Uleiurile de angrenaj se utilizează în cutiile, punţile de transmisie, cutiile de distribuţie, mecanismele de direcţie – peste tot, unde momentul de rotaţie se transmite fie prin cupluri dinţate (în acest caz uleiul îndeplineşte doar funcţii de gresare), fie prin intermediul însăşi a uleiului, de exemplu, în transmisiile hidromecanice (în acest caz uleiul constituie corpul de lucru). Trebuie de menţionat faptul, că: există o multitudine de automobile de diferite mărci, în cutiile de viteză ale cărora se toarnă acelaşi ulei ca şi în motoare. De regulă, cuplurile dinţate şi rulmenţii încorporaţi în agregate se gresează prin înfundarea în ulei şi stropire. Însă există structuri, pentru care asemenea gresare este insuficientă – mecanisme cu sarcini grele sau deosebit de complexe cu joncţiuni greu accesibile pentru picăturile şi ceaţa de ulei, care necesită aducţia forţată a uleiului. Pentru acestea se efectuează aducţia uleiului sub presiune.

Pentru asigurarea funcţionabilităţii mecanismelor uleiurile de angrenaj trebuie să îndeplinească următoarele funcţii:

• să prevină uzura suprafeţelor de contact prin formarea unei pelicule uleioase stabile între ele;
• să reducă pierderile pentru frecare în cuplurile dinţate;
• să abată căldura de la suprafeţele de frecare;
• să îndepărteze produsele uzurii din zonele de frecare;
• să protejeze piesele împotriva coroziunii;
• să reducă sarcinile dinamice asupra roţilor dinţate, să atenueze vibraţia şi zgomotele prin etanşarea rosturilor între suprafeţele de frecare.

Cota uleiurilor de angrenaj în volumul total al materialelor de lubrifiere, utilizate de automobil pe întreaga perioadă de exploatare constituie doar 0,3—0,5%. Sunt schimbate nu atât de des: sau după 75-150 mii km, sau, dacă automobilul se exploatează neregulat peste fiecare 3-7 ani indiferent de kilometrajul parcurs. 

Cu toate că uleiurile de angrenaj funcţionează în condiţii, evident mai uşoare, decât uleiurile de motor, acestea suportă sarcini majore. Presiunea în zonele de contact ale angrenajelor cilindrice, conice şi elicoidale poate atinge de la 500 până la 2000 MPa, iar în a celor hipoidale – până la 4000 MPa. Viteza de alunecare a dinţilor unul faţă de celălalt la intrarea în angrenaj variază în diapazonul 1,5-12 m/s pentru angrenajele conice şi cilindrice, 20-25 m/s – în elicoidale, în angrenajele hipoidale aceasta poate să depăşească 15 m/s. Temperatura de lucru a uleiului în angrenajele de transmisie variază de la temperatura aerului înconjurător până la  200°С, însă în punctele de contact al dinţilor adesea apare o supraîncălzire de scurtă durată -   până la  300°С, iar uneori şi mai mare. Ca urmare – uzura, gripări, coroziune punctiformă (coroziune punctiformă a dinţilor angrenajelor) şi multe altele.

Faţă de uleiurile de angrenaj se prezintă cerinţe de exploatare foarte variate, uneori destul de contradictorii. Uleiurile, dintr-o parte trebuie să-şi păstreze o viscozitate ridicată la temperaturile de lucru, ca să nu se deterioreze pelicula şi să etanşeze în mod normal rosturile, din altă parte – să nu devină destul de vâscoase la temperaturile joase ale mediului înconjurător, ca la începutul funcţionării agregatului uleiul rece să nu împiedice rotirea liberă a angrenajelor.

Capacitatea uleiului să corespundă acestor cerinţe se reflectă prin indicele de viscozitate. Cu cât acesta este mai mare, cu atât mai puţin variază viscozitatea uleiului în funcţie de variaţia temperaturii. Plus la asta, uleiurile trebuie să posede caracteristici sporite anticorosive, antioxidante, antispumante şi alte „anti”, precum şi să posede o stabilitate termică antioxidantă sporită (stabilitate de lungă durată a caracteristicilor în condiţii de lucru şi în timpul păstrării) şi să nu fie agresive pentru garniturile din cauciuc şi metale neferoase.  

