Эксперт Ойл
Введите название продукта:



Эксперт-ойл / Статьи / Трансмиссионные масла. Часть I
Главная страницаКарта сайтаe-mail

30.07.2012
Трансмиссионные масла. Часть I

1. Общие сведения

Трансмиссионное масло является компонентом машины, имеющим особое значение для зубчатых передач и трансмиссий. Во время работы машины масло входит в контакт с большинством узлов и деталей, встроенных в нее. Кроме основной функции смазки контактов скольжения и качения, масло также выполняет задачу охлаждения и отвода теплоты, образующейся в узлах трения и скольжения.
Сравнение расходов и затрат, связанных с производством или изготовлением таких элементов трансмиссии машины, как роликовые подшипники, зубчатые колеса, валы, уплотнения или коробки передач, показывают, что смазочное масло является компонентом трансмиссии, который может быть произведен относительно простым и недорогим способом. Однако для обеспечения надежной эксплуатации и долговечности машины подбор подходящего смазочного масла во время проектирования и строительства машин имеет не меньшее, а иногда и решающее значение, чем подбор узлов и деталей машины. Например, новый шарикоподшипник, аналогичный тому, что устанавливается в синхронном генераторе автомобиля, без смазки может проработать максимум четыре минуты. Шарикоподшипник такого же типа при работе в тех же условиях может проработать несколько часов, если в обойму подшипника ввести приблизительно 2 мл смазочного масла. Для смазки зубчатых передач и трансмиссий применяют различные типы смазочных масел, состоящих в основном из базовых масел и присадок, специально подобранных к базовому маслу с учетом области применения.
Перечисленные ниже базовые масла применяются не только в трансмиссионных маслах, но и во многих маслах другого назначения:
     • минеральные масла;
     • синтетические углеводороды (ПАО);
     • полиалкиленгликоли (гомополимеры);
     • сложные эфиры (экологически чистые масла, в основном на синтетической основе);
     • нафтеновые масла (рапсовое масло, касторовое масло).
Наряду с различными типами базовых масел, тип и количество присадок (выбор которых сильно зависит от базового масла) оказывает значительное влияние на функцию и срок службы трансмиссии.
     В принципе, любой тип имеющихся на рынке смазочных масел, включая моторные масла, можно использовать в любой зубчатой передаче и трансмиссии, обеспечив их функциональность. Однако также необходимо помнить и о рисках. Очень часто для смазки используются лучшие из смазочных масел, которые, однако, применяются без знания рабочих и окружающих условий, в чем и таится опасность. К рабочим условиям относятся периоды переключений и усилия, передаваемые трансмиссией, т. е. так называемые удельные нагрузки на каждый узел машины в результате операционной скорости и передаваемого крутящего момента. Работа трансмиссии вызывает фрикционные потери во всех контактах скольжения и качения, в результате которых узлы трения перегреваются. В этих случаях недостаточная или ненадлежащая смазка, часто в сочетании с неадекватным охлаждением точек фрикционного контакта, приводит к быстрому отказу системы.
     Чаще всего критериями отказа зубчатых передач и трансмиссий являются:
     • экстремальный абразивный износ;
     • преждевременная утрата стойкости к износу, усталость узлов и деталей;
     • заедания и царапины на фрикционных контактах.
Выбор смазочного масла, не адаптированного к соответствующим конструкциям узлов, к рабочим и окружающим условиям эксплуатации зубчатых передач и трансмиссий, может в случае раннего отказа машины привести к максимальным последующим повреждениям, вплоть до отказа всей системы. В большинстве случаев это является результатом попытки сэкономить за счет использования сравнительно дешевых смазочных материалов. Этот пример наглядно показывает значение смазочного масла как неотъемлемого элемента современных зубчатых передач и трансмиссий.

