Трансмиссионное масло: в чем особенности

Масло для трансмиссии

Эта жидкость необходима для смазывания различных механизмов: коробки передач, раздаточной коробки, рулевого механизма, редукторов. Она так же, как и моторная, должна меняться через оговоренный автопроизводителем регламентированный период.

Отличие лишь в том, что интервал замены в данном случае существенно больше, что определяется отсутствием ряда негативно влияющих факторов: высоких температур, продуктов сгорания и т.д.

Условия, при которых эксплуатируется трансмиссионная жидкость, отличаются от условий работы моторного масла. Она не контактирует с горячей поверхностью камеры сгорания мотора и с продуктами сгорания топлива. Но работа масла осуществляется при значительных скоростях скольжения сопряженных узлов и повышенном контактном давлении.

Основные требования к таким смазкам: хорошие противоизносные и противозадирные характеристики. Они должны подавлять вибрации, снижать уровень шума и смягчать ударные нагрузки. Именно эти качества относятся к основным, если речь идет о трансмиссионном масле.

Состав подбирается таким образом, чтобы при высоких давлениях и температуре могла образовываться пленка, которая предохраняет металлические детали от схватывания при контакте и задирания микроскопических неровностей.

Остальные свойства, которые требуются от смазки, идентичны тем, которыми обладает моторный аналог: стабильность, способность уменьшать коэффициент трения, снижать износ деталей, отводить тепло, выводить продукты износа, предохранять от появления ржавчины.

Трансмиссионное масло, в точности, как и масло для двигателя, классифицируется по вязкости, видам и назначению.

По виду трансмиссионное масло может быть, как и для ДВС, минеральным, полусинтетическим и синтетическим. Для улучшения эксплуатационных характеристик используются аналогичные применяющимся в обычных моторных смазках присадки, но немного в других пропорциях.

Однако в дополнение к ним вводятся специальные компоненты, позволяющие обеспечить функционирование механизма в условиях большой нагрузки на детали и значительного продольного скольжения.

На сегодняшний день основными стандартами для классификации масла считаются API, SAE и отечественный ГОСТ.

Примерное соответствие масла, классифицирующегося различными способами, представлено на фото.

Сегодня единой классификации трансмиссионных смазок, так же, как и моторных, не существует. Однако в последнее время в европейских странах все большим авторитетом у изготовителей масла пользуется стандарт ZF TE-ML.

Его разработала компания Zahnradfabrik Friedrichshafen, производящая двигатели и коробки передач для автомобилей. В соответствии с этой классификацией используется маркировка ZF TE-ML (01…14), которая предназначена для описания классов вязкости, видов и качественных показателей масла.

Масло для механической коробки и АКПП отличается. Смазочная жидкость для автоматической трансмиссии маркируется аббревиатурой ATF. Индекс в маркировке указывает на класс масла (чем больше данная цифра, тем выше класс продукта).

В отличие от масла для обычной трансмиссии, такая смазка служит рабочей жидкостью в гидросистеме управления, она смазывает и отводит тепло от фрикционных элементов.

Важно! Некоторые производители (например, немецкие) рекомендуют заливать в ручные КПП масло, предназначенное для автоматической коробки. Масло для автоматических трансмиссий и вариаторов необходимо подбирать строго по допускам производителя

Иначе может произойти преждевременный выход из строя механизма АКПП

Масло для автоматических трансмиссий и вариаторов необходимо подбирать строго по допускам производителя. Иначе может произойти преждевременный выход из строя механизма АКПП.

Смешивать разные виды масел для коробки передач также нельзя. В противном случае можно добиться вспенивания жидкости и получения осадка в виде твердых отложений. Особенно губителен такой эксперимент будет для АКПП, где печальные последствия станут заметны уже через сто километров пробега.

Виды трансмиссионных масел

На современном рынке ТМ особенно заметно сокращение выпуска старых проверенных марок, таких как АК–15, Тап–15В, ТС–14,5 и др. Объясняется это снижением числа старых автомобилей. На смену им приходят современные скоростные модели, требующие особого подхода к обслуживанию ходовых узлов.

