Трансмиссионные масла предназначены для использования в трениях механизмов трансмиссий легковых и грузовых автомобилей, автобусов, тракторов, тепловозов, дорожно-строительной и другой техники, а также в различных редукторах и передачах промышленного оборудования.
Трансмиссионные масла состоят из базовых масел, которые дополняются различными функциональными присадками, такими как депрессорные, противозадирные, противоизносные, антиокислительные, антикоррозионные, противоржавейные, антипенные и другими. В качестве базовых компонентов могут использоваться минеральные или частично/полностью синтетические масла.
Трансмиссионные масла работают в условиях высоких скоростей скольжения, давлений и широкого диапазона температур. Они должны обеспечивать хорошие пусковые характеристики и длительную работоспособность в диапазоне температур от -60 до +150 °C. Поэтому к трансмиссионным маслам предъявляются строгие требования.
Трансмиссионные масла выполняют ряд важных функций:
- Предотвращают износ, заедание, питтинг и другие повреждения поверхностей трения, обеспечивая гладкое и эффективное функционирование трения механизмов.
- Снижают потери энергии, связанные с трением, что позволяет повысить эффективность работы системы.
- Отводят тепло от поверхностей трения, предотвращая перегрев и повреждение механизмов.
- Снижают ударные нагрузки на шестерни, амортизируют вибрации и шум, создаваемые зубчатыми колесами.
- Защищают механизмы от коррозии, предотвращая ржавление и разрушение поверхностей.
Трансмиссионные масла применяются в коробках передач, раздаточных коробках, а также в механизмах рулевого управления. Важно отметить, что некоторые автомобильные марки используют моторное масло в коробках передач.
К маслам, применяемым в автоматических коробках передач, предъявляются особые требования, связанные с конструктивными особенностями таких коробок и функциями, которые масло выполняет в них.
Разделение трансмиссионных масел по классификации SAE
Классификация трансмиссионных масел по SAE определяет их вязкостно-температурные свойства. Полная классификация обозначается как SAE J 300 DEC 95 и включает 4 зимних класса и 5 летних классов:
- Зимний класс: 70W, 75W, 80W, 85W. Меньшие числа указывают на то, что масло сохраняет свою работоспособность при более низкой температуре зимой.
- Летний класс: SAE 80, 85, 90, 140 и 250. Большие числа указывают на то, что масло сохраняет свою работоспособность при более высокой температуре.
В классификацию впервые введены степени вязкости SAE 80 и SAE 85.
Масла с всесезонной применимостью имеют двойную маркировку, например SAE 80W-90, SAE 5W-90 и так далее.
Классификация определяет ограничения для кинематической вязкости при 100 °C и минимальной динамической вязкости при отрицательных температурах, чтобы обеспечить надежную работу трансмиссий. При указанных минусовых температурах, вязкость масла должна быть не более 150 000 санти-пуазов (сП), а также должны соблюдаться минимальные требования при 100 °C. Для масел других классов SAE, предельные характеристики вязкости определяются при 100 °C.
| Класс вязкости no SAE | Максимальная тем-ра достижения динамической вязкости 150 Па·с, °С | Кинематическая вязкость при 100·C,.мм^2/c | |
| минимальная | максимальная | ||
| 75W | -40 | 4,1 | — |
| 80W | -26 | 7,1 | — |
| 85W | -12 | 11 | — |
| 90 | — | 13,5 | < 24 |
| 140 | — | 24 | < 41 |
| 250 | — | 41 | — |
Классификация трансмиссионных масел по API
Эксплуатационные характеристики трансмиссионных масел определяются с помощью классификации API. Классификация API разделяет трансмиссионные масла на шесть групп в зависимости от их предназначения. Индикатором класса API для трансмиссионных масел является обозначение GL (Gear Lubricant) с номерами от 1 до 6. На практике для различных типов автомобилей рекомендуются масла классов GL-1, GL-4, GL-5 и GL-6.