2. Требования к трансмиссионным смазочным маслам

Во многих областях конструирования машин передача крутящего момента играет решающую роль. На рис. 1 и 2 дан общий обзор различных типов трансмиссий, применяемых в настоящее время.
Каждый отдельный нижеупомянутый тип передачи крутящего момента выдвигает индивидуальные требования к смазочному маслу, которые должны быть удовлетворены для надежной эксплуатации машин и технологических установок. Так, высоконагруженное масло в гипоидных зубчатых передачах должно обладать высокой окислительной стабильностью вместе с очень хорошими противозадирными и противоизносными (несущими) свойствами из-за высоких нагрузок в зацеплениях зубьев. В то же время для образования несущей и решающей пленки с толщиной, достаточной для нормальной смазки и охлаждения контактов скольжения и качения в гипоидных передачах, требуется смазочное масло с адекватно высокой вязкостью при рабочих температурах.
 

Зубчатые передачи с постоянным передаточным отношением

Зубчатые передачи с переменным передаточным отношением

     С другой стороны, смазочные масла, применяемые в гидродинамических зубчатых передачах, например в гидротрансформаторах, гидродинамических мокрых муфтах сцепления, демпферах и т. п., не обязательно должны обладать хорошими противозадирными свойствами. Однако они должны иметь высокую окислительную стабильность. Из-за зависящих от вязкости потерь смазочные масла, применяемые в гидродинамических зубчатых передачах, должны обладать явно меньшей вязкостью при рабочей температуре в сравнении с маслами, применяемыми в гипоидных зубчатых передачах.
     Вышеупомянутые типы зубчатых передач применяются в конструкциях машин и технологических установок с переменными сроками экспозиции. Требования, предъявляемые к таким зубчатым передачам, следует рассматривать в масштабах отрасли промышленности, где срок службы и интервалы между заменами масла строго регламентированы. На рис. 3 представлены сроки службы машин, применяемых в большинстве отраслей промышленности, использующих зубчатые передачи для передачи крутящего момента.
 

Сроки службы смазочных масел для зубчатых передач


Из этого рисунка видны различия в требуемых сроках службы: от 100 до 500 рабочих часов для зубчатых передач в бытовой технике и более чем 100 000 ч для зубчатых передач, применяемых в бумагоделательных машинах.
     Теплообразование в зубчатой передаче приводит к выделению тепла и повышению температуры маслосборника и в масляном баке. Это имеет большое значение для срока службы масла, так как высокая температура ускоряет процессы старения, и, следовательно, может привести к сокращению срока службы. Теплообразование и, следовательно, температура масла зависят от типа зубчатой передачи, передаваемого крутящего момента, удельной нагрузки, периодов переключения — непрерывной или прерывистой работы — и от окружающих условий: применения зубчатых передач в теплых или холодных климатических условиях, на мобильных или стационарных установках.
     Зубчатые передачи, нуждающиеся в увеличенных сроках службы, например на бумагоделательных машинах или прессах, имеют установленные сроки замены масла в зависимости от механических и термических условий и от рекомендаций производителей. Если предположить, что средняя температура маслосборника в таких трансмиссиях составляет приблизительно 90 °С, то в этом случае масло следует менять через каждые 25 000 ч работы. Повышение температуры маслосборника на 10 °К ведет к 50%-ному сокращению срока службы, тогда как снижение температуры на эту же величину вдвое увеличивает срок службы масла в целом.
     Для современных зубчатых передач требуются масла с короткими или средними сроками службы. Они используются, например, в легковых автомобилях или мобильных гидравлических системах с одноразовой заправкой на весь срок службы. Температуры в маслосборниках этих трансмиссий часто поднимаются до 130 °С, поэтому для таких зубчатых передач рекомендуются синтетические масла. Например, для этих передач пригодны такие синтетические масла, как полиалкиленгликоли, гликоли или синтетические углеводороды, снижающие фрикционные потери и, следовательно, температуру трансмиссий. В общем срок службы и, следовательно, сроки смены синтетических масел в три раза больше, чем у минеральных масел. Однако на настоящий момент цены на синтетические масла тоже в три раза выше, чем на минеральные.
     В соответствии с долями рынка мобильных и стационарных зубчатых передач они разделяются на зубчатые передачи индустриального и автомобильного назначения, что показано на рис. 3. В отношении потребителя трансмиссионных масел для бытовой и рабочей техники следует иметь в виду, что их роль минимальна, поэтому требуемые сроки службы сравнительно коротки. В большинстве случаев эти машины смазывают не маслом, а пластичной смазкой.

