Общая характеристика масел для автоматических коробок передач

 

Масла для автоматических коробок передач являются самыми специфическими продуктами нефтехимии. Это можно объяснить тем, что автоматические коробки передач включают в себя абсолютно разные узлы: гидротрансформатор, шестеренчатую коробку передач, сложную систему автоматического управления. Это приводит к тому, что масло одновременно смазывает узлы и детали коробки переключения передач, охлаждает детали этих узлов и механизмов, защищает их от коррозии и износа, передает крутящий момент от двигателя к ходовой части автомобиля и обеспечивает фрикционное сцепление.

Средняя рабочая температура масла в картере автоматической коробки составляет 80÷95°С, а в жаркую же погоду при городском цикле движения она может подниматься до 150 °С. Помимо того, конструкция автоматической коробки такова, что если с двигателя снимается мощность большая, чем нужно для преодоления дорожного сопротивления, то ее избыток расходуется на внутреннее трение масла, которое еще больше нагревается. Высокие скорости движения масла в гидротрансформаторе и температура вызывают интенсивную аэрацию, приводящую к вспениванию, что создает благоприятные условия для окисления масла и коррозии металлов.

Разнообразие материалов в парах трения (сталь, бронза, металлокерамика) затрудняет подбор антифрикционных присадок, а также создает электрохимические пары, в которых при наличии кислорода и воды активизируется коррозионный износ. В связи с этим к маслам, применяемым в автоматических коробках передач, предъявляются более высокие требования по вязкости, антифрикционным, антиокислительным, противоизносным и противопенным свойствам, а так как оно передает крутящий момент, то должно обеспечивать высокий КПД трансмиссии.

Для обеспечения нормальной работы гидротрансформатора и осуществления смазки узлов и деталей масла должны иметь оптимальную вязкость, которая при 100°С должна находиться в пределах 4÷9 мм²/с, хотя меняющийся температурный режим работы вносит противоречивые требования по вязкости.

Масла для автоматических коробок передач, являясь разновидностью трансмиссионного масла, не соответствуют требованиям API. В связи с тем, что к ним предъявляются особые требования, крупнейшие производители этих коробок разработали отдельные спецификации для автоматических трансмиссионных жидкостей – ATF (Automatic Transmission Fluids).

Исторически сложилось так, что «законодателем мод» в области стандартов на масла для автоматических трансмиссий являются корпорации «General Motors» (GM) и «Ford. Европейские производители, как автомобильной техники, так и трансмиссионных масел не имеют своих собственных спецификаций и руководствуются списками масел, одобренных ими к применению. Аналогичным образом поступают и японские автомобильные концерны. Однако в последнее время кроме требований General Motors и Ford при оценке качества масел для автоматических коробок передач часто используются заводские спецификации фирм – Chrysler, Mercedes Benz, MAN, Toyota, Allison, Renk, Voith, ZF и др.

В настоящее время действуют следующие спецификации:

1) для коробок передач производства «Дженерал моторс» – Dexron, Dexron II и III и Allison;

2) для коробок передач производства «Форд» – Меrсоn (V2C 138 CJ или М2С 166Н).

Эти спецификации указываются на банках и канистрах, в которых расфасовано масло.

Перепутать масла для автоматических коробок передач с обычными трансмиссионными довольно трудно – первые, как правило, окрашивают в красный цвет. Красным маслом (стандарт ATF) заправляют системы большинства автомобилей российских и мировых производителей.

Внутри этого стандарта – несколько категорий, определяющих качество жидкости. Первый, самый низший уровень, ATF А Suffix А – только минеральные масла. Второй – Dexron II D и Dexron II Е – и минеральные, и синтетические. Третий – Dexron III и Dexron III Plus – как правило, «синтетика».

В 1949 г. компания General Motors разработала специальную жидкость для автоматических трансмиссий – АТF-А, которая применялась во всех АКП, выпускаемых в мире. В 1957 г. спецификация была пересмотрена и получала название ТYРЕ А Suffix (ATF TASA). Одним из компонентов при производстве этих жидкостей является продукт животного происхождения, получаемый в результате переработки китов. В связи с возросшими объемами потребления масел и запретом охоты на китов были разработаны ATF полностью на минеральной, а позднее и на синтетической основах. В конце 1967 года General Motors ввело новую спецификацию Dexron В, позднее Dexron II, Dexron III и Dexron IV. Спецификации Dexron III и Dexron IV созданы с учетом требований к маслам для электронно-контролируемого сцепления автотрансформатора. Корпорацией General Motors также разработана и внедрена спецификация Allison C-4 (Allison – отделение General Motors по производству трансмиссий), определяющая требования к маслам, работающим в тяжелых условиях эксплуатации в грузовых автомобилях и внедорожной технике. Долгое время у компании Ford не было собственной ATF-спецификации, и фордовские инженеры использовали стандарт ATF-А. Только в 1959 г. компания разработала и внедрила фирменный стандарт М2С33-А/В. Наибольшее распространение получили жидкости стандарта ЕSW-M2C33-F(ATF-F). В 1961 г. Ford принял спецификацию M2C33-D, учитывающую новые требования по фрикционным свойствам, а в 80-х годах – спецификацию Меrсon. Масла, соответствующие спецификации Меrсon, максимально приближаются к маслам Dexron II, Dexron III и совместимы с ними. Основные различия между спецификациями компаний General Motors и Ford – разные требования к фрикционным характеристикам масел (у General Motors на первом месте плавность переключения передач, а у Ford – скорость их переключения). Развитие данных спецификаций представлено в таблице 35 [6].

