Трансмиссионные и редукторные масла применяются в боль­шинстве современных машин и механизмов и служат для смазывания зубчатых передач различного типа, шестеренчатых редукторов (цилиндрических, гипоидных, червячных и др.), а также являют­ся гидравлическим рабочим телом при передаче мощности в гид­родинамических коробках передач.

Рабочая температура масла в агрегатах трансмиссии транспортных машин и промышленных редукторах меняется в широких пре­делах: от температуры окружающего воздуха в момент начала ра­боты до 120… 130 «Си даже 150°С.

Минимальная температура масла в агрегатах трансмиссии авто­мобилей в холодной зоне может достигать — 60 °С, в умеренной  зоне до —40 °С, а в жаркой до —10 «С.

Скорость скольжения (для различного типа передач от 1,5 до 25 м/с) и удельные нагрузки на поверхности зубьев шестерен (от 0,5 до 2 ГПа в полюсе зацепления, а в гипоидных передачах до 4 ГПа) во многом определяют тип применяемого масла в шесте­ренчатой передаче. При увеличении нагрузки смазочная пленка, разделяющая трущиеся поверхности, может начать разрушаться, что приведет к непосредственному контакту металлических повер­хностей, их заеданию и катастрофическому износу. С увеличением скорости скольжения понижается температура, при которой на­чинается заедание, и появляются условия для катастрофического износа.

По уровню напряженности работы зубчатых передач трансмис­сионные масла можно разделить на следующие виды:

- универсальные, обеспечивающие работу всех типов зубчатых передач и других трущихся деталей агрегатов трансмиссии;

- общего назначения, применяющиеся в цилиндрических, ко­нических и червячных передачах автомобилей;

- масла для гипоидных передач грузовых и легковых автомобилей.

Для обеспечения надежной работы современной техники транс­миссионные и редукторные масла должны отвечать следующим основным требованиям:

- обладать достаточным уровнем противоизносных и противозадирных свойств;

- иметь хорошие вязкостно-температурные свойства; не оказывать коррозионного воздействия на детали трансмис­сии;

- иметь хорошую термоокислительную стабильность;

- обладать хорошими защитными свойствами; быть нетоксичными и иметь хорошую совместимость с матери­алами сальниковых уплотнений.

Моторные масла разделяются на масла для карбюраторных дви­гателей и дизелей.

Обозначение моторного масла включает в себя букву М — мо­торное, цифры, характеризующие класс кинематической вязко­сти, и прописные русские буквы от А до Е, обозначающие при­надлежность к группе масел по эксплуатационным свойствам.

При представлении класса кинематической вязкости в обозна­чении масла дробью в числителе указывают класс вязкости при температуре —18 °С, в знаменателе — при 100 °С.

В зависимости от качества все моторные масла делят на шесть групп, обозначаемых буквами А, Б, В, Г, Д, Е, которые указыва­ют количественное содержание в масле присадок различного на­значения.  Таким образом, в обозначении моторных масел заложены по­казатели, характеризующие их по вязкости и эксплуатационным свойствам в зависимости от условий работы двигателей различной степени форсирования.

Масла группы А выпускаются без присадок или с незначитель­ным их содержанием. В масла группы Б вводят до 6 % присадок и используют их только в малофорсированных карбюраторных дви­гателях. Масла группы В содержат до 8 %, а группы Г — до 14% композиций присадок. Предназначены они для среднефорсирован- м ых и высокофорсированных дизелей и карбюраторных двигате­лей соответственно.

Для теплонапряженных дизелей с наддувом, работающих в тя­желых условиях, выпускают масла группы Д с 15… 18% компози­ций присадок.

Масла группы Е предназначены для малооборотных дизелей, работающих на топливе с содержанием серы до 3,5%.

Индекс 1 присваивается маслам для карбюраторных двигате­лей, индекс 2 — для дизельных.

Универсальные масла для карбюраторных и дизельных двигате­лей одного уровня форсирования индекса в обозначении не име­ют, а масла, принадлежащие к разным группам, должны иметь двойное буквенное обозначение (первая буква при использовании в дизельных двигателях, вторая — в карбюраторных).

Например, М-8-B1— масло моторное, класс вязкости 8, пред­назначено для среднефорсированных карбюраторных двигателей.

Несмотря на довольно мягкий тепловой режим в низкотемператур­ной зоне двигателя в ней также про­исходит окисление масла. Типичны­ми продуктами окисления масла в этой зоне являются органические кислоты, преобразующиеся частич­но в кислые смолы, которые в виде осадков (мазеобразных сгустков) откладываются на стенках поддона картера, крышке клапанной короб­ки, фильтрах и т.д. Отложение осад­ков в маслопроводах может привести к прекращению подачи мас­ла к трущимся поверхностям.