 3. Трибология зубчатых передач

Существуют значительные различия между трибологией зубчатых передач, с одной стороны, и трибологией радиальных и роликовых подшипников — с другой, потому что условия смазки, характеризующие контакты скольжения и качения в зубчатых колесах, отличаются от условий в радиальных и роликовых подшипниках. Как показано на рис. 4, условия смазки в зубчатых контактах самые трудные. Поэтому основные требования к смазочному маслу для зубчатых передач являются элементом особого внимания.

Условия смазки в зубчатых контактах. Схематическое изображение сужения зазора.

3.1. Условия трения в различных типах зубчатых передач

3.1.1. Зубчатые колеса
Зубчатые колеса различаются по типам их зацепления, которые часто встречаются в зубчатых передачах в смешанной форме. В принципе, различные типы зацепления или размещений зубчатых колес и осей в зубчатых передачах имеют решающее значение для классификации зубчатых передач (что видно из сравнения рис. 1 и 2). На рис. 5 схематически показаны типы зубчатых передач, применяемых в настоящее время.

3.1.2. Условия нагрузок и скоростей во время зубчатого зацепления
Различные типы зубчатых передач, показанные на рис. 5, отвечают требованиям закона зубчатого зацепления. Каждый тип зубчатой передачи ограничен максимальным передаточным крутящим моментом в соответствии со своими специфическими различными геометрическими отношениями и рабочими условиями. Этот максимальный передаточный крутящий момент является результатом максимально допустимой нагрузки на ножки зубьев, создающей базу для максимального передаточного крутящего момента, с одной стороны, и отношения скоростей качения и скольжения в зубчатом зацеплении, ведущего к максимально передаваемой скорости вращения зубчатой передачи, с другой стороны. Произведением максимального передаточного крутящего момента и скорости вращения является максимальная передаваемая мощность зубчатой передачи.
 

Геликоидальная косозубая передача с внешним зацеплением  Прямозубая цилиндрическая передача с внутренним зацеплением
Гипоидная зубчатая передача
Коническая зубчатая передача
Геликоидальная перекрестно-осевая зубчатая передача
Цилиндрическая червячная зубчатая передача

         Рис.5. Различные типы зубчатых передач.

     Таким образом, ключевыми факторами являются давление в контакте скольжения и качения, удельная нагрузка в контакте зубчатого зацепления и фактическое отношение скоростей скольжения в зубчатом зацеплении. Распределение этих факторов во время зубчатого зацепления на цилиндрической прямозубой передаче с нескорректированными профилями показано на рис. 6 — на испытательной зубчатой передаче типа GC, применяемой в испытании на микропиттинг. В принципе, рис. 6 может быть перенесен на любой другой тип зубчатой передачи в соответствии с рис. 5.
     Нагрузка и поверхностная скорость на ножках зубьев характеризуются постоянным изменением условий вдоль всей линии зацепления зубьев. Сумма нормальных скоростей зубьев равна фактической гидродинамической скорости V. Разность скорости скольжения ножек зубьев равна фактической скорости скольжения Vg. Вместе с локальным фактическим контактным давлением или так называемым контактным давлением скольжения качения эта скорость скольжения приводит к фрикционным потерям, тангенциально к ножке зуба и, следовательно, к повышению температуры в контакте скольжения и качения. Только в полюсе зацепления контакта С, как показано на рис. 6, можно наблюдать чистое движение качения без скорости скольжения во всем зацеплении зубьев в этой точке.

Распределение нагрузки и скорости в зубчатом контакте

3.1.3. Распределение статистических и динамических нагрузок в зубчатом зацеплении

     Судя по зубчатому контакту, показанному на рис. 6, можно предположить распределение статистической нагрузки вдоль линии зацепления. В зоне единичного зубчатого зацепления вся нагрузка передается через одну пару зубчатых колес, тогда как в зоне зацепления двух зубьев передача нагрузки обеспечивается двумя парами зубчатых колес. Благодаря упругости зубьев переход от двойного зацепления к единичному и обратно происходит не скачкообразно, а приблизительно линейно.
     Зубчатое зацепление представляет собой вибрирующую систему, которая в зависимости от геометрии и рабочей зоны обнаруживает распределение динамической нагрузки, отличающееся, а иногда немного превосходящее распределение статистической нагрузки, как показано на рис. 10.7.