Масла устаревших спецификаций до сих пор используются во многих европейских автомобилях, причем очень часто в качестве масел для механических коробок передач.

Таблица 35

Развитие спецификаций масел

 

Компания General Motors	Компания Ford
Год введения	Наименование спецификации	Год введения	Наименование спецификации
	TYPE A ATF TASA Dexron B Dexron II C Dexron II D Dexron II E Dexron III Dexron IV		М2С33-В М2С33-D М2С33-F SQM-2C9007A TYPE CJ TYPE M Merсon Merсon V

 

Большую часть требований современного парка АКПП для легковых автомобилей выполняют масла класса Dexron III. Масла этого класса совместимы между собой и зачастую применяются и в гидроусилителях руля. Кроме того, они применимы и в большинстве случаев, когда производитель АКПП требует применения жидкости Dexron II. Однако случается и такое, когда производитель АКПП требует только специальное масло либо только определенную жидкость и никакую другую (например, Dexron II-D), что указывается в сервисной книжке на автомобиль.

В автоматических трансмиссиях большинством производителей современных автомобилей рекомендованы масла, отвечающие требованиям спецификаций Dexron II, Dexron III и Merсon, которые, как правило, взаимозаменяемы и совместимы. Масла, отвечающие требованиям последних спецификаций, например Dexron III, могут быть использованы для доливки или замены в механизмах, где ранее применялись масла, соответствующие спецификации Dexron II, а в некоторых случаях и ATF-A. Обратная замена масел не допустима. Характеристики данных масел представлены в таблице 36 [6].

Для обеспечения качественных показателей масел и увеличения срока службы в их состав вводят соответствующие присадки.

Основные физико-химические и эксплуатационные свойства масел отечественного производства, используемых в гидромеханических передачах, представлены в таблице 37 [7–9].

 

Таблица 36

 

Типичные характеристики масел для АКП

 

 

Свойства	Dexron II	Dexron III	Allison C-4	Merсon
Кинематическая вязкость, мм^2/с, не менее: при 40ºС при 100ºС	37,7 8,1	Не нормир. –	Не нормир. –	– –
Температура вспышки,ºС, не ниже
Температура воспламенения,ºС, не выше				–
Коррозия медной пластины, баллы, не более			Отсутствие потемнения с отслаиванием
Защита от ржавления	Отсутствие видимого ржавления на испытуемых поверхностях
Испытания на износ (80ºС; 6,9 МПа): потеря массы, мг, не более			–

 

 

Таблица 37

Характеристика отечественных масел

 

Показатель	Марка масла (ОСТ 38.01434-87)
А (для гидромеханических и автоматических коробок передач)	Р (для гидроусилителя руля и гидрообъемных передач)
Вязкость кинематическая, мм^2/с, при температуре 100ºС 50ºС	7,8 20–30	3,8 12–14
Температура вспышки, ºС, не ниже
Температура застывания, ºС, не выше	–40	–45
Эксплуатация при температуре, ºС, не ниже	–30	–40
Содержание активных элементов, %: кальций фосфор цинк хлор сера Суммарное	0,15–0,18 – 0,08–0,11 – – 0,23–0,29	0,15–0,18 – 0,08–0,11 – – 0,23–0,29
Класс вязкости по SAE	75W	–
Группа свойств по API	GL-2	GL-2

 

В состав масла марки А входят нефтяная основа селективной очистки и загуститель. Масло марки Р готовят на базе веретенного масла АУ, без загустителя и депрессорной присадки.

Определение качества масел

 

В автохозяйствах чаще возникает потребность в определении качества не свежего, а работавшего масла. К простейшим способам, не требующим лабораторных условий, относится способ определения содержания в масле нерастворимых и растворимых примесей по масляному пятну. Для этого нужно иметь фильтровальную бумагу и глазную пипетку.

На белую фильтровальную бумагу наносится капля масла, которая, растекаясь, образует пятно. В отличие от пятна капли свежего масла пятно отработавшего масла имеет цвет темнее и не сплошное, а состоит из ядра и пояска. В ядре собираются нерастворимые в масле частицы (механические примеси), поэтому оно имеет более темный цвет, чем поясок. Чем ядро темнее, тем больше содержание механических примесей.