Столкнувшись с автоматическими трансмиссиями, следует отметить, что классификация API не включает масла для таких трансмиссий. Изготовители трансмиссий имеют собственные требования к применяемым маслам, которые ранее могли значительно различаться. Однако ситуация изменилась, и теперь практически все автоматические трансмиссии могут использовать один и тот же тип масла.
| Классы по API | Область применения | Состав |
| GL-1 | Цилиндрические, спирально-конические и червячные зубчатые передачи, а также механические коробки передач (без синхронизаторов) применяются в грузовых автомобилях и сельскохозяйственных машинах. Они предназначены для работы при низких скоростях и небольших нагрузках. | Масла, основанные на минеральных компонентах и не содержащие противозадирные присадки (присадки ЕР), могут включать антиокислительные, противоизносные и противопенные присадки, но без добавления компонентов, предназначенных для противозадирной защиты. |
| GL-2 | Масла класса GL-1 предназначены для смазки червячных передач, которые работают при низких скоростях и нагрузках, но требуют повышенных антифрикционных свойств. Эти масла могут содержать специальные антифрикционные добавки. Они обычно применяются для смазывания трансмиссий в тракторах и сельскохозяйственных машинах. | Содержат противоизносные присадки. |
| GL-3 | Масла, применяемые для смазки конических и других передач грузовых автомобилей, которые обычно используют обычные трансмиссии со спирально-коническими шестернями, предназначены для работы в условиях средней нагрузки и скорости. Они не рекомендуются для использования в гипоидных передачах. | Эти масла содержат противоизносные присадки в количестве до 2.7%. Они обладают более высокой эффективностью в предотвращении износа и заедания, чем масла класса GL-2. |
| GL-4 | Масла класса API GL-4 предназначены для использования в конусных и гипоидных передачах, коробках передач грузовых автомобилей и агрегатах ведущего моста, которые работают в условиях различных скоростей и нагрузок. Они широко применяются в несинхронизированных коробках передач североамериканских грузовых автомобилей, тягачей и автобусов (коммерческих автомобилей), а также в главных и других передачах всех типов автотранспортных средств, включая легкие и тяжелые. В настоящее время масла класса GL-4 также активно используются в синхронизированных передачах, особенно в Европе. При этом на этикетке или в техническом описании масла должны быть указаны соответствующие инструкции и подтверждение соответствия требованиям производителей автомобилей. | Это масло, которое широко используется в ручных трансмиссиях большинства автомобилей и имеет высокую концентрацию противозадирных присадок. Оно содержит эффективные противозадирные присадки, составляющие около 4,0% от общего состава масла. |
| GL-5 | Эти масла предназначены для использования в высокоскоростных гипоидных передачах и ведущих мостах, которые встречаются в большинстве современных автомобилей и техники для земляных работ. Они работают при высоких температурах и подвергаются кратковременным ударным нагрузкам. Эти масла предназначены для самых нагруженных передач, которые работают в суровых условиях. Они также могут использоваться в качестве универсальных масел для всех остальных компонентов механической трансмиссии, за исключением коробки передач. Для синхронизированных механических коробок передач рекомендуется использовать только масла, которые имеют специальное подтверждение соответствия требованиям производителей автомобилей. Если эти масла соответствуют требованиям спецификаций MIL-L-2105D (в США) или ZF TE-ML-05 (в Европе), они могут использоваться и для дифференциала повышенного трения. В этом случае класс масла обозначается дополнительными знаками, например, API GL-5+ или API GL-5 SL. Эти масла предназначены для наиболее нагруженных передач, которые работают в очень тяжелых условиях, с высокими скоростями скольжения и значительными ударными нагрузками. | Эти масла демонстрируют высочайший уровень эксплуатационных свойств. Они представляют собой масло с очень высокой концентрацией противозадирных присадок, предназначенное для использования в тяжелых эксплуатационных условиях. Они содержат до 6,5% эффективных противозадирных присадок, а также другие многофункциональные присадки. |
