літній клас: SAE 80, 85, 90, 140 і 250. Великі числа вказують на те, що мастило зберігає свою працездатність при вищій температурі.
У класифікацію вперше введені ступені в’язкості SAE 80 та SAE 85.
Мастила з всесезонною застосовністю мають подвійне маркування, наприклад, SAE 80W-90, SAE 5W-90 і так далі.
Класифікація визначає обмеження для кінематичної в’язкості при 100 °C та мінімальної динамічної в’язкості при негативних температурах, щоб забезпечити надійну роботу трансмісій. При зазначених мінусових температурах, в’язкість масла повинна бути не більше 150 000 сантипуазів (сП), а також повинні дотримуватися мінімальних вимог при 100 °C. Для мастил інших класів SAE граничні характеристики в’язкості визначаються при 100 °C.
| Клас в’язкості no SAE | Максимальна температура досягнення динамічної в’язкості 150 Па·с, °С | Кінематична в’язкість при 100·C,.мм^2/c | |
| мінімальна | максимальна | ||
| 75W | -40 | 4,1 | – |
| 80W | -26 | 7,1 | – |
| 85W | -12 | 11 | – |
| 90 | – | 13,5 | < 24 |
| 140 | – | 24 | < 41 |
| 250 | – | 41 | – |
Класифікація трансмісійних масел за API
Експлуатаційні характеристики трансмісійних масел визначаються класифікацією API. Класифікація API поділяє трансмісійні мастила на шість груп залежно від їхнього призначення. Індикатором класу API для трансмісійних масел є позначення GL (Gear Lubricant) з номерами від 1 до 6. На практиці для різних типів автомобілів рекомендуються мастила класів GL-1, GL-4, GL-5 та GL-6.
Зіткнувшись з автоматичними трансмісіями, слід зазначити, що класифікація API не включає мастила для таких трансмісій. Виробники трансмісій мають власні вимоги до застосовуваних мастил, які раніше могли значно відрізнятися. Однак ситуація змінилася, і тепер практично всі автоматичні трансмісії можуть використовувати один і той же тип мастил.
| Класи по API | Галузь застосування | Склад |
| GL-1 | Циліндричні, спірально-конічні та черв’якові зубчасті передачі, а також механічні коробки передач (без синхронізаторів) застосовуються у вантажних автомобілях та сільськогосподарських машинах. Вони призначені для роботи при низьких швидкостях та невеликих навантаженнях. | Мастила, засновані на мінеральних компонентах і не містять присадки протизадирні (присадки ЕР), можуть включати антиокислювальні, протизносні та протипінні присадки, але без додавання компонентів, призначених для протизадирного захисту. |
| GL-2 | Мастила класу GL-1 призначені для мастила черв’ячних передач, які працюють при низьких швидкостях та навантаженнях, але потребують підвищених антифрикційних властивостей. Ці мастила можуть містити спеціальні антифрикційні добавки. Вони зазвичай застосовуються для змащування трансмісій у тракторах та сільськогосподарських машинах. | Містять протизносні присадки. |
| GL-3 | Мастила, що застосовуються для змащення конічних та інших передач вантажних автомобілів, які зазвичай використовують звичайні трансмісії зі спірально-конічними шестернями, призначені для роботи в умовах середнього навантаження та швидкості. Вони не рекомендуються для використання у гіпоїдних передачах. | Ці мастила містять протизносні присадки у кількості до 2.7%. Вони мають більш високу ефективність в запобіганні зносу і заїдання, ніж масла класу GL-2. |
| GL-4 | Мастила класу API GL-4 призначені для використання в конусних та гіпоїдних передачах, коробках передач вантажних автомобілів та агрегатах провідного мосту, які працюють в умовах різних швидкостей та навантажень. Вони широко застосовуються у несинхронізованих коробках передач північноамериканських вантажних автомобілів, тягачів та автобусів (комерційних автомобілів), а також у головних та інших передачах усіх типів автотранспортних засобів, включаючи легкі та важкі. В даний час мастила класу GL-4 також активно використовуються в синхронізованих передачах, особливо в Європі. При цьому на етикетці або в технічному описі мастила мають бути зазначені відповідні інструкції та підтвердження відповідності вимогам автовиробників. | Це масло, яке широко використовується в ручних трансмісіях більшості автомобілів та має високу концентрацію протизадирних присадок. Воно містить ефективні протизадирні присадки, що становлять близько 4,0% від загального складу мастила. |