Существенно изменилось устройство главной передачи, коробки переключения скоростей, рулевого управления. Появление автоматической трансмиссии кардинально изменило представление о ТМ.

Для ее эксплуатации понадобились масла с низким коэффициентом вязкости и дополнительным комплексом модифицирующих присадок. В обиходе стали появляться специальные масляные жидкости, получившие название – Automatic Transmission Fluid (ATF).

Все эти новшества заставили разработчиков искать новые подходы к проектированию составов трансмиссионных масел. Для разных типов автомобилей смазочные жидкости могут отличаться своим химическим составом и разными эксплуатационными характеристиками.

Поэтому при покупке масла для трансмиссии нужно учитывать индивидуальные особенности конструкции, и под каждую модель агрегата выбирать смазку в строгом соответствии рекомендациям завода изготовителя.

Присадки

Трансмиссионные составы без модифицирующих присадок не отвечают современным условиям эксплуатации и применяются редко. Они сохраняются лишь для обслуживания узлов и механизмов, работающих на малых оборотах с небольшими механическими нагрузками. Температура масла в этих агрегатах не должна превышать 50–70°C.

Новые смазки – это сложные композитные системы, включающие в себя многокомпонентные добавки и вязкие основы с высокими температурными характеристиками.

Модификаторы трансмиссионных масел должны иметь следующие свойства:

• хорошую растворимость в базовых смесях при любых температурных режимах эксплуатации;
• обладать высокой химической и адсорбционной активностью;
• не растворяться в воде и не поддаваться гидролизу;
• не испаряться из масел в процессе работы двигателя;
• не способствовать коррозии металлических поверхностей;
• не оказывать негативного воздействия на резиновые и полимерные изделия.

Основная часть применяемых модифицирующих присадок – это противоизносные и противозадирные компоненты (5–7%). Часто применяют противопенные и антиокислительные добавки, депрессоры.

Совсем недавно в трансмиссионные жидкости стали вводить антифрикционные модификаторы в виде дисульфида молибдена или высокотемпературных графитовых суспензий. Эти присадки понижают коэффициент трения, уменьшают тепловыделение и повышают выносливость трансмиссий.

Смазывающие свойства трансмиссионного масла

Как я уже писал в начале статьи, главная функция моторного – это снижение износа деталей и предотвращение задира на них. Это и называется смазывающей способностью масла. Из статьи о свойствах моторного масла мы помним, что эта способность напрямую зависит от вязкости.

Чем выше вязкость, тем лучше смазывание. Это справедливо для гидродинамического режима трения, то есть там, где отсутствует непосредственный контакт металлических поверхностей. Однако в трансмиссии гораздо чаще, чем в двигателе, возникают смешанный и граничный режимы трения, при которых металл деталей входит в непосредственный контакт при высокой температуре и большой нагрузке. В этом случае детали предохраняют противоизносные и противозадирные присадки, в качестве которых используются содержащие серу и фосфор соединения.

Вкратце механизм их действия таков: при взаимодействии двух деталей (например, шестерёнок) с высокой нагрузкой в зоне микроконтакта возрастает температура, порой до порога плавления металла. В этот момент вещество присадки вступает в химическую реакцию с металлом поверхности, образуя так называемые модифицированные слои (или «эвтектические смеси») с меньшим напряжением сдвига. Сродни тонкой наледи вместо микролужи на асфальте после заморозков. Такая «наледь» может и сдвинуться вслед за контактирующей поверхностью, которая «проскользит» по ней без вреда для деталей (особенно если учесть, что такие зоны образуются на обеих соприкасающихся деталях). И даже если этот модифицированные слой разрушится, то в момент следующего напряжённого контакта он образуется вновь, и так далее, до полного срабатывания противозадирной присадки.

Таков механизм действия противозадирных и противоизносных присадок в трансмиссионном масле. В этих условиях вязкость не имеет особого значения для достижения защитного эффекта, однако при малой вязкости слой масла может быть слишком тонким, соответственно, в нём будет недостаточно этих присадок. Поэтому в маловязких маслах концентрацию серо-фосфорсодержащих присадок увеличивают примерно в полтора раза.