| GL-6 | Масла этого типа предназначены для гипоидных передач, которые работают при повышенных скоростях, ударных нагрузках и высоких крутящих моментах. Они предназначены для использования в условиях супер тяжелых нагрузок. Однако, класс GL-6 в настоящее время уже почти не используется, так как считается, что класс API GL-5 достаточно хорошо удовлетворяет самым строгим требованиям. | Масла данного типа содержат большую концентрацию противозадирной присадки, содержащей серофосфор, по сравнению с маслами класса GL-5. |
| Новые классы API | ||
| API MT-1 | Данные масла предназначены для использования в высоконагруженных агрегатах, в основном в несинхронизированных механических коробках передач мощных коммерческих автомобилей, таких как тягачи и автобусы. | Они имеют аналогичные свойства и классификацию, как у масел API GL-5, однако отличаются повышенной термической стабильностью. |
| API PG-2 | Масла, предназначенные для использования в передачах ведущих мостов мощных коммерческих автомобилей (тягачей и автобусов), а также в мобильной технике. | Обладают повышенной термической стабильностью и улучшенной совместимостью с эластомерами, при этом они являются эквивалентными маслам API GL-5. |
Классификация трансмиссионных масел MIL-
В армии США применяется военная классификация MIL-L-A, MIL-L-B, MIL-L-C и MIL-L-D для классификации трансмиссионных масел:
- MIL-L— предназначены для смазочных масел;
- MIL-G— для пластичных смазок;
- MIL-Н— для гидравлических жидкостей.
| MIL-L-2105 А | Технические спецификации для смазочных материалов, применяемых в автомобильных коробках передач, приблизительно соответствуют требованиям API GL-4. |
| MIL-L-2105 В | Наиболее распространенные сегодня технические спецификации для трансмиссионных масел, предназначенных для гипоидных передач, могут быть сопоставлены с требованиями API GL-5. |
| MIL-L-2105 С | Начиная с 1976 года, введены действующие технические стандарты для всесезонных трансмиссионных масел с вязкостью классов 75W, 80W/90 и 85W/140. Эти стандарты превосходят требования спецификации MIL-L-2105B и соответствуют требованиям API GL-5. |
| MIL-L-2105D | Для всесезонных масел GL-5. |
| MIL-PRF-2105E | тоже, что MIL-L-2105D плюс требования MT-1. |
Технические требования к маслам, предназначенным для использования в автоматических и полуавтоматических коробках передач.
Масла, применяемые в автоматических коробках передач, должны соответствовать особым требованиям, связанным с особенностями конструкции таких коробок и выполняемыми ими функциями.
Поскольку автоматические коробки передач включают несколько различных узлов с различными скоростными и нагрузочными характеристиками, таких как гидротрансформатор, шестеренчатая коробка передач, сложная система гидравлической автоматики и управления, масло выполняет широкий спектр функций в автоматической трансмиссии:
- Смазка трения в узлах.
- Передача крутящего момента.
- Передача давления в гидравлической части системы автоматики.
- Охлаждение трения и рассеивание избыточного тепла, возникающего при передаче крутящего момента.
- Защита от коррозии различных конструкционных материалов автоматической трансмиссии.
- Быстрое удаление воздуха.
- Стойкость к образованию эмульсий с водой.
- Стойкость к образованию отложений.
Динамические нагрузки в автоматической передаче обычно ниже, чем в обычных коробках передач, из-за отсутствия жесткой связи между трансмиссией и двигателем. Однако температурный режим является более строгим — средняя рабочая температура масла в картере автоматической коробки передач составляет +80-95°C, а в жаркую погоду, особенно в городских условиях, она может достигать +150°C. Конструкция автоматической коробки передач такова, что если мощность, передаваемая с двигателя, превышает необходимую для преодоления сопротивления движению (в зависимости от состояния дорожного покрытия, наклона дороги, коэффициента сцепления колес и других факторов), избыток энергии расходуется на преодоление внутреннего вязкостного трения в масле, что приводит к дополнительному нагреву масла.