| GL-5 | Ці масла призначені для використання у високошвидкісних гіпоїдних передачах та провідних мостах, які зустрічаються у більшості сучасних автомобілів та техніки для земляних робіт. Вони працюють за високих температур і піддаються короткочасним ударним навантаженням. Ці мастила призначені для найбільш навантажених передач, які працюють у суворих умовах. Вони також можуть використовуватися як універсальні мастила для всіх інших компонентів механічної трансмісії, за винятком коробки передач. Для синхронізованих механічних коробок передач рекомендується використовувати лише мастила, які мають спеціальне підтвердження відповідності вимогам автовиробників. Якщо ці мастила відповідають вимогам специфікацій MIL-L-2105D (у США) або ZF TE-ML-05 (у Європі), вони можуть використовуватись і для диференціалу підвищеного тертя. У цьому випадку клас мастила позначається додатковими знаками, наприклад, API GL-5+ або API GL-5 SL. Ці масла призначені для найбільш навантажених передач, які працюють у дуже важких умовах, з високими швидкостями ковзання та значними ударними навантаженнями. | Ці мастила показують високий рівень експлуатаційних якостей. Вони є мастилами з дуже високою концентрацією протизадирних присадок, призначене для використання у важких експлуатаційних умовах. Вони містять до 6,5% ефективних присадок проти задирок, а також інші багатофункціональні присадки. |
| GL-6 | Масла цього типу призначені для гіпоїдних передач, які працюють при підвищених швидкостях, ударних навантаженнях і високих моментах, що крутять. Вони призначені для використання в умовах надважких навантажень. Однак, клас GL-6 в даний час вже майже не використовується, оскільки вважається, що клас API GL-5 досить добре задовольняє найсуворіші вимоги. | Мастила даного типу містять велику концентрацію протизадирної присадки, що містить серофосфор, у порівнянні з мастилами класу GL-5. |
| Новые классы API | ||
| API MT-1 | Дані масла призначені для використання у високонавантажених агрегатах, переважно в несинхронізованих механічних коробках передач потужних комерційних автомобілів, таких як тягачі та автобуси. | Вони мають аналогічні властивості та класифікацію, як у мастил API GL-5, проте відрізняються підвищеною термічною стабільністю. |
| API PG-2 | Мастила, призначені для використання у передачах провідних мостів потужних комерційних автомобілів (тягачів та автобусів), а також у мобільній техніці. | Мають підвищену термічну стабільність і поліпшену сумісність з еластомерами, при цьому вони є еквівалентними маслам API GL-5. |
Класифікація трансмісійних масел MIL-
В армії США застосовується військова класифікація MIL-L-A, MIL-L-B, MIL-L-C та MIL-L-D для класифікації трансмісійних масел:
- MIL-L- призначені для мастил;
- MIL-G-для пластичних мастил;
- MIL-Н-для гідравлічних рідин.
| MIL-L-2105 А | Технічні специфікації для мастильних матеріалів, які застосовуються в автомобільних коробках, приблизно відповідають вимогам API GL-4. |
| MIL-L-2105 В | Найпоширеніші сьогодні технічні специфікації для трансмісійних масел, призначених для гіпоїдних передач, можна порівняти з вимогами API GL-5. |
| MIL-L-2105 С | Починаючи з 1976 року, введено чинні технічні стандарти для всесезонних трансмісійних масел з в’язкістю класів 75W, 80W/90 та 85W/140. Ці стандарти перевищують вимоги специфікації MIL-L-2105B та відповідають вимогам API GL-5. |
| MIL-L-2105D | Для всесезонних мастил GL-5. |
| MIL-PRF-2105E | також, що MIL-L-2105D плюс вимоги MT-1. |
Технічні вимоги до мастил, призначених для використання в автоматичних та напівавтоматичних коробках передач.
Мастила, що застосовуються в автоматичних коробках передач, повинні відповідати особливим вимогам, пов’язаним з особливостями конструкції таких коробок і функціями, що виконуються ними.
Оскільки автоматичні коробки передач включають кілька різних вузлів з різними швидкісними та навантажувальними характеристиками, таких як гідротрансформатор, шестерна коробка передач, складна система гідравлічної автоматики та управління, масло виконує широкий спектр функцій автоматичної трансмісії:
- Мастило тертя у вузлах.
- Передача моменту, що крутить.
- Передача тиску у гідравлічній частині системи автоматики.