Почему так важно обращать внимание на класс вязкости трансмиссионного масла

Чтобы все механизмы трансмиссии беспроблемно работали, нужна определенная вязкость трансмиссионного масла. На величину данного параметра влияют температурные условия, при которых используется автотранспорт. Чем больше вязкость, тем прочнее масляная пленка, которая важна при эксплуатации в жаркое время. Однако в то же время происходит увеличение энергозатрат на процесс внутреннего трения. Низкий уровень вязкости дает обратную картину. Пониженная вязкость трансмиссионного масла при минусовых температурах способствует высоким пусковым характеристикам автомобиля. Вот почему существует большой ассортимент данных средств в продаже.

Температурно–вязкостные характеристики определяет специальный индекс (обозначается ИВ), на который стоит обратить особое внимание. Данный показатель должен быть достаточно высоким

Повышенный индекс вязкости имеет трансмиссионное масло следующих брендов: Total, Elf, Shell, «Лукойл», Castrol, Mobil, G-Energy, ZIC, «Газпромнефть», Liqui Moly, Idemitsu, General Motors, Nissan, Mitsubishi.

Чтобы повысить индекс вязкости смазочного состава, в него включаются специальные загущающие присадки (полимеры и сополимеры). В результате получаются смазочные смеси, имеющие хорошие низкотемпературные характеристики.

Трансмиссионные смазывающие жидкости обладают разной основой и подразделяются на группы:

• Минеральные, получаемые путем переработки нефти. Такая продукция недорого стоит, но по своим температурно-вязкостным свойствам имеет ограничения.
• Синтетические, изготавливаемые посредством химического синтеза. Имеют отличные температурно-вязкостные свойства, благодаря чему их часто используют при сложных условиях эксплуатации транспорта.
• Полусинтетические, сочетающие характеристики минеральных и синтетических типов. Их индекс вязкости выше, чем у минеральных.

Вязкость может быть двух видов:

• Динамическая, или абсолютная, вязкость трансмиссионного масла, характеризующая степень сопротивляемости жидкости сдвигу. Ее используют, чтобы определить низкотемпературные параметры смазки. Измеряется величина в паскаль-секундах (Па×с) или пуазах (П, Р). Чтобы ее измерить, применяются вискозиметры.
• Кинематическая вязкость трансмиссионного масла, определяющая высокотемпературную текучесть смазки. Это отношение величины динамической вязкости к значению плотности жидкости. Измеряется в стоксах (Ст) или квадратных миллиметрах на секунду (мм²/с) с помощью капиллярного вискозиметра.

На процесс бесперебойной смазки механизмов и участков соединения друг с другом деталей оказывает влияние оптимальная вязкость. Например, по скорости скольжения и нагрузке на зубья (характеристикам трансмиссии) определяется необходимый вид вязкости. Если вязкость увеличивается, смазывающие характеристики трансмиссионной смазки становятся хуже.

Если продукт имеет оптимальные показатели вязкости, то при низких температурных режимах автомобиль будет без проблем трогаться с места. Кроме того, гидравлическое сопротивление уменьшится, КПД трансмиссии повысится, снизится расход топлива. При неподходящих показателях вязкости детали КПП и сцепления могут выйти из строя.

Зимние масла

Параметр динамической вязкости с учетом расчетной минусовой температуры не выше 150 000 мПа×с. То есть зимние смазывающие жидкости способны даже в сильный мороз поддерживать нормальный уровень и не допустить механического повреждения трансмиссии в случае холодного старта.

Маркируются зимние трансмиссионные масла так: SAE 70W. Цифра указывает на характеристики масла по вязкости и температуре. Буква W (англ. winter – зима) означает, что смазку можно эксплуатировать в период холодов.