Высокие скорости движения масла в гидротрансформаторе и высокая температура вызывают интенсивное воздушное пенообразование и проникновение конденсационной воды и кислорода. Это может привести к следующим негативным эффектам:
- Окисление масла.
- Интенсивная коррозия металлических деталей (как результат активного окисления металлов кислородом, так и электрохимической коррозии разнородных металлов).
- Снижение эффективности работы гидравлической автоматики и КПД при передаче крутящего момента в гидротрансформаторе.
Важным аспектом является использование в контактных парах автоматической передачи различных металлов (например, сталь-сталь, сталь-металлокерамика, сталь-бронза), включая покрытия из драгоценных металлов. Это связано с необходимостью обеспечения совместимости между присадками в масле, обладающими свойствами антиизносности и противозадирности. Также необходимо учитывать, что для обеспечения высокой эффективности гидротрансформатора требуется использование масла с низкой вязкостью (от 4 до 9 cSt при +100°C), что отличает его от обычных высоковязких трансмиссионных масел с кинематической вязкостью от 13,5 до 24,0 cSt при +100°C.
Базовое масло, используемое в автоматических коробках передач, может быть высокочистым минеральным маслом, частично синтетическим или полностью синтетическим маслом с очень высоким индексом вязкости (от 140 до 200) и хорошей низкотемпературной текучестью.
Присадки, добавляемые в масло, включают антиокислительные, антикоррозионные, противозадирные, противоизносные и загущающие присадки. Иногда может использоваться красящий пигмент, который может служить индикатором работоспособности продукта с точки зрения эксплуатационных свойств. Однако цвет жидкости обычно не является определяющим фактором для принадлежности к определенному классу масла.
Из-за специфических требований автомобильных производителей к трансмиссионно-гидравлическим жидкостям для автоматических коробок передач существует несколько общеиспользуемых и специфических допусков и спецификаций.
Эти масла обычно представлены следующими индексами: Type F, DEXRON, MERCON. Они различаются преимущественно по фрикционным характеристикам. Все эти жидкости могут быть минеральными, а также синтетическими или полусинтетическими с хорошей низкотемпературной текучестью.
| Type F | Соответствуют требованиям, предъявляемым к автоматическим трансмиссиям Ford выпуска до 1981 г. (Соответствующая спецификация Ford M2C33F). |
| MERCON | Соответствуют требованиям, предъявляемым к автоматическим трансмиссиям Ford выпуска после 1981 г. |
| DEXRON (DEXRON II, DEXRON IIE, DEXRON III) | Соответствуют требованиям, предъявляемым к автоматическим трансмиссиям General Motors |
Встречаются масла, которые соответствуют спецификациям DEXRON и MERCON. Это не означает, что они исключительно предназначены для коробок передач данных производителей. Указание на конкретную фирму указывает лишь на то, что масла были разработаны по их требованию или соответствуют их стандартам и были сертифицированы специалистами этой фирмы. Помимо требований General Motors и Ford, при оценке качества масел для автоматических коробок передач часто используются также заводские спецификации других компаний, таких как Chrysler, Mercedes Benz, MAN, Toyota, Allison, Renk, Voith, ZF и другие. Отличить масла для автоматических коробок передач от обычных трансмиссионных масел достаточно сложно, но в большинстве случаев первые окрашены в красный цвет.
Маслам, используемым в автоматических коробках передач, предъявляются значительно более высокие требования к их вязкостным, антифрикционным, противоизносным и противоокислительным свойствам по сравнению с смазочными материалами, применяемыми в других узлах автомобиля.
