| domande e risposte | contattateci per ricevere l'opuscolo o per qualsiasi informazione | >> |
w w w . i - l u b r i f i c a n t i . i t
Lubrificazione organi di trasmissione
Trasmissioni
Introduzione
Il motore trasferisce la potenza a ruote o cingoli tramite organi specifici detti di trasmissione. 
Essi sono 
  • frizione, 
  • cambio ad ingranaggi (a mano od automatico), 
  • albero di trasmissione, 
  • giunti e differenziale. 
La trasmissione s'ottiene tramite ingranaggi, lisci od elicoidali, montati su assi, sottoposti a diverse e rilevanti sollecitazioni per cui occorre garantirne prestazioni ottimali. Il loro funzionamento avviene tramite un movimento combinato di slittamento e compressione tra i denti dell’ingranaggio. La compressione ed il forte sfregamento tra dente e dente possono risultare molto forti provocando un surriscaldamento del metallo. Occorre quindi effettuare una buona lubrificazione allo scopo di ridurre attrito ed usura causate dalle due azioni combinate. Gli oli per trasmissione hanno una loro specifica classificazione API e SAE e delle loro qualità fondamentali quali una giusta viscosità e prestazioni capaci di ritardare l’usura d’ingranaggi, cuscinetti, rulli, catene, pompe e motori idraulici. 
La differenza tra trasmissione manuale ed automatica deriva da una diversa azione del guidatore che con una leva accelera/decelera scalando le marce manualmente o le inserisce automaticamente tramite un convertitore. Sinora gli oli per trasmissione hanno avuto scarso rilievo sul mercato. Per il futuro occorrerà porvi molta attenzione in considerazione dell’elevato apporto e contributo che dovranno dare per il  risparmio dei consumi e la riduzione dell'inquinamento atmosferico. I consumi di lubrificanti per trasmissioni sono in incremento e lo sono soprattutto gli oli fluidi tipo SAE 75W 90 per il loro apporto al risparmio nei consumi e riduzione dell'inquinamento atmosferico. Per ragioni opposte sono meno richieste le viscosità tipo SAE 140-250.

Il miglioramento tecnico ha sviluppato i sistemi di controllo della trazione quale il differenziale auto bloccante o con limitazione di scorrimento per ottenere un'equilibrata distribuzione ed un miglior controllo della forza di trasmissione. Di seguito cercheremo di dare maggiori chiarimenti sulle diverse funzioni della trasmissione ed i suoi vari e diversi componenti. 
NB.  Nella sezione agricoltura si è scritto di oli  per trasmissione del tipo universali per la lubrificazione di macchine per lavori agricoli e movimento terra.

Frizione.

La frizione può essere a secco, cioè senz’olio, od in bagno d’olio cioè con un olio tipo SAE 10W od ISO 32.  Nel caso di frizione con comando idraulico, è usato un fluido del tipo liquido per freni.

Cambi Meccanici.

Sono impiegati sulla maggior parte degli automezzi per trasporto di persone, carichi leggeri/pesanti e su automezzi a spostamento lento quali le autogru. I più conosciuti e venduti sono quelli sincronizzati e ad innesti frontali.
Nel maggior numero di casi la lubrificazione avviene per sbattimento. Il carter contiene la quantità d’olio sufficiente perché almeno uno dei pignoni o ruote dentate di ciascuno dei “treni” d’ingranaggi sia immerso nel lubrificante. Quando la coppia dei pignoni gira una certa quantità d’olio è trascinata in alto dai denti del pignone inferiore e questo permette di lubrificare i successivi pignoni. I cuscinetti, a sfere o rulli, vengono invece lubrificati da spruzzi d’olio provocati dalla rotazione dei pignoni montati su questi assi.
NB.La lubrificazione d’ingranaggi industriali avviene in ugual modo ma il lubrificante viene additivato  diversamente in quanto sono diversi sia il carico che la velocità di trasmissione.

Cambi Automatici.

Il cambio automatico ha inizialmente comportato la semplice sostituzione della frizione a secco con un’ altra a giunti idraulici o convertitori di coppia senza sostanziali modifiche al resto dell’impianto di trasmissione. L’applicazione d’uno od un altro sistema di trasmissione presenta diverse possibili soluzioni per le  necessità future che si presenteranno. L’uso del giunto idraulico serve ad  attenuare l’effetto di carichi improvvisi rendendone il funzionamento più equilibrato.I convertitori di coppia ac- celerano l’azione di trasmissione incremendone la sua forza. Col cambio automatico la variazione di rapporto viene fatta dal guidatore, senza usare la frizione,  passando solamente da marcia avanti a retromarcia e viceversa.
Le trasmissioni automatiche e semi automatiche installate sui trattori sono attrezzature complesse che raggruppano nel medesimo carter più organi le cui esigenze di lubrificazione sono spesso inconciliabili.
Per la lubrificazione dei cambi automatici occorre impiegare un olio specifico, generalmente di color ros- 
so per evitare il rimescolamento con altri oli, le cui caratteristiche sono definite dai principali produttori d’automobili americani quali la General Motors col marchio ATF Dexron, e la Ford Motors col marchio Mercon. 