Класс (согласно классификации SAE)	Температурный минимум, при котором динамическая вязкость равна 150 000 мПа·с, °С	Значение минимальной кинематической вязкости при t = 100 °C, мм2/с
70W	−55	4,1
75W	−40	4,1
80W	−26	7,0
85W	−12	11,0

Летние масла

Группа товаров, которые используются в летний период, обозначается SAE 80. Маркировка показывает соотношение цифрового показателя с самым маленьким и максимальным значением кинематической вязкости смазочного материала при температуре не больше 100 оС. Вследствие очень высокой температуры текучесть увеличивается, что приводит к ухудшению смазывающих свойств. Ведь толщина защищающей металл от трения пленки получается очень маленькой.

Классификация трансмиссионных масел по API GL

Тогда как классификация SAE делит трансмиссионные масла по вязкости, классификация API (символьный индекс GL) разделяет их по применению. То есть, в зависимости от того, с какими механизмами будет использоваться масло, при каких температурах, с какими нагрузками и другими параметрами, ему присваивается индекс GL от 1 до 6.

Обратите внимание: В России есть свой аналог классификации GL — ТМ (трансмиссионное масло). Он закреплен в ГОСТ и не сильно отличается от стандарта API. Рассмотрим все 6 классов трансмиссионных масел по API:

Рассмотрим все 6 классов трансмиссионных масел по API:

• GL-1. Трансмиссионные масла практически без присадок (за исключением тех добавок, которые исключают вспенивание масла и снижают окисление металла). Такие масла применяются в коробках передач, в которых низкие скорости скольжения и малое удельное давление. Могут использоваться практически со всеми типами зубчатых передач с невысокой скоростью вращения шестерней, червяков и других деталей.
• GL-2. Трансмиссионные масла с добавлением антифрикционных присадок. Их рекомендуется использоваться с червячными передачами. Не рекомендуется применять масла стандарта GL-2 с механизмами, которые имеют высокие скорости вращения.
• GL-3. Трансмиссионные масла, в которые входят присадки для снижения износа металла. Такие применяются в коробках передач с несколькими ступенями, в также в механизмах рулевого управления, гипоидных и главных передачах. Часто можно встретить масла GL-3 в применении со спирально-коническими парами шестерней, которые работают на низких и средних скоростях в умеренно жестких условиях эксплуатации.
• GL-4. Трансмиссионные масла с большим количеством всевозможных присадок. В том числе, в такие масла добавляются антизадирные присадки. В современных автомобилях с традиционными коробками передач зачастую используется масла класса GL-4. Такие масла не подходят для высоких передач, но они могут выполнять свои функции в стандартных коробках передач, где высокие скорости вращения элементов и небольшие крутящие моменты.
• GL-5. Трансмиссионные масла, которые применяются в сложных условиях эксплуатации, где имеются большие усилия, в том числе ударные нагрузки. Они включают в себя большое количество различных присадок, в том числе на основе серофосфорных компонентов, что позволяет минимизировать вероятность возникновения задиров на металле. Они могут использоваться с разными типами шестеренок. Можно использовать масла класса GL-5 для гипоидных передач, которые работают с небольшим моментом, но с высокими скоростями. Также применение масла GL-5 находятся в парах шестерней с ударными нагрузками.
• GL-6. Трансмиссионные масла, которые могут эксплуатироваться в сложных условиях. В них максимальное количество присадок, в том числе современные антизадирные присадки, которые отсутствуют в масле класса GL-5. Из-за использования большого количества присадок, стоимость такого масла значительно выше. Масла класса GL-6 редко используются в автомобильных коробках передач. Они предназначены для работы в особо жестких условия, при высоких скоростях вращениях, с большим моментом и при наличии ударных нагрузок.

Важно: Все трансмиссионные масла изготавливаются на минеральной основе. Стоит отметить, что отдельные характеристики присущи жидкостям для автоматических коробок передач, поскольку они выполняют роль рабочего тела. Стоит отметить, что отдельные характеристики присущи жидкостям для автоматических коробок передач, поскольку они выполняют роль рабочего тела

Стоит отметить, что отдельные характеристики присущи жидкостям для автоматических коробок передач, поскольку они выполняют роль рабочего тела.