Распределение динамической нагрузки во время зацепления зубьев

     В этой вибрирующей системе смазочное масло оказывает абсорбирующий эффект, для чего особенно важна вязкость смазочного масла. В этом контексте следует напомнить, что чем больше абсорбция в зубчатом зацеплении, которое, например, достигнуто благодаря применению смазочного масла с более высокой вязкостью, тем выше уровень снижения шума при работе зубчатой передачи при одновременной конверсии поглощенной энергии в тепловую энергию и, в результате, тем выше поверхностная температура в зоне зацепления и в зубчатой передаче.

3.1.4. Образование смазочной пленки в зоне зацепления зубьев
При известных данных, таких как локальная геометрия, нагрузка и скорость в зубчатом контакте вдоль ножек зубьев в зоне зацепления, можно получить характеристику давления по Герцу как решающую механическую нормальную силу для несмазываемого контакта скольжения качения в каждой точке зацепления зубьев (что можно сравнить с рис. 6). Если в высоконагруженном зубчатом контакте образовалась разделяющая эластогидродинамическая пленка, то можно предположить, что давление, температура и распределение смазочного масла будут соответствовать показанному на рис. 8.
 

Распределение давления, температуры и толщины ссмазочной пленки вэластогидродинамическом контакте

     Важным фактором для оценки риска правильности выбора смазочного материала и условий смазки является минимальная толщина смазочной пленки. Во избежание контакта металлических поверхностей ножек зубьев и для отвода тепла, образовавшегося в зоне контакта, за счет трения и абсорбции необходимо наличие смазочной пленки минимально достаточной толщины. По минимальной толщине смазочной пленки, можно оценить текущее состояние зубчатого контакта. Нестационарное состояние контакта качения-скольжения является причиной различных условий смазывания в каждой точке контакта на линии зацепления зубьев.
     В полюсе зубчатого зацепления С, где аналогично роликовому подшипнику происходит чистый спад движения или движение качения без скольжения, могут быть оценены относительно оптимальные условия смазки. Условия смазки во время зацепления и выхода зубьев из зацепления, однако, менее благоприятны по причине относительно высоких значений скорости скольжения.
     Еще одним фактором, негативно влияющим на образование смазочной пленки в зубчатом контакте, является сбрасывание смазочной пленки головкой зуба зацепленного зубчатого колеса при каждом новом зацеплении. Геометрия головки зуба в зацеплении (для сравнения, 3.2, рис. 12) представляет собой особый интерес. Смазочная пленка должна быть регенерирована на этой головке зуба с каждым новым зацеплением и разрываться с каждым выводом зубьев из зацепления. Таким образом, зубчатый контакт характеризуется прерывистыми условиями, которые в общем ухудшают условия образования смазочных пленок. Случается, что зубчатая передача характеризуется геометрией зубчатого зацепления как более неблагоприятная с точки зрения смазки из-за относительно высоких долей скоростей скольжения вдоль линии зацепления в зубчатых передачах этого типа (например,в гипоидной или цилиндрической червячной зубчатой передаче). В таком случае эти зубчатые передачи подвергаются значительно большим фрикционным потерям и более высоким контактным температурам при скольжении-качении, чем простые цилиндрические зубчатые передачи с сопоставимой или эквивалентной характеристикой с относительно низкими долями скоростей скольжения.
     Во время работы гипоидные и цилиндрические зубчатые передачи, по сравнению с цилиндрическими прямозубыми передачами, обнаруживают более быстрое повышение температуры, что коррелирует с более высокими температурами в маслосборнике. Это приводит к понижению уровня эффективности зубчатой передачи и выдвигает требования по разработке специальных масел для зубчатых передач этих типов.
Например, в гипоидных передачах они требуют повышения несущей (противоизносной) способности смазочного масла, тогда как для червячных зубчатых передач смазочные масла с низкими коэффициентами трения оказывают положительное влияние на защиту зубчатого зацепления и срок службы зубчатой передачи.

