Условия работы

Зубчатые передачи работают при высоком контактном давлении, высокой температуре и относительно больших скоростях перемещения трущихся поверхностей.

Трение деталей происходит в режиме граничной и полужидкой смазки. Жидкостное трение возникает лишь при благоприятных условиях в цилиндрических и конических зубчатых парах. Наиболее типичным повреждением шестерен, зависящим от свойств масел, является износ по толщине зуба вследствие истирания и заедания, а также выкрашивание вследствие питтинга.

Износ - результат изнашивания, определяемый в установленных единицах (длины, объема, массы и др.).

Изнашивание - процесс отделения материала с поверхности твердого тела при трении и (или) накопление его остаточной деформации, проявляющейся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.

Заедание - процесс возникновения и развития повреждений поверхностей трения вследствие схватывания и переноса материала.

Выкрашивание или питтинг - образование ямок на поверхности трения в результате отделения частиц материала при усталостном изнашивании.

Схватывание - явление местного соединения двух твердых тел, происходящее при трении вследствие молекулярных сил.

В обычных зубчатых передачах (цилиндрических, конических) удельное давление в зоне зацепления составляет 6-20 тыс. кг/см², а в гипоидных достигает 40 тыс. кг/см². В цилиндрических и конических передачах трущиеся поверхности при вращении колес взаимно обкатываются практически без скольжения, т. е. в полосе зацепления имеет место трение качения.

Трение качения - трение движения, при котором скорости соприкасающихся тел одинаковы по величине и направлению, по крайней мере, в одной точке зоны контакта.

В гипоидных передачах происходит дополнительное скольжение вдоль зуба. Поэтому абсолютное значение результирующей скорости скольжения в гипоидных передачах больше, чем в зубчатых передачах и достигает 5-10 м/с. Самое неблагоприятное условие для создания масляного слоя между зубьями гипоидной передачи заключается в разности между скоростями качения и скольжения зубьев, что приводит к проскальзыванию поверхностей и повышению температуры в зоне контакта. Температура масла в зоне контакта зубьев достигает 350-400 °С.

Трение скольжения - трение движения, при котором скорости соприкасающихся тел в точках касания различны по величине и направлению или по величине или направлению.

Трение качения с проскальзыванием - трение движения двух соприкасающихся тел при одновременном трении качения и скольжения в зоне контакта.

Температура масла в зоне контакта определяется мощностью трения на единицу площади контакта и пропорциональна произведению

fPU,

где f - коэффициент трения, Р - удельное давление, U - скорость скольжения.

Температура масла в картере трансмиссии зависит от количества энергии, расходуемой на трение в данном агрегате и от интенсивности отвода тепла в окружающую среду. Энергия трения зависит от мощности, передаваемой через агрегат, а отвод тепла является функцией окружающего воздуха.

В трансмиссиях автомобилей различают три рабочих температуры масла в картере:

минимальная температура, соответствующая температуре окружающего воздуха в момент начала работы агрегата;

средняя, представляющая преобладающую эксплуатационную температуру;

максимальная, наблюдаемая при работе агрегата при наиболее высоких температурах, воздуха.

Для средней климатической зоны указанных температуры составляют соответственно: минус 40 °С, плюс 10-20 °С и плюс 70 °С.

При высокой температуре в зоне контакта зубьев (от 320-330 °С) начинается задирание зубьев.

Задир - повреждение поверхности трения в виде широких и глубоких борозд в направлении скольжения.

Под действием повышенных температур и катализаторов в виде металлических частиц износа масло окисляется, в результате чего в нем появляются сг.устки (осадки) и повышается вязкость. Образование продуктов окисления особенно вредно для гидротрансформаторов, так как в них масло протекает через отверстия с малым диаметром. В зависимости от конструкции и режима работы температура масла в гидротрансформаторе поднимается до 130 °С, а в отдельных случаях до 175 °С.

Контакт и смешение масла с воздухом при одновременном воздействии повышенных температур приводит к его окислению с образованием кислых продуктов и отложений, которые могут забивать трубки и отверстия и нарушать работу агрегата.