Для предотвращения образования осадков необходимо поддер­живать оптимальный тепловой режим работы двигателя, приме­нять масла с хорошей химической стабильностью.

Образовавшиеся в масле и растворившиеся в нем кислоты очень агрессивны, в первую очередь, по отношению к свинцу.  Для защиты деталей от коррозии в масла вводят антикоррозион­ные присадки, содержащие серу и фосфор, т. е. для нейтрализации кислых продуктов маслам с помощью присадок придаются щелоч­ные свойства.

В процессе работы моторные масла способны сильно вспени­ваться. Торможение пенообразования достигается введением в масла противопенных присадок, например ПМС-200А.

В среднетемпературной зоне двигателя углеводороды и другие компоненты масел становятся недостаточно химически стабиль­ными. Они окисляются и образуют плохо испаряющиеся, высоко­вязкие, практически не растворимые в масле асфальтены и кис­лые смолы, осаждающиеся на деталях в виде тонкого блестящего слоя, называемого лаковым отложением.

Наибольшую опасность лаковые отложения представляют для поршневых колец, так как вместе с внедрившимися в них тверды­ми частичками нагара вызывают пригорание поршневых колец, т.е. полную потерю ими подвижности.

Одной из мер борьбы с лакообразованием является введение в млела антиокислительных (ДФ-11, МНИ, ИП-22к, ВНИИ НП-354, ИХП-21 и др.) и моющих (обычно в составе композитных) при­садок, которые тормозят отложение образующихся смолисто-ас­фальтовых веществ.

При использовании масла с хорошими моющими свойствами детали двигателя выглядят как бы вымытыми. Кроме того, моющие присадки удерживают продукты окисления масла во взвешенном состоянии, препятствуя прилипанию их к поверхностям нагретых деталей и сращиванию частичек между собой, что нарушило бы поступление масла к трущимся деталям.

Моющие свойства масел оценивают по цветной эталонной шкале в баллах от 0 до 6 с помощью прибора ПЗВ, работающего на прин­ципе создания в небольшом одноцилиндровом двигателе условий  интенсивного лакообразования.

Работающее масло со временем изменяет цвет от светлого до темно-коричневого.

Образование лаковых отложений на поршне двигателя, работа­ющего на масле с моющими присадками, уменьшается в 3…6 раз (с 3,0…4,5 до 0,5… 1,5 баллов). Применяют моющие присадки двух типов — зольные и беззольные, которые вводят в базовые масла в количестве 2… 10%.

При работе двигателя масло частично попадает в камеру сгора­ния и там в основном сгорает. Несгоревшее масло в результате глубоких химических превращений преобразуется в нагар, кото­рый плохо влияет на работу двигателя. Образующийся слой нагара ухудшает теплоотвод от деталей, облегчает возникновение детона­ции и калильного зажигания, а оторвавшиеся от стенок камеры твердые частички загрязняют работающее масло.

Количество образующегося нагара зависит от качества масла и его расхода, а также от качества топлива. Предельная толщина слоя нагара определяется тепловым режимом работы двигателя: чем хо­лоднее стенки камеры сгорания, тем толще образуется слой нагара.

Летом нагара образуется меньше, чем зимой.

Физическая стабильность масел при повышенных температурах

В средне- и низкотемпературной зонах прогретого двигателя масло способно интенсивно испаряться, т.е. оно недостаточно физически стабильно при повышенных температурах. В результате испарения количество масла в системе смазки уменьшается, а его качество ухудшается. Этот процесс характеризуется температурой вспышки масла — минимальной температурой нефтепродукта, при которой его пары от нагревания в стандартном приборе образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую от пламени опре­деленного размера.

Чем выше температура вспышки, тем меньше испаряемость масла и, следовательно, лучше его физическая стабильность.

Специфические свойства моторных масел, зависящие от условий их работы

Масла в двигателях внутреннего сгорания выполняют ряд важ­ных функций, причем работают они в очень тяжелых условиях: при воздействии изменяющихся во времени давлений (достига­ющих в некоторых узлах 100 МПа) и высоких температур (темпе­ратура продуктов сгорания топлива превышает 2000 °С).

В зависимости от условий работы масла в двигателе различают три зоны:

- высокотемпературную — камера сгорания, обращенная к ней поверхность днища поршня и верхняя часть цилиндра. Некоторые детали в этой зоне нагреваются до 400 (например, днище порш­ня) и даже до 800 °С (например, выпускной клапан), а температу­ра горящих газов может достигать 2500 °С;

- среднетемпературную — поршень с поршневыми кольцами и пальцем, верхняя часть шатуна и стенки цилиндра. Максимальная температура в этой зоне развивается в области поршневых колец (до 300 и даже 350 °С);

- низкотемпературную — коленчатый вал, картер (температура в области коренных и шатунных подшипников достигает 180°С).