Oli per Cambi Automatici

Gli oli per cambi automatici non sono classificati da organismi quali API-SAE-ACEA o dalle norme Mil L dell'esercito americano che stabiliscono e regolano le qualità e l'evoluzione di oli per motore ed ingranaggi. Essi rispondono a delle specifiche emesse dai costruttori d'automobile sopra menzionati. Dal 1937 esse si sono evolute partendo dall'uso di oli per motore poco additivati per arrivare a prodotti di formulazione e prestazioni molto complesse e specifiche. L'evoluzione è continua e senza sosta per adattarsi ai progressi tecnologici che stanno conoscendo le trasmissioni e la tendenza è verso un concetto d'universalità.
Gli oli per cambi automatici hanno cinque distinte funzioni e cioè:

1. Fluido per trasmissione d'energia idrodinamica per i convertitori di coppia.
2. Fluido per trasmissione d'energia idrostatica nel circuito per il comando idraulico ed i servo meccanismi.
3. Fluido lubrificante per cuscinetti, rulli ed i denti d'ingranaggi.
4. Fluido per trasmissione d'energia con attrito antifrizione controllato e con innesti lubrificati.
5. Fluido per la trasmissione di calore verso gli scambiatori.



TABELLA
Lubrificazione organi di trasmissione 


Le principali proprietà di questi fluidi per cambi automatici sono:

1. Viscosità appropriata.
2. Stabilità termica ed all'ossidazione.
3. Caratteristiche antifrizione.
4. Ridotta tendenza alla formazione di schiuma.
5. Compatibilità con i vari tipi di guarnizioni in uso.
6. Assicurata resistenza al grippaggio ed anti usura.
7. Controllata protezione anti  corrosione .

Viscosità dell'Olio.

Oltre a lubrificare le parti metalliche a contatto tra loro, 
l’olio per trasmissioni deve avere specifiche caratteristiche
tra le quali la viscosità è importante perchè deve favorire:
Aderenza sul metallo anche con elevata velocità di rotazione; 
Tenuta dei dispositivi idraulici (circuito di distribuzione, valvole)
Rapidità di contatto sui diversi organi lubrificati per sbattimento 
o getto d'olio. Ad esempio con un olio denso i getti d'olio 
originati dalla rotazione dei pignoni possono risultare insufficenti;
Rapide partenze e di movimento di organi pur con  le perdite 
di potenza per l'energia assorbita per attrito e lo sbattimento d'olio. 
Questo provoca un aumento di temperatura dell'olio per alcune decine di gradi;
Scorrimento dell'olio per resistere all'aspirazione per la cavitazione creata dalla pompa alle



TABELLA
Trasmissioni automatiche


basse temperature.Questo ne accelera l'usura e la durata.
Come l’olio motore anche gli oli per trasmissioni sono soggetti a variazioni di temperatura.Essi quindi deb-bono possedere un indice di viscosità sufficiente per evitare sia l’eccessiva densità a freddo ( perdita di potenza e difettosa lubrificazione dei cuscinetti) che l'eccesso di fluidità a caldo (usura dei denti dei pignoni). Riassumendo si può dire che, come per l'olio motore, la variazione di 
viscosità dev’essere limitata perchè l'olio sia sufficentemente fluido a freddo ma rimanga abbastanza viscoso per aderire ancora al metallo ed evitare il contatto diretto. 