Растворимые примеси (органические кислоты, смолы и др.) распределяются по всему пятну и также в зависимости от их количества придают разную окраску пояску, поэтому о степени окисления масла судят по цвету пояска.

Масляное пятно со временем меняет свой цвет, поэтому делать по нему заключение необходимо сразу после того, как капля расплывется.

Рекомендуют оценивать качество масла по пятну его капли следующим образом. Если ядро имеет черный цвет (как капля туши на обычной бумаге) и его цвет не становится светлее после замены фильтра, то такое масло содержит большое количество механических примесей и его нужно менять. Масло с цветом ядра от светло-коричневого до темно-серого пригодно для дальнейшей эксплуатации.

Если поясок имеет коричневый или темно-коричневый цвет, то масло нужно менять, так как оно слишком окислилось. Масло с таким же цветом пояска, как у свежего, т. е. от белого до светло-желтого, а также со светло-коричневым пояском пригодно для дальнейшего использования.

По отношению диаметра всего пятна к диаметру ядра можно судить о моющей способности масла. Масла без моющих присадок имеют это отношение 3 и более, а самая высокая моющая способность у масел, имеющих отношение диаметров, равное 1, т.е. пятно не имеет ядра.

С известной условностью о загрязненности масла примесями можно судить по меткам на конце маслоуказателя. Для этого из картера прогретого двигателя быстро вынимают маслоуказатель и рассматривают на нем метки, покрытые слоем масла. Если метки хорошо видны, то на таком масле можно продолжать работу. Если же метки не видны, а фильтры исправны, то масло нужно менять.

Вода в масле может быть обнаружена отстаиванием в течение 2÷3 ч залитого в прозрачную посуду прогретого масла, по пузырькам водной эмульсии при сливе масла и нагревании масла в пробирке до 100÷105 °С. В последнем случае при наличии влаги масло будет вспениваться. Кроме того, пары воды, охлаждаясь, будут осаждаться мельчайшими капельками на холодных стенках верхней части пробирки.

Представление о количестве образовавшихся в двигателе осадков и необходимости промывки картера можно получить по их наличию на стенках клапанной коробки.

Качество свежих масел, поступающих в автохозяйство, контролируется, прежде всего, по паспорту. На основании данных последнего можно установить соответствие показателей физико-химических свойств масла, предусмотренных стандартом или техническими условиями.

Различить масла разных марок по таким их внешним признакам, как цвет и запах, – задача трудная, так как эти признаки не являются достаточно характерными. Поэтому необходимо внимательно следить, чтобы на таре были бы четко нанесены наименования хранящихся в ней масел.

Следует отметить, что трансмиссионные масла имеют черный цвет, кроме гипоидного, имеющего коричневую окраску.

Масла для двигателей, как правило, более светлые и их цвет в проходящем свете бывает от светлого до темно-коричневого [2, 3, 6].

Пластические смазки.

 

Пластичные (консистентные) смазки являются основным эксплуатационным материалом, как при изготовлении автомобиля, так и при его техническом обслуживании. Это вызвано тем, что число механизмов, узлов и деталей, смазываемых пластичными смазками (ступицы колес, подшипники, точки смазки шасси, рулевого управления, генераторы, системы зажигания, серводвигатели, кузова и др.), значительно больше, чем смазываемых маслами (двигатель, коробка передач, задний мост, картер руля). Таким образом, их применяют в узлах автомобиля, где трудно создать герметичность для жидкого масла и трудно защитить поверхности деталей от проникновения влаги, пыли и грязи.

Пластичные смазки по своим свойствам занимают промежуточное положение между маслами и твердыми смазками, т. е. они сочетают в себе свойства твердого тела и жидкости (при увеличении нагрузки или под действием температуры смазки деформируются и начинают течь, как обычные смазочные масла, но этот процесс является обратимым, т. е. после снятия нагрузки течение смазки прекращается и она вновь приобретает свойства твердого тела). Данные процессы обусловлены условиями работы пластичных смазок:

- открытые и негерметизированные узлы трения;

- узлы трения, где невозможна частая смена смазочных материалов, причем узлы трения труднодоступны;

- переменный скоростной режим эксплуатации автомобилей;

- резко изменяющийся температурный режим;

- вынужденный контакт узла трения (или поверхности) с влагой, пылью либо агрессивными средствами;

- герметизация подвижных уплотнений, сальников и резьбовых соединений;

- консервация автотранспортной техники и оборудования.

Исходя их назначения и условий работы пластичных смазок вытекает ряд предъявляемых к ним требований:

- разделять трущиеся детали прочной смазочной пленкой для уменьшения износов и потерь на трение;

- удерживаться в узлах трения, не вытекая из них;

- защищать трущиеся детали от попадания пыли, влаги и грязи;

- не вызывать коррозионного износа деталей;

- легко прокачиваться по смазочным каналам, не требуя для этого слишком больших давлений;

- не изменять длительное время своих свойств в процессе работы и хранения;

- обладать экономичностью и недефицитностью.