Классификатор качества API

Качество, эксплуатационные характеристики и назначение трансмиссионных масел описывает система классификации API. Данные стандарты делят смазочные материалы на группы в зависимости от конструкции трансмиссии и условий эксплуатации продукта. Кроме того, учитывается содержание в смазывающем веществе противоизносных и противозадирных присадок. Масла для трансмиссий в данной системе имеют обозначение API GL с цифровым кодом от 1 до 5. Таким образом, они делятся на пять классов (и еще несколько классов находятся на стадии проектирования).

Данная классификация является аналогом отечественных стандартов систематизации трансмиссионных смазочных материалов по эксплуатационным характеристикам. Чем выше цифра после знака класса, тем сложнее условия, в которых могут работать передачи, и тем больше многофункциональных присадок содержит масло. К примеру, для самых загруженных передач, работающих особо тяжелых условиях, применяются смазочные материалы класса API GL-5, для передач, работающих в условиях средней загруженности – API GL-4. Для высоконагруженных агрегатов разработан новый класс API MT-1, включающий смазывающие вещества для использования в коробках передач мощных тягачей и автобусов. А для их ведущих мостов предложен проект категории оценки качества API PG-2.

Смазочные материалы для АКПП

Трансмиссионные масла для автоматических трансмиссий лучше рассмотреть отдельно, поскольку данная категория смазочных материалов не подчиняется стандартам системы API. Для их систематизации разработаны стандарты ATF. Продукты этой группы специально окрашены в заметный цвет, чтобы избежать их случайного использования в обычных коробках. При этом не рекомендуется смешивать жидкости разных цветов (не все они взаимозаменяемы).

Поскольку масла для автоматических коробок не имеют всемирно принятой классификации, ведущие автопроизводители разработали собственные требования к ним. К примеру, General Motors использует спецификации DEXRON I, II, III, IV (чем выше цифра, тем совершеннее масло в плане требований). Спецификации компании Ford обозначаются Mercon.

Европейская система классификации ZF

Крупнейший в Европе производитель автомобильных передач и силовых агрегатов, немецкая компания «Zahnradfabrik Friedrichshafen» (ZF) предложила классификацию видов масел, учитывающую их виды, классы качества, вязкость, а также допуски производителей. Согласно данной системе, каждый вид автотранспортных передач имеет свой перечень смазочных материалов. Обозначаются эти перечни ZF TE-ML с указанием цифрового кода от 01 до 14.

Классификация вязкости трансмиссионного масла по SAE

Вначале систему SAE разработали специалисты Американского Сообщества. Потом эта классификация разошлась по всем странам. На сегодняшний момент все основные автопроизводители используют стандарт SAE J306. По этой стандартизации определяется не только вязкость, но и допустимая температура использования смазки. Это позволяет оценить приблизительную нагрузку, от которой предохраняет защитная плёнка.

В соответствие со спецификацией определяют два условных ряда вязкости трансмиссионных масел:

• зимнего применения: используется буква W, например, SAE 70W;
• летнего применения: не добавляется W, например SAE 80.

Условное разделение обуславливается конструкционной спецификой трансмиссии от многочисленных производителей. Существуют КПП, для которых смазочная жидкость зимнего ряда обеспечивает надёжную защиту и при плюсовых температурах. Часто встречается рекомендация применять зимние масла для любых климатических условий. Следует знать, как расшифровывается данное обозначение. Расшифровка по вязкости указывается двумя цифрами: первая при низкой температуре, вторая – при высокой. Согласно последней версии систематизации, смазочные жидкости маркируются, исходя из следующего подхода:

• указывается только зимний вариант W (например, 85W);
• отмечается только летний вариант без дополнительной буквы (SAE 75);
• сочетаются оба варианта (75W-85).

Наиболее популярны следующие всесезонные масла:

• 75W-80 – температурный диапазон: -40 – 35 градусов;
• 75W-90 – минимум:-40, максимум: +35;
• 80W-85 – минимум: -26, максимум: +35;
• 80W-90 – минимум: -26, максимум: +35;
• 85W-90 – минимум: -12, максимум: +45.