Вязкость — одно из важнейших свойств масла, имеющее мно­гостороннее эксплуатационное значение.

От вязкости масла зависят режим смазывания пар трения, от­вод тепла от рабочих поверхностей, уплотнение зазоров, энерге­тические потери в двигателе, его эксплуатационные качества, а также запуск двигателя, прокачивание масла по системе смазки, охлаждение трущихся деталей и их очистка от загрязнения.

Масло с чрезмерно низкой вязкостью легко выдавливается из зазоров между деталями, что ведет к повышенному износу меха­низмов и увеличению расхода смазочного материала. При слиш­ком высокой вязкости, с одной стороны, затрудняется подача масла в зазоры, следствием чего также является интенсивный износ ме­ханизмов, а с другой стороны, возрастает расход энергии на отно­сительное перемещение смазанных или погруженных в масляную ванну деталей. Поэтому вязкостные свойства моторных масел опре­деляются в стандартах значениями вязкости при 100 и 0°С (а для некоторых масел при —18°С) и индексом вязкости (ИВ), т.е. ин­тенсивностью изменения вязкости с повышением или понижением температуры.

Увеличение вязкости масла с понижением температуры обу­словливает значительные трудности при эксплуатации автомоби­лей, особенно в зимнее время, усложняя пуск двигателей.

Надежный пуск карбюраторных двигателей осуществляется при частоте вращения коленчатого вала 35…50 об/мин (при темпера­туре окружающего воздуха — 10…+20°С), а дизельных двигателей с различным способом смесеобразования — при средней частоте вращения 100…200 об/мин (при температуре до 0°С).

Индекс вязкости автомобильных масел должен быть не менее 90.

Для получения масел с хорошими вязкостно-температурными свойствами в базовые маловязкие масла (с вязкостью при 100 «С менее 5 мм2/с) добавляют 3…4 % вязкостных присадок, например полиизобутилена. Полученные таким образом масла, называемые загущенными, обладают высоким ИВ (115… 140).

Загущенные масла имеют значительно лучшие низкотемпера­турные свойства, что особенно важно при пуске двигателей в холодное время и для снижения пусковых износов. Использование  для автомобильных двигателей загущенных внесезонных масел, обеспечивающих надежную их работу, дает существенный технико-экономический эффект: на 3…7 % повышается мощность двигателя, а также снижаются механические потери на трение.

При определенных значениях температуры при охлаждении масла становятся нетекучими. Переход в нетекучее состояние вы­зывается либо выпадением в процессе понижения температуры масла кристаллов высокоплавких углеводородов и образованием  из них кристаллического каркаса, либо сильным уве­личением его вязкости.

Применение масла, потерявшего подвижность, недопустимо, поэтому стандарты ограничивают их максимальные температуры застывания.

В процессе производства принимаются меры по снижению тем­пературы застывания масел. К таким мерам относятся удаление наиболее высокоплавких углеводородов из масел при помощи депарафинизации и введение в очищенные масла депрессорных присадок.

Все масла нефтяного происхождения делятся на четыре группы: моторные (для авиационных, газотурбинных, карбюраторных и ди­зельных двигателей), трансмиссионные (в том числе для гидропере­дач гидродинамических и гидро объемных приводов), специальные (турбинные, компрессорные и др.) и различного назначения.

Современные моторные масла подразделяются на три вида: минеральные, синтетические и частично синтетические. Все они состоят из базовых масел и точно подобранного пакета присадок, которые вводятся для улучшения эксплуатационных свойств.

Условия работы масел в двигателях различных конструкций могут существенно отличаться друг от друга, что обусловливает выбор моторного масла для конкретного типа двигателя.

Для обеспечения правильности выбора и решения вопроса вза­имозаменяемости масел в нашей стране и за рубежом существуют различные их классификации.

Основное назначение смазочного масла — это обеспечение на­дежной экономичной работы двигателя в течение установленного для него моторесурса, т.е. любое смазочное масло должно обеспе­чивать:

- уменьшение износа деталей;

- снижение потерь энергии на трение;

- уплотнение зазоров между деталями (например, между порш­нем и гильзой цилиндра двигателя);

- отвод тепла от нагретых деталей;

- вынос из зон трения продуктов износа и перенос их в фильтру­ющие устройства систем смазки;

- защиту металлических поверхностей от коррозии.

Для успешного выполнения перечисленных функций моторные масла должны удовлетворять ряду эксплуатационных требований: иметь минимально возможную температуру застывания и опреде­ленные вязкостные показатели, быть достаточно физически и хи­мически стабильными, обладать минимальным коррозионным воз­действием на металлы и не содержать механических примесей и поды.