- Охолодження тертя і розсіювання надлишкового тепла, що виникає при передачі моменту, що крутить.
- Захист від корозії різних конструкційних матеріалів автоматичної трансмісії.
- Швидке видалення повітря.
- Стійкість до утворення емульсій із водою.
- Стійкість до утворення відкладень.
Динамічні навантаження в автоматичній передачі зазвичай нижчі, ніж у звичайних коробках передач, через відсутність жорсткого зв’язку між трансмісією та двигуном. Однак температурний режим є суворішим – середня робоча температура масла в картері автоматичної коробки передач становить +80-95°C, а в спеку, особливо в міських умовах, вона може досягати +150°C. Конструкція автоматичної коробки передач така, що якщо потужність, що передається з двигуна, перевищує необхідну для подолання опору руху (залежно від стану дорожнього покриття, нахилу дороги, коефіцієнта зчеплення коліс та інших факторів), надлишок енергії витрачається на подолання внутрішнього тертя в маслі, що призводить до додаткового нагрівання мастила.
Високі швидкості руху масла в гідротрансформаторі та висока температура викликають інтенсивне повітряне піноутворення та проникнення конденсаційної води та кисню. Це може призвести до таких негативних ефектів:
- Окислення мастила.
- Інтенсивна корозія металевих деталей (як результат активного окислення металів киснем, і електрохімічної корозії різнорідних металів).
- Зниження ефективності роботи гідравлічної автоматики та ККД при передачі крутного моменту в гідротрансформаторі.
Важливим аспектом є використання контактних парах автоматичної передачі різних металів (наприклад, сталь-сталь, сталь-металокераміка, сталь-бронза), включаючи покриття з дорогоцінних металів. Це пов’язано з необхідністю забезпечення сумісності між присадками в маслі, що мають властивості антизносу і протизадирності. Також необхідно враховувати, що для забезпечення високої ефективності гідротрансформатора потрібне використання мастил з низькою в’язкістю (від 4 до 9 cSt при +100°C), що відрізняє його від звичайних високов’язких трансмісійних масел з кінематичною в’язкістю від 13,5 до 24,0 cSt при +100°C.
Базове мастило, яке використовується в автоматичних коробках передач, може бути високочистим мінеральним маслом, частково синтетичним або повністю синтетичним мастилом з дуже високим індексом в’язкості (від 140 до 200) та гарною низькотемпературною плинністю.
Присадки, що додаються в мастило, включають антиокислювальні, антикорозійні, протизадирні, протизносні і присадки, що загущають. Іноді може використовуватися барвник, який може служити індикатором працездатності продукту з точки зору експлуатаційних властивостей. Однак колір рідини зазвичай не є визначальним фактором для належності до певного класу мастила.
Через специфічні вимоги автомобільних виробників до трансмісійно-гідравлічних рідин для автоматичних коробок передач існує кілька загальновикористовуваних і специфічних допусків та специфікацій.
Ці мастила зазвичай представлені наступними індексами: Type F, DEXRON, MERCON. Вони різняться переважно за фрикційними характеристиками. Всі ці рідини можуть бути мінеральними, а також синтетичними або напівсинтетичними з хорошою низькотемпературною плинністю.
| Type F | Відповідають вимогам, що висуваються до автоматичних трансмісій Ford випуску до 1981 р. (Відповідна специфікація Ford M2C33F). |
| MERCON | Відповідають вимогам до автоматичних трансмісій Ford випуску після 1981 року. |
| DEXRON (DEXRON II, DEXRON IIE, DEXRON III) | Відповідають вимогам до автоматичних трансмісій General Motors |
Зустрічаються мастила, які відповідають специфікаціям DEXRON та MERCON. Це не означає, що вони призначені виключно для коробок передач даних виробників. Вказівка на конкретну фірму вказує лише на те, що масла були розроблені на їхню вимогу або відповідають їх стандартам та були сертифіковані фахівцями цієї фірми. Окрім вимог General Motors та Ford, при оцінці якості масел для автоматичних коробок передач часто використовуються також заводські специфікації інших компаній, таких як Chrysler, Mercedes Benz, MAN, Toyota, Allison, Renk, Voith, ZF та інші. Відрізнити оливи для автоматичних коробок передач від звичайних трансмісійних масел досить складно, але в більшості випадків перші пофарбовані червоним кольором.
Мастилам, що використовуються в автоматичних коробках передач, пред’являються значно вищі вимоги до їх в’язкісних, антифрикційних, протизносних та протиокислювальних властивостей порівняно з мастильними матеріалами, що застосовуються в інших вузлах автомобіля.