Классификация моторных масел ILSAC и АСЕА

Американские и японские автомобилестроители совместно разработали требования к моторным маслам для автомо­бильных бензиновых ДВС и ведут разработку требований к маслам для дизелей.

Основные критерии выбора

На правильный выбор смазки для трансмиссий влияют следующие факторы:

• конструкция агрегата и компоновка узлов – величина передаваемой мощности, скорость вращения, передаточное число, материал зубчатых шестерен;
• технология изготовления деталей механизмов – точность и класс обработки зубчатых элементов, виды термических процессов, твердость готовой поверхности, скорость износа;
• коробка переключения скоростей – жесткость взаимодействия, возможные температурные деформации, количество масляной жидкости;
• эксплуатационные условия – величина механической нагрузки, скольжения, вибрации, температурные пределы, вязкость, химические свойства, коррозионная стойкость.

Для механической коробки передач

При выборе масла для МКП рядовой покупатель ориентируется на следующие показатели:

• значение вязкости ТМ;
• условия эксплуатации;
• прогнозируемый уровень механических нагрузок;
• наименование и технические характеристики присадок;
• температурный режим.

Для отечественных автомобилей рекомендуется применять жидкости ТМ–4 и ТМ–5 (GL–4/5). Для зарубежных марок – лучше применять импортные сорта масел, указанные в инструкции завода изготовителя.

Для автоматической трансмиссии

Для автоматических коробок переключения скоростей предусмотрены специальные смазочные жидкости – ATF. Свойства этих ТМ кардинально отличаются от технических характеристик масел, используемых для устройств с механикой.

Отличие автоматической трансмиссии от механической состоит в том, что между коленвалом мотора и первичным валом коробки отсутствует жесткая связь. Функции механизма сцепления в этой модификации выполняет гидротрансформатор, где в роли связующего элемента выступает жидкость –ATF.

Она применяется для переноса давления масла, возникающего в случае повышения оборотов двигателя, на фрикционные накладки многодискового сцепления, способствующего включению нужной передачи.

Трансмиссионная смазка для автомата – это жидкость зеленого цвета с низким индексом вязкости. Для улучшения эксплуатационных качеств материала в ее состав вводятся специальные модифицирующие добавки, ограничивающие окисление масляных эмульсий, замедляющие формирование пузырьков воздуха и снижающие коэффициент трения, влияющий на интенсивность износа резиновых уплотнителей.

Применение некондиционных или не соответствующих рекомендациям ТМ приводит к преждевременной поломке агрегата. Признаками некачественной жидкости является нестабильная работа механизма переключения скоростей. Это происходит в случае интенсивного формирования пузырьков воздуха и вспенивания жидкости.

В результате снижается давление в гидротрансформаторе, увеличивается временной диапазон срабатывания блокировочных муфт. Последствием такой работы устройства является пробуксовка фрикционных дисков, и повышенный износ деталей сцепления.

Смазка для гипоидной передачи

Гипоидная передача применяется на легковых и грузовых автомобилях (до 1,5 т). Ее основное назначение – это перераспределение крутящего момента от двигателя на основные узлы трансмиссии.

Основным элементом механизма является редуктор, состоящий из малой и большой конических шестерен. В зависимости от конструктивных особенностей главной передачи он может располагаться в коробке передач или в корпусе заднего дифференциала.

Гипоидные конструкции отличаются бесшумной работой и длительным сроком эксплуатации. Но эти условия будут выполняться только в том случае, если для смазки шестерен будут применяться специальные марки масел:

1. ТСп-14гип – смазка с моющими, противозадирными и противоизносными присадками.
2. ТСгип – смазочная жидкость с серными модификаторами, которые за счет окислительных реакций, протекающих на поверхности деталей, предотвращают заклинивание шестерен редуктора.
3. ТАД-17И – масло с комплексной добавкой, обеспечивающее антиокислительные, противокоррозионные, противозадирные свойства.

Для работы механизмов в зимний период применяют низкотемпературную смазку ТСп-10. Применение такого состава позволяет эксплуатировать технику при температуре до минус 35°C.