Защита компонентов силовых передач: как улучшилась вентиляция

Дастин Уоллер (Dustin Waller), инженер по исследованиям и разработкам в команде Donaldson — Интегрированные решения по вентиляции.

Трансмиссия — это движущая сила машины. В процессе нормальной работы в таких компонентах, как мосты, трансмиссии и корпусы редукторов, быстро меняется дифференциальное давление, что может стать причиной нагрузки на уплотнения и прокладки защитных корпусов этих компонентов. Требуется найти средство, позволяющее окружающему воздуху свободно попадать внутрь этих корпусов и выходить наружу, но предотвращающее проникновение внутрь них воды, грязи и мусора, которые могут испортить смазочные материалы и стать причиной коррозии важных металлических деталей.

Вентиляция силовой передачи выполняет указанную ниже двойную функцию: противодействовать проникновению загрязнителей внутрь и их скоплению вокруг герметичных корпусов в процессе выравнивании давления. Вентиляция призвана продлить срок службы трансмиссии.

За последние годы технологии вентиляции были значительно усовершенствованы. Новые инновационные мембранные вентиляционные элементы, разработанные компанией Donaldson специально для силовых передач, призваны обеспечить важные преимущества:

• компактные, стандартные размеры, которые сокращают трудозатраты и время на установку, а также ее сложность;  
• предварительный фильтр для коалесценции масла, повышающий эффективность и срок службы системы вентиляции;
• несколько вариантов крепления для удовлетворения широкого спектра производственных требований;
• основная технология, которую можно модифицировать так, чтобы она соответствовала потребностям клиентов.

Здесь рассмотрены все усовершенствования и обеспечиваемые ими преимущества.

Проблема дифференциального давления

Во-первых, полезно посмотреть, почему дифференциальное давление представляет постоянную угрозу для трансмиссий. Воздух, находящийся внутри герметичного корпуса моста или редуктора, расширяется и сжимается по мере изменения температуры, и на обычном автомобиле это происходит много раз за день. Например, когда человек запускает двигатель автомобиля холодным утром и отправляется на работу, взаимное трение компонентов трансмиссии приводит к быстрому нагреву и расширению воздуха внутри герметичных компонентов. Если машины с прогретыми системами сталкиваются в дороге с холодными погодными условиями, то, наоборот, нагретый воздух быстро охлаждается и сжимается (иллюстрация 1).

Достаточно сильный перепад давления может вызвать деформацию корпуса и разрушить уплотнения, стать причиной проникновения загрязнителей внутрь корпуса или нежелательных утечек жидкости. Теоретически простое отверстие в корпусе компонента поможет сбросить давление, но только мембранный вентиляционный элемент обеспечивает защитный барьер, позволяя при этом корпусу «дышать».

Конструкция обычного вентиляционного элемента

Многие десятилетия преобладающая конструкция вентиляции силовых передач представляла собой резиновую или пластиковую вентиляционную трубку, один конец которой вкручен в корпус, а другой, поднятый выше уровня, которого достигает вода при преодолении водного препятствия вброд, закрыт крышкой с клапаном. Такая полузакрытая трубка очень похожа на трубку для подводного плавания и позволяет воздуху проходить в обе стороны. 

Основными недостатками этого решения были длина трубки и сложность ее установки. Для этого требуются скобы, зажимы, жгуты проводов, элементы рамы и трубки длиной до 3 м (10 футов) и более, а их прокладка занимает довольно много времени и трудозатрат как при производстве, так и при техобслуживании машин. Правильная схема установки может оказаться сложной с трудом поддающейся стандартизации для машин разных моделей. Если вентиляционная трубка не закрыта надлежащим образом, то на ее выходе и на близлежащих поверхностях может скапливаться масляный аэрозоль, капли которого в итоге приводят к образованию нежелательных масляных пятен на полах гаражей и на парковках. 

Важность мембранных защитных фильтров предварительной очистки

Для оптимальной работы мембраны вентиляционной пробки прямого крепления для силовой передачи на ней не должно оставаться масла. Наибольшая угроза для системы вентиляции — это сильное воздействие на нее смазочных материалов, которое может привести к образованию масляной пленки, снижающей проницаемость. По этой причине очень важно предусмотреть в вентиляционной пробке коалесцирующий фильтр предварительной очистки, защищающий основную мембрану от закупорки маслом. 

Другие производители вентиляционных элементов использовали для такого коалесцирующего фильтра предварительной очистки сорбирующий фильтрующий материал. Компания Donaldson выбрала принципиально иной подход, отдав предпочтение олеофобному фильтрующему материалу Synteq™ собственной разработки. Сорбирующие фильтрующие материалы, как известно, впитывают масло и накапливают его, в то время как материал Synteq отталкивает масло и к тому же имеет показатель маслоотталкивания, достигающий 8 по классификации AATCC 188-1992** (иллюстрация 4).  

Улавливая максимум избыточного масла на стадии коалесценции и сбрасывая его назад в компонент силовой передачи, разработанный компанией Donaldson фильтрующий материал, используемый в фильтре предварительной очистки, обеспечивает высокую эффективность и длительный срок работы мембранного вентиляционного элемента. Synteq — это та же технология, которая применяется в фильтрах Donaldson Blue® для смазочных материалов, которыми оснащаются двигатели тяжелой автомобильной техники, работающей в тяжелых условиях. Компания Donaldson имеет более чем 100-летний опыт работы в области систем фильтрации для автомобильной техники. 

Индивидуальная конструкция и интеграция

Не существует двух силовых передач, имеющих абсолютно одинаковые потребности в вентиляции. Чтобы обеспечить большую универсальность применения, компания Donaldson первой предложила две вентиляционные пробки прямого крепления — Hose-Fit, вставляемую в конец вентиляционной трубки или шланга, и Screw-Fit, вкручиваемую в компонент силовой передачи. Обе они легко интегрируются в силовые передачи большинства конфигураций.

Кроме того, компания Donaldson регулярно модифицирует свою основную технологию вентиляции с учетом конкретных областей ее применения. Недавно это было сделано для удовлетворения потребностей производителей автомобильной и внедорожной техники. Существует возможность получать самые разные варианты мембран, имеющих различные уровни проницаемости и водоотталкивания, цвета, методы интеграции, а также подходящие для корпусов разного размера. Открытые к сотрудничеству инженеры и менеджеры проектов компании делают все необходимое для удовлетворения узкоспециализированных потребностей клиентов и тесно взаимодействуют с командами OEM-производителей в рамках процессов проектирования, тестирования и внедрения.