Специфікації компанії GENERAL MOTORS
Оскільки вимоги до трансмісійних рідин для автоматичних коробок є особливими, компанія General Motors Co (Дженерал Моторс корпорейшн), найбільший виробник коробок передач, вже давно розробляє окремі специфікації для автоматичних трансмісійних рідин (Automatic Transmission Fluids – ATF). Однією з особливостей цих специфікацій є вимога зниження коефіцієнта тертя рідини зі збільшенням швидкості ковзання в гідропередачі (різниці частот обертання напірного та турбінного коліс гідротрансформаторі).
| ATF тип «А» чи Dexron I | У післявоєнний період компанія GM розробила ранню класифікацію спільно з американським військовим бронетанковим дослідним центром Armour Research. Ця класифікація визначала тип масла, що підходить для автоматичних коробок передач легкових автомобілів. |
| Dexron B (General Motors 6032 M) | В даний час існують актуальні специфікації, що встановлюють вимоги для автоматичних коробок передач від компанії General Motors. |
| Dexron II (General Motors 6137 M) или,Dexron II D (General Motors D -22818) | Нова специфікація рідин для автоматичних коробок передач є оновленим набором вимог, суворіших порівняно з попередніми версіями. Вона включає всі попередні специфікації і набирає чинності з метою захисту навколишнього середовища шляхом заборони використання спермацетового масла в якості присадки. |
| Dexron IIE (General Motors E -25367) | Існує специфікація для рідин, що застосовуються в автоматичних коробках передач GM, випущених після 1 січня 1993 року, яка включає використання синтетичної основи в деяких випадках. Ця специфікація характеризується вищими протизносними властивостями та тривалими термінами служби. |
| Dexron III | Остання специфікація для рідин, що використовуються в автоматичних коробках передач, заснована на синтетичній (іноді мінеральній) основі та відрізняється більш високою термічною та окислювальною стабільністю, а також покращеними фрикційними характеристиками. |
Специфікації компанії FORD
Компанія Ford встановлює власні вимоги до рідин для автоматичних коробок передач (АКП), які відрізняються від вимог компанії General Motors. Однією з основних відмінностей є вимога збільшення коефіцієнта тертя зі зниженням швидкості ковзання в гидропередаче.
Рідини типу F, призначені для автоматичних передач, випущених до 1981 року, відповідають вимогам Ford. Після 1981 року компанія Ford пред’являє вимоги до мастил, що обслуговує нові автоматичні передачі, під назвою Ford Mercon. Для найновіших АКП компанія Ford встановлює вимогу Ford New Mercon.
Згідно з останніми специфікаціями компанії Ford M2C33F та M2C33G, рідини типу F для автоматичних трансмісій істотно відрізняються від рідин DEXRON за коефіцієнтом тертя. Компанія Ford воліє збільшення коефіцієнта тертя при зниженні швидкості ковзання, тоді як компанія General Motors вимагає зниження коефіцієнта тертя за таких умов.
Рідини типу ATF для автоматичних трансмісій, що відповідають специфікаціям компанії Ford M2C138-CJ та М2С166Н, можуть частково замінюватись рідинами DEXRON II.
Система класифікації ZF
У Європі застосовується класифікація ZF TE-ML (“Zahnradfabrik Friedrichshafen”), яка включає всі види масел, включаючи рідини для гідромеханічних передач.
“Zahnradfabrik Friedrichshafen” (ZF), розташована в місті Фрідріхсхафен у Німеччині, є однією з найбільших та впливових компаній у Європі, що займається виробництвом передач та силових агрегатів для транспортних засобів. Компанія розробила систему класифікації для всіх типів автотранспортних передач, де кожен тип має свій список мастильних матеріалів, що рекомендуються. Ці списки позначаються за допомогою ініціалів та цифр, починаючи з ZF TE-ML 01 та закінчуючи ZF TE-ML 15. У цих списках вказуються такі деталі для кожного типу передач:
- Види та класи якості мастильних матеріалів.
- Класи в’язкості.
- Рекомендовані продукти із зазначенням їх марки та виробника.
Європейські виробники мастил прагнуть отримати апробацію відповідності цієї класифікації ZF TE-ML. Ця система класифікації стала основною у Європі широко застосовується у галузі.
Класифікація трансмісійних масел, що застосовуються в агрегатах ZF