Classificazione SAE

La classificazione SAE degli oli per trasmissione hanno numerazioni diverse per non confondere oli motore con oli per trasmissione e cioè sono SAE 70W-75W-80W-85W e 90-140-250 anche se i valori della viscosità possono essere gli stessi dell'olio per motori.
Sin dal 1972 la viscosità dinamica era basata su temperature di riferimento diverse cioè a 18°C per SAE 75W ,allora era poco usato, e per il SAE 80. Questo definiva una sola viscosità cioè la SAE 75W per partenze a freddo ed a 100°C per  SAE 90-140-250 cioè tre grandi gamme di viscosità a caldo per i problemi di funzionamento in continuo.
Dal 1972 la SAE ha modificato le esigenze di viscosità a freddo della sua classificazione imponendo una viscosità dinamica massima a 150.000 millipascal al secondo per le SAE 70W-75W-80W-85W cioè con temperature dai -55°C ai -12°C fissando dei valori di viscosità minimi a freddo e valori minimi e massimi a caldo cioè a delle temperature superiori ai -12°C per le gradazioni SAE 90-140-250.
NB. La tabella relativa alle caratteriristiche SAE riporta anche i valori per le SAE 70W che sono poco conosciute e considerate per la bassissima temperatura di riferimento che è valida per un uso in climi artici.
Nell' allegato 12 sono riportati i valori della classificazione SAE. Le caratteristiche dei fluidi per trasmissione automatiche sono precisate nell' allegato 13 e definite per delle specifiche esigenze di servizio. La scelta viene fatta per le prestazioni che danno e non per la loro viscosità.

Prestazioni 

Gli oli per trasmissione sono soggetti a delle prestazioni che sono meno gravose di quelle che sono richieste ad oli per lubrificare il motore. Tuttavia esse ora sono crescenti in relazione ai più lunghi intervalli cambio dell'olio ed alle future maggiori temperature a cui dovranno resistere. In proposito occorre anche considerare che nel carter si producono:
Inquinamento per l'accumularsi di impurità costituita soprattutto di limatura di metallo formatasi per l'usura del metallo. Per contenerla occorre filtrare l'olio e attirare la limatura con un apposita piastrina magnetica posta sul tappo di svuotamento dell'olio.
Alterazione chimico termica dovuta all'ossidazione causata da riscaldamento e raffreddamento in continuo dell'aria contenuta, da formazione d'umidità e condensa all'interno del carter.
Gli oli per trasmissione debbono inoltre possedere delle proprietà anti-schiuma per evitare la fuoruscita di olio, con perdite molto dannose per la miglior lubrificazione dei pignoni, evitando il rischio di cavitazione della pompa idraulica. Tra i numerosi e diversi tipi di trasmissioni vi sono anche quelle semplici lubrificate con oli aventi un basso contenuto d'additivi quali antiossidanti, antocorrosione ed antischiuma. Altri, più specifici, come quelli per cambi Fiat ad ingranaggi diritti che sopportano carichi moderati e proteggono le leghe di cui vengono ricoperti i denti d'ingranaggi. 
La maggior parte delle trasmissioni attuali sono tecnicamente più elaborate  e forniscono maggiori presta- zioni. Per poter fare questo gli oli necessari per la lubrificazione debbono possedere delle qualità importanti per rispondere a delle importanti necessità funzionali. Tra queste in  primo luogo sono da considerare i gli elevati carichi ed elevate pressioni esercitate sui denti d'ingranaggi con lo schiacciamento ed il rischio della rottura del film di lubrificante. Questo porterebbe le superfici metalliche dei denti d'ingranaggio a diretto contatto tra loro. Lo sfregamento di metallo su metallo produce uno sviluppo di calore tale che le particelle di metallo si saldano tra loro con fusioni localizzate e micro saldadature per cui il metallo viene strappato dalla superfice del dente venendo a contatto diretto cioè senza la barriera protettiva costituita dal film di lubrificante. In queste condidizioni si ha un rapido deterioramento dei denti e quindi un funzionamento non ottimale del sistema di trasmissione.