3.1.5. Условия смазки
Детальному соблюдению и оценке условий смазки в зубчатых контактах необходимо уделить пристальное внимание уже на стадии проектирования зубчатых передач во избежание повреждения зубьев и обеспечения долговечной и бесперебойной функциональной работы зубчатой передачи.
     В зависимости от локальной силы, контактного давления, температуры и с учетом стоимости материала зубчатых колес и смазочного масла, рассчитывается толщина смазочной пленки по всей линии зацепления в зубчатой передаче. Это вычисление включает в себя вычисление толщины смазочной пленки, динамической вязкости смазочного материала и коэффициента давления α (2000 атм) при массовой температуре поверхности зубчатых колес. По мнению специалистов, упомянутая процедура позволяет получать полезную информацию о фактической толщине смазочной пленки в зубчатом контакте. Пользуясь этим методом, теперь, как правило, концентрируют внимание на полюсе зацепления С. Благодаря быстрой разработке и с помощью современных эксплуатационных средств обработки данных более сложная оценка зубчатого зацепления является лишь делом времени и уже сегодня разработан стендовый метод.
     Конкретные условия смазки в зубчатом контакте определяются исходя из фактической величины шероховатости ножек зубьев, удельную толщину пленки рассчитывают по уравнению:.
 

 

λ=hmin/Rα=2hmin/(Rα1+Rα2)


где λ — удельная толщина пленки, hmin— минимальная толщина пленки, a Rα1— среднеарифметическая шероховатость ножек поверхности зубьев ведущей шестерни пары (Rα1) и колеса (Rα2).
     Во многих исследованиях удельная толщина использовалась как ориентировочная величина для качественной оценки вероятности отказа ножек зубьев. На основании многочисленных наблюдений условия смазки подразделяются на два режима:

Удельная толщина пленки λ > 2
Поверхности ножек зубьев обычно разделены гидро- или эластогидродинамической смазочной пленкой достаточной толщины. Вязкость смазочного масла является важнейшим свойством. В долгосрочной эксплуатации происходит лишь незначительный износ. Повреждений поверхности не ожидается.

Удельная толщина пленки λ < 0,7 (граничное значение)
Многие индустриальные зубчатые передачи эксплуатируются в режиме, который также называют режимом граничной смазки. Падение ниже критических значений увеличивает риск повреждения поверхности и граничного износа. В этом режиме правильный выбор смазочного масла в сочетании с соответствующими присадками к нему приобретает особенное значение.
     На рис. 9 показаны условия смазки в зубчатом контакте. Если в зубчатом контакте достигнута граничная смазка, то во избежание повреждения поверхность ножек зубьев должна быть защищена от непосредственного контакта типа металл-металл.

Условия смазки в зубчатом контакте. Режимы смазки маслами с присадками.
 

При весьма большой толщине пленки (λ > 2) эффект вязкости смазочного масла достаточен. В низкоскоростных зубчатых передачах в сочетании с низкими температурами в маслосборниках и малыми окружными скоростями условия при граничной смазке улучшились при применении полярных масляных соединений жирных кислот или твердых частиц (дисульфида молибдена, графита и т. д.). Благодаря малой скорости эти соединения могут образовывать физические слои на поверхностях и создавать перманентную защиту от износа.
     В высокоскоростных зубчатых передачах со сравнительно высокими температурами в маслосборнике и высокой окружной скоростью противозадирные присадки улучшают смазочный эффект в условиях граничной смазки (λ < 0,7). В зависимости от температуры поверхности контакта противозадирные присадки вступают в химическую реакцию с поверхностью контакта зубьев. Эта реакция приводит к образованию мыл металлов, которые служат скользящим слоем, предотвращая контакт металлов и снижая нагрев.

3.2. Специфические отказы зубчатых передач и трансмиссий

При проектировании зубчатых передач следует прежде всего обеспечить достаточными объемами смазочных масел во всех режимах эксплуатации все контактные точки скольжения-качения и особенно зацепления. Если это требование выполнено, то при малонагруженных режимах эксплуатации серьезных отказов в зубчатых передачах обычно не происходит (за исключением коррозии и т. п.). Отказы в зубчатых передачах всегда являются результатом чрезмерных нагрузок, т. е. слишком высоких локальных нагрузок на соответствующую комбинацию материал-смазочное масло. При конструировании зубчатых передач прежде всего следует рассмотреть ограничения конструкционных материалов, включая материал зубчатых колес. В краткосрочной перспективе правильный подбор смазочного материала может помочь избежать повреждения зацеплений и других компонентов в случае, если они ненадлежащим образом скоординированы с материалами и условиями эксплуатации.
     Повреждения зубчатых колес из-за плохого подбора смазочного материала делят на три категории (табл. 1).