Спецификации фирмы GENERAL MOTORS
Поскольку требования к трансмиссионным жидкостям для автоматических коробок передач являются особыми, компания General Motors Co (Дженерал Моторс корпорейшн), крупнейший производитель коробок передач, уже давно разрабатывает отдельные спецификации для автоматических трансмиссионных жидкостей (Automatic Transmission Fluids — ATF). Одной из особенностей этих спецификаций является требование снижения коэффициента трения жидкости с увеличением скорости скольжения в гидропередаче (разности частот вращения напорного и турбинного колес в гидротрансформаторе).
| ATF тип «А» или Dexron I | В послевоенный период компания GM разработала раннюю классификацию совместно с американским военным бронетанковым исследовательским центром Armour Research. Эта классификация определяла тип масла, подходящего для автоматических коробок передач легковых автомобилей. |
| Dexron B (General Motors 6032 M) | В настоящее время существуют актуальные спецификации, устанавливающие требования к жидкостям для автоматических коробок передач от компании General Motors. |
| Dexron II (General Motors 6137 M) или,Dexron II D (General Motors D -22818) | Новейшая спецификация жидкостей для автоматических коробок передач представляет собой обновленный набор требований, более строгих по сравнению с предыдущими версиями. Она включает в себя все предыдущие спецификации и вступает в силу с целью защиты окружающей среды путем запрета использования спермацетового масла в качестве присадки. |
| Dexron IIE (General Motors E -25367) | Существует спецификация для жидкостей, применяемых в автоматических коробках передач GM, выпущенных после 1 января 1993 года, которая включает в себя использование синтетической основы в некоторых случаях. Эта спецификация характеризуется более высокими противоизносными свойствами и продолжительными сроками службы. |
| Dexron III | Последняя спецификация для жидкостей, используемых в автоматических коробках передач, основана на синтетической (иногда минеральной) основе и отличается более высокой термической и окислительной стабильностью, а также улучшенными фрикционными характеристиками. |
Спецификации фирмы FORD
Компания Ford устанавливает свои собственные требования к жидкостям для автоматических коробок передач (АКП), которые отличаются от требований компании General Motors. Одним из основных отличий является требование увеличения коэффициента трения по мере снижения скорости скольжения в гидропередаче.
Жидкости типа F, предназначенные для автоматических передач, выпущенных до 1981 года, соответствуют требованиям компании Ford. После 1981 года компания Ford предъявляет требования к маслам, обслуживающим более новые автоматические передачи, под названием Ford Mercon. Для самых новых АКП компания Ford устанавливает требование Ford New Mercon.
Согласно последним спецификациям компании Ford M2C33F и M2C33G, жидкости типа F для автоматических трансмиссий существенно отличаются от жидкостей DEXRON по коэффициенту трения. Компания Ford предпочитает увеличение коэффициента трения при снижении скорости скольжения, в то время как компания General Motors требует снижения коэффициента трения в таких условиях.
Жидкости типа ATF для автоматических трансмиссий, соответствующие спецификациям компании Ford M2C138-CJ и М2С166Н, могут частично заменяться жидкостями DEXRON II.
Система классификации ZF
В Европе применяется классификация ZF TE-ML («Zahnradfabrik Friedrichshafen»), которая включает все виды масел, включая жидкости для гидромеханических передач.
«Zahnradfabrik Friedrichshafen» (ZF), расположенная в городе Фридрихсхафен в Германии, является одной из крупнейших и влиятельных компаний в Европе, занимающейся производством передач и силовых агрегатов для транспортных средств. Компания разработала систему классификации для всех типов автотранспортных передач, где каждый тип имеет свой список рекомендуемых смазочных материалов. Эти списки обозначаются с помощью инициалов и цифр, начиная с ZF TE-ML 01 и заканчивая ZF TE-ML 15. В этих списках указываются следующие детали для каждого типа передач:
- Виды и классы качества смазочных материалов.
- Классы вязкости.
- Рекомендуемые продукты с указанием их марки и производителя.
Европейские производители масел стремятся получить апробацию соответствия этой классификации ZF TE-ML. Данная система классификации стала основной в Европе и широко применяется в отрасли.
Классификация трансмиссионных масел, применяемых в агрегатах ZF