Questo si può evitare, in particolare per le coppie coniche ed i riduttori finali, con l'aggiunta di particolari additivi EP = Estrema Pressione.
Essi sono miscele di composti organici che, sotto l'effetto del calore generatosi dalla forte pressione tra dente e dente, si combinano col metallo formando uno strato anti attrito che protegge la superficie. Questo film protettivo impedisce il contatto tra metallo e metallo, il formarsi di micro saldature e, quindi, il conseguente grippaggio. Per le trasmissioni tra ruote dentate elicoidali e vite senza fine che avviene con notevoli slittamenti è richiesto l'uso di oli detti "composti" perché contengono anche oli d'origine vegetale quale l'olio di ricino.
Come per gli oli motore anche per gli oli trasmissione la qualità e prestazioni che danno dipendono dalla qualità dei vari componenti (oli base + additivi).La valutazione viene fatta in laboratorio con prove continue su macchine e con sistemi di prova  effettuati in precise e definite condizioni di carico, durata e temperatura. Ogni parte e componente che è soggetto ad usura, grippaggio, corrosione e deformazione viene sottoposto a dei minuziosi controlli. Il risultato delle varie prove porta alla definizione di rigorose specifiche valide per i diversi tipi di trasmissione, nelle differenti condizioni di funzionamento e di carico che si verificano nell'uso quotidiano che viene fatto dai conducenti d'automezzi. 
L'olio per trasmissioni viene formulato per rispondere alle esigenze di viscosità desiderate e specifiche emanate da organismi quali API -SAE - ASTM, costruttori d'automobili quali GM-Ford-Mercedes-Mack-Etc…e da diversi importanti consumatori quali, ad esempio, l'esercito americano. 
L'olio per trasmissione può essere monogrado, senza polimero, ed  a gradazione unica. Esso soddisfa i limiti di un solo grado definito dalla sua viscosità determinata a 100°C tipo SAE 90 o 140 o, per estensione, alle esigenze di un grado W (invernale), senza ricorrere ad alcun polimero miglioratore dell'indice di viscosità, per SAE 75W/80 (W)-80W/ 85(W)-80W/90 e85W/90.Non essendoci il polimero essi vengono ad essere insensibili al taglio (prova FZG). 
Il prodotto multigrado,con polimero, soddisfa contemporaneamente, per l'incorporazione del polimero miglioratore dell'indice di viscosità, all'esigenza d'un grado W = invernale e di un grado definito dai suoi limiti di viscosità a 100°C per il SAE 75W 90 ed 80W 140. Quando contiene un polimero, di qualsiasi tipo esso sia, l'olio è sensibile al taglio delle molecole e questo incide sulle prestazioni del lubrificante.
Con l'uso di oli base sintetici, ad alto indice di viscosità, è possibile arrivare ad un grado SAE 75W 140 senza aggiungere il polimero miglioratore dell'indice di viscosità.

Specifiche Militari.

Le specifiche militari sono indicate con la sigla Mil-L e, per gli oli trasmissioni, riguardano i tre oli EP di maggior consumo che costituiscono la base d'omologazione per l'esercito americano. Esse sono:
Mil-L 2105 = Definita nel 1946 equivale all'attuale API GL-4, riguarda quattro prove e cioè usura ad alta velocità con poco carico, a bassa velocità con molto carico, corrosione ad umido del rame, che, in lega con altri metalli, ricopre i denti d'ingranaggi. Essa si riferisce ai gradi SAE 75W-80W e 90 e riguarda ingranaggi elicoidali con ridotto sfregamento ad una temperatura moderata a livello della superficie dei denti.
Mil-L 2105 D = Definita nel 1987 equivale all'attuale API GL-5, sostituisce  le Mil.L. 2105 B/C che hanno introdotto i gradi multigradi SAE 75W- 80W 90 e 85W 140, rispetto alla quali ha superiori prestazioni, con sei prove d'omologazione  cioè:
CRC L33. Prova al banco per determinare la corrosione in presenza d'umidità.
CRC L37. Prova autocarro DODGE per determinare l'usura a bassa velocità e carico elevato ed alta velocità con carico ridotto.
CRC L42. Prova  ponte SPENCER di vettura turismo. Serve a determinare l'usura alta velocità con choc ciclicamente ripetuti.
CRC L60. Prova laboratorio per determinazione della stabilità termica.
ASTM D892. Prova laboratorio per valutare la tendenza alla formazione di schiuma.

Queste specifiche riguardano gradadazioni di oli per trasmissione multigradi tipo SAE 75W-80W 90 ed 85W 140 e riservate ai tipi d'ingranaggi che sono più sensibili ai carichi molto elevati con brusche variazioni dello sforzo e con strisciamenti a delle temperature elevate. La differenza tra le specifiche Mil-L 2104C e 2104D riguardano la tossicità ed i problemi d'inquinamento.

Il Futuro.

I costruttori d'automobili sono all'origine dell'evoluzione di questi oli non solo per i tipi ATF-Mercon  ma anche dell'intera categoria di lubrificanti per nuove esigenze dovute a:
La generalizzazione del cambio a 5 marce;
La diminuzione della quantità d'olio che è utilizzata;
L'allungamento degli intervalli di cambio dell'olio;
Le ricerche per il risparmio dei consumi e contenimento d'inquinamento atmosferico;
Il miglioramento di confort dato dai recenti automezzi con facili cambi di velocità, minor rumore e… caldo….



Classificazione di viscosità SAE J 306


Specifiche oli cambio automatici


pagina precedentehomepagina successiva
pagina precedentehomepagina successiva


Tabelle:
Lubrificazione organi di trasm.

pagina precedentehomepagina successiva
Gianni Santuliana
Lubrificanti e Grassi
Via Castello San Felice,13a
37128 VERONA
Tel. 045  8303064  Fax  045  8388427
Cellulare  GSM  0335  6191519
E Mail  gianni.santuliana@tin.itRiproduzione vietata e riservata