 

 Таблица 1. Характеристики повреждений зубчатых передач

  Повреждения  Характеристики
 Износ   Непрерывный износ
 Образование царапин и задиров   Внезапные контакты типа металл—металл
 Усталость (металла)  Микропиттинг и питтинг (точечная коррозия)


3.2.1. Износ
Непрерывный износ преимущественно наблюдается при низких окружающих скоростях и при смешанной или граничной смазке. Стандартизованного расчета износа пока не существует.
На рис. 10 показан пример ножки зуба с типичными характеристиками износа. Закрученная форма ножки зуба свидетельствует о микропиттинге в зонах вершины и основания зуба, непрерывный износ повреждает зубчатое колесо до среднего сектора ножки зуба.

 

Ножка зуба с типичным износом (PT-C тип, испытание на питтинг)

     На снижение износа зубчатых передач значительное влияние может оказать закалка зубчатых колес и правильный подбор соответствующего смазочного материала. В частности, нитрированные зубчатые колеса обладают самой высокой стойкостью к износу, тогда как шестерни зубчатых пар с упроченной поверхностью и шестерни, подвергнутые термической закалке резким охлаждением, а также закалке с отпуском, характеризуются очень высокой степенью износа при аналогичных условиях эксплуатации.
Высоковязкие смазочные масла, содержащие противоизносные, так называемые AW присадки, положительно влияют на несущую способность зубчатых пар.

3.2.2. Образование царапин и задиров
Образование царапин и задиров на ножках зубьев наблюдается преимущественно при использовании окружных скоростей от средних до высоких и в зацеплениях шестерен с упрочненной поверхностью. Контактные поверхности свариваются на короткое время. Высокая скорость взаимного скольжения контактных поверхностей мгновенно разрушает эти сварные соединения, вызывая типичные явления образования царапин и задиров (рис. 11).
 

Ножка зуба с типичным повреждением вследствие заедания (А-тип, испытание на заедание)

Поэтому такого рода повреждения всегда наблюдаются в зонах сцепления ножек, часто на вершинах и основаниях зубьев, где скорости скольжения очень высоки (в сравнении с рис. 6). Образование царапин — это внезапное повреждение, которое может быть вызвано даже единственной перегрузкой. Внезапное образование царапин может привести к полному разрушению ножек зубьев.
     Поверхности недавно изготовленных зубчатых колес без приработки экстремально подвержены образованию царапин. Опыт показывает, что нагрузочная противозадирная способность зубчатых колес без приработки составляет лишь 20% от нагрузочной способности зубчатых колес с хорошо приработанными поверхностями. Путем введения в смазочное масло соответствующих противозадирных (ЕР) присадок, несущая (противозадирная) способность зубчатой передачи может быть увеличена в пять и более раз.
     Как показано на рис. 12, смешанное повреждение в виде износа и заедания может произойти во время зацепления вершин зубьев. Это явление чаще всего наблюдается в слишком высоконагруженных зубчатых зацеплениях с нескорректированными профилями.

Смешанное повреждение в виде износа и заедания во время зацепления вершин зубьев (А10-тип, испытание на истирание при высоком EP)

3.2.3. Микропиттинг (микроточечная коррозия)
Микропиттинг на ножках зубьев можно наблюдать в зубчатых зацеплениях с упроченной поверхностью практически во всех диапазонах скоростей. Ножки зубьев с шероховатыми поверхностями особенно подвержены микропиттингу. Микропиттинг развивается главным образом в зоне отрицательных скоростей скольжения или напряжения, развивающегося при трении ниже начальной окружности в виде повреждения вследствие усталости металла. В этом случае это приводит к образованию микроскопически маленьких усталостных трещин. При продолжительном повреждении эти первые микротрещины приводят к отклонениям формы профилей на ножках зубьев. В конечном итоге это способствует усиленному динамическому и последующим видам повреждения (питтингу износу, образованию трещин на зубьях).
На рис. 13 показана ножка зуба, пораженная микропиттингом.

