7.7 Масла для гидромеханических передач автомобилей

Поскольку гидромеханическая передача (ГМП) включает несколько разнохарактерных узлов - гидротрансформатор, шестеренную коробку передач, сложную систему автоматического управления - к маслу, работающему в ГМП, предъявляются более жесткие требования, чем к маслу для обычных механических коробок передач. Из-за отсутствия жесткой связи между двигателем и трансмиссией максимальные динамические нагрузки на трансмиссию у этих автомобилей меньше (по результатам испытаний - в 1,5-3 раза).

В ГМП масло выполняет различные функции. Рассмотрим основные из них: мощность, развиваемую двигателем, масло передает механическому редуктору; масло выполняет роль рабочей жидкости системы автоматического управления и смазывает узлы гидропередачи; во фрикционных муфтах и тормозах масло также является рабочей средой; в системе гидропередачи масло выполняет роль охлаждающей среды.

Особенности конструкции, а также наличие в ГМП различных по устройству и условиям работы агрегатов предъявляют к маслу жесткие, порой противоречивые требования (например, повышенная плотность и малая вязкость, малая вязкость и высокие противоизносные свойства, высокие противоизносные свойства и достаточно высокие фрикционные свойства).

Средняя температура масла в картере ГМП составляет 80-95°С, а в летний период при городском цикле движения – до 150°С. Это дает основание считать ГМП самым теплонапряженным из всех агрегатов трансмиссии автомобиля. В отличие от механической коробки температура масла в ГМП повышается главным образом за счет внутреннего трения (скорость течения масла в гидротрансформаторе значительна - 80-100 м/с). Кроме того, конструкция ГМП такова, что, если с двигателя снимается большая мощность, чем это необходимо для преодоления дорожного сопротивления, избыточная мощность расходуется на внутреннее трение масла, что еще больше повышает его температуру. Создание в гидротрансформаторе высокоскоростных потоков движения масла приводит к интенсивной аэрации, усиленному пенообразованию, что создает условия для повышения окисления масла.

Вязкость масла для ГМП является одним из наиболее важных его эксплуатационных показателей. Требования к вязкости масла обусловлены стремлением достигнуть наибольшего кпд гидротрансформатора, а также обеспечить надежную работу смазываемых деталей.

Чтобы обеспечить работу гидротрансформатора с более высоким кпд, масло должно быть наименее вязким. Так, повышение вязкости масла в связи с понижением его температуры с 90° до 30°С приводит к снижению к.п.д. гидротрансформатора в среднем на 5-7%. С другой стороны, для обеспечения наличия на поверхностях трения прочной масляной пленки, а также снижения утечек через уплотнительные устройства, масло должно быть относительно вязким.

Для получения наибольшего к.п.д., гидротрансмиссий рекомендуется применять масло вязкостью не выше 4-5 мм²/с при 100°С. Применение масла с минимально возможной вязкостью целесообразно еще и потому, что при этом обеспечиваются более низкие его температуры в гидропередаче за счет увеличения циркуляции и повышенной теплопроводности такого масла.

Другим важным эксплуатационным показателем масла для ГМП являются его противоизносные свойства. Большое разнообразие материалов пар трения в ГМП (сталь-сталь, сталь-металлокерамика и т.д.) затрудняет подбор масел и присадок к ним.

Трудность подбора присадок обусловлена тем, что одни присадки, снижая износ черных металлов, вызывают износ цветных металлов, другие наоборот. Кроме того, подбор присадок к маслам для ГМП затруднен требованием наличия определенных фрикционных свойств масла. Для нормальной работы фрикционных дисков сцепления масло должно обеспечивать повышенный коэффициент трения (от 0,1-0,2 до 0,16-0,18). При коэффициенте трения, меньшем 0,1, работа дисков сцепления сопровождается их пробуксовкой, а при коэффициенте трения, большем 0,18 - рывками. В обоих случаях это ведет к преждевременному выходу из строя фрикционных дисков.

Высокая рабочая температура масла в ГМП, непосредственный контакт с большим количеством воздуха в присутствии каталитически активных цветных металлов вызывают быстрое окисление масла в объеме, тонком слое и туманнообразном состоянии. Окисление масла, кроме его общего загрязнения и повышения содержания кислых продуктов, приводит к нарушению нормальной работы отдельных узлов гидропередачи (фрикционных дисков). На окисляемость масла в ГМП большое влияние оказывают конструктивные особенности агрегата, а также условия эксплуатации автомобиля. Так, например, езда в городской черте с частыми остановками и пониженными скоростями движения вызывает более быстрое окисление масла, чем езда по междугородным трассам.

Чтобы снизить интенсивность окисления масла и уменьшить отложения лака и шлама на деталях гидропередачи, к маслам добавляют противоокислительные и моющие присадки.

Поскольку детали ГМП изготовлены из разнообразных металлов и их сплавов, необходимо, чтобы коррозионная агрессивность масла к различным материалам была минимальной. Наиболее подвержены коррозии детали, изготовленные на основе цветных металлов. Для предотвращения коррозии деталей ГМП в масло добавляют противокоррозионные присадки. Кроме минимальной коррозионной агрессивности масла к металлам, оно не должно вредно действовать на резиновые уплотнительные устройства, т.е. не должно вызывать чрезмерного набухания или усадки резиновых деталей, приводящих к утечке масла. Допускается набухание резины от 1 до 6%.

Так как масло в ГМП является рабочим телом, передающим мощность, важно, чтобы в процессе работы оно сохраняло свою однородность, т.е. чтобы оно мало вспенивалось. Для этого добавляют противопенные присадки, которые могут быть двух типов: растворимые в масле и нерастворимые в масле. Для ГМП вырабатывается масло марки - А.

Следует также учитывать, что масло, кроме передачи мощности, обеспечения надежной смазки всех трущихся деталей и надежной работы фрикционов, должно также эффективно охлаждать детали трансмиссии и, следовательно, иметь как можно более высокую теплоемкость. Удельная теплоемкость масла для ГМП в диапазоне рабочих температур имеет значение 2,08-2,12 кДж/(кг·°С).