Повреждение ножек зубьев зубчатого колеса вследствие микропиттинга (PT-C тип, испытание на питтинг)

Смазочное масло, удовлетворяющее требованиям относительно влияния на микропиттинг, должно иметь достаточно высокую вязкость и соответствующую систему присадок. При выборе необходимой системы присадок рабочая вязкость или температура зубчатой передачи имеет первостепенное значение.
     Опыт показывает, что некоторые системы присадок к смазочным маслам, например при температуре трансмиссионного масла в маслосборнике 90 °С, обладают очень высокой стойкостью к микропиттингу и очень низкой стойкостью при температуре масла в маслосборнике 60 или 120 °С.
     Это необходимо учитывать при выборе соответствующего смазочного материала. Методы испытания помогают выбрать нужное масло. Определение несущей способности смазочного масла, т. е. его способности предотвращать микропиттинг, осуществляется с помощью методов испытания.

3.2.4 Питтинг (точечная коррозия)
Поражение питтингом — это усталостное явление, наблюдаемое как на подвергнутых закалке и отпуску зубчатых зацеплениях, так и на зубчатых передачах с упрочненной поверхностью для всех типов зубчатых передач и во всех диапазонах окружных скоростей.
     В зубчатых зацеплениях с упрочненной поверхностью питтингом обычно бывает поражены только несколько или (чаще) даже одна ножка (рис. 14). На остальных ножках зубьев не видно никаких признаков повреждения. В отличие от зубчатых зацеплений с упроченной поверхностью зубчатые передачи, подверженные закалке и отпуску, очень часто бывают поражены питтингом, равномерно распределенным по всей ширине зуба, а также по всем ножкам зубьев по периметру (рис. 15).
     Питтинг наблюдается преимущественно на центрах ножек зубьев на высоте делительной окружности зубчатого колеса, т. е. в зоне самой высокой нагрузки (единично-зубные) зацепления или самых больших амплитуд циклов напряжений. Здесь материал быстрее всего устает.
     Твердость материала зубчатых колес и циклы напряжений, которые этот материал должен выдержать при испытании на усталость, долговременно и перманентно, служат базой для долгосрочного и перманентного проектирования зубчатых передач. Исследования показали, что в принципе возможно влияние смазочного материала на повышение стойкости к питтингу.
В общем, повышение вязкости смазочного материала продлевает срок службы зубчатых передач. Однако не всегда возможно и целесообразно увеличивать вязкость масла в зубчатой передаче (более высокие вихревые потери).
 

Питтинг назубчатом колесе с упрочненной поверхностью(PT-C тип, испытание на питтинг)

Питтинг на зубчатом колесе, подвергнутом закалке и отпуску

В настоящее время наблюдается тенденция к применению маловязких масел, особенно для трансмиссионных масел легковых и грузовых автомобилей.
Результаты исследований показывают, что на рынке имеются системы присадок к смазочным маслам, прежде всего к маловязким маслам (жидкости для автоматических трансмиссий — ATF), которые положительно влияют на повышение стойкости зубчатых передач по отношению к питтинговым нагрузкам.

3.2.5. Растрескивание зубьев
Вплоть до настоящего времени растрескивание зубьев было обосновано исключительно механизмами разрыва, зависящими от качества материала (стали), из которого изготовлена зубчатая передача. Трибология не оказывает непосредственного влияния на растрескивание зубьев. Это явление упоминается здесь лишь для общего сведения. Однако косвенно смазочный материал тоже может способствовать образованию трещин на зубьях. Например, перегрев зубчатой передачи или смазочного масла (ускоренное старение масла) может привести к нарушению смазочного слоя или к чему-то подобному. Тогда изменения в структуре металла зубчатой передачи вследствие перегрева рано или поздно приведут к образованию трещин. Трещины образуются также в зубьях, которые ранее были поражены микропиттингом.



Роман Маслов.
По материалам зарубежных изданий.

Адрес: г. Москва, дер. Старосырово, Симферопольское шоссе д.20 стр. 1 (Щербинская нефтебаза 11 км. от МКАД)
Телефон: (495)77-11-093, E-mail: info@expert-oil.com