Faţă de uleiurile destinate cutiilor de transmisie automate se prezintă cerinţe mult mai drastice privind viscozitatea, proprietăţile antifricţiune, antiuzură, antioxidante  decât faţă de uleiurile utilizate în alte angrenaje. Aceste echipamente sunt specifice şi pentru funcţionarea lor se necesită lichide de viscozitate redusă, care în practica internaţională poartă denumirea de ATF (Automatic Transmission Fluid).  Deoarece cutiile de transmisie automate încorporează în sine câteva agregate absolut diferite – hidrotransformator, cutie de transmisie dinţată,  sistem complex de direcţie – spectrul de funcţii pentru ulei este destul de larg. Uleiul trebuie să greseze şi să răcească, şi să transmită momentul de rotaţie, sarcinile dinamice în asemenea angrenaje sunt mai mici, decât în cutiile de transmisie obişnuite din cauza lipsei legăturii rigide între motor şi transmisie. Temperatura medie de lucru a uleiului în carcasa cutiei de transmisie automate constituie  80—95°С, în perioada caldă în condiţiile de transport urban temperatura poate să atingă 150°С.

Execuţia cutiei automate este de asemenea natură, că dacă motorul dezvoltă o putere mai mare decât este necesar pentru depăşirea rezistenţei rutiere, excesul acesteia se consumă pentru fricţiunea interioară a uleiului, acesta se încălzeşte mai mult. Vitezele mari de circulaţie a fluxurilor de ulei în hidrotransformator şi temperatura produc o aerare intensă, ce provoacă înspumarea uleiului, ceea ce creează condiţii benefice, în primul rând,  pentru oxidarea a însăşi uleiului, în al doilea rând, pentru coroziunea metalelor. Diversitatea de materiale din care sunt executate cuplurile de fricţiune ale cutiei automate (oţel-oţel, oţel-metaloceramică, oţel-bronz) face dificilă selectarea aditivilor cu efect antifricţiune  pentru uleiuri. Totodată piesele din materiale eterogene, funcţionând în ulei înspumat şi treptat saturat cu oxigen şi apă, formează cupluri electrochimice, ce activizează uzura prin coroziune. În asemenea condiţii uleiul trebuie nu numai să-şi păstreze caracteristicile sale de exploatare şi să protejeze suprafeţele de frecare, dar şi, ca mediu de transmisie a momentului de rotaţie, să asigure un randament înalt al transmisiei.  Şi anume aici cerinţele prezentate faţă de viscozitate sunt diametral opuse cerinţelor prezentate faţă de ulei în calitatea sa de lubrifiant. Pentru gresarea roţilor dinţate este necesar ulei cu viscozitate înaltă. Pentru funcţionarea normală a hidrotransformatorului – viscozitate joasă (4—9 сСт la 100°С).

În principal uleiurile de angrenaj sunt pe bază minerală (petrolieră). Totodată în ultimul timp apare o cantitate mare de uleiuri pe bază sintetică şi semisintetică. Pentru conferirea uleiurilor de proprietăţi funcţionale şi specifice la bază se adaugă diferiţi aditivi: antigripare, de îngroşare, anticorosive etc.

Unii specialişti în domeniul uleiurilor de angrenaj consideră, că uleiurile minerale de bază sunt net superioare celor sintetice, deoarece acestea din start posedă  calităţi superioare de lubrifiere. Proprietăţile de piezoviscozitate, adică capacitatea de a forma la presiuni înalte o peliculă lubrifiantă stabilă la aceste uleiuri sunt mult mai pronunţate, decât la poli-alfafaolefini (PAO) des utilizaţi  în calitate de bază sintetică. De asemenea şi eficienţa aditivilor în bazele naturale şi sintetice este diferită – în baza minerală aceştia se dizolvă mai bine, şi pentru obţinerea de uleiuri cu calităţi antifricţiune înalte mai bine se potrivesc bazele minerale. 

Însă, pentru a obţine intervale mari între schimburile de ulei acest lucru poate fi atins doar utilizând „sintetica”. Totodată, uleiurile sintetice trebuie pe deplin utilizate în angrenajele, care dezvoltă turaţii mari şi sarcini intense – în motoarele intens forţate.

Uleiurile de angrenaj, ca şi uleiurile de motor se clasifică după viscozitate şi după nivelul caracteristicilor de exploatare.

Clasificarea internaţională SAE după viscozitate divizează uleiurile în 7 clase: 4 – cu inicele W (Winter) – de iarnă şi 3 – de vară. Dacă uleiul este pentru toate sezoanele, acesta este marcat dublu, de exemplu, SAE 80W-90, SAE 75W-90 etc.

Clasificarea după caracteristicile de exploatare API prevede divizarea uleiurilor în 6 grupe în dependenţă de domeniul de utilizare, care se determină de tipul angrenajului cu roţi dinţate, sarcinile de contact specifice în zonele de cuplare şi temperatura de lucru.

Clasificarea SAE a uleiurilor de angrenaj după viscozitate

Clasa de viscozitate	Temperatura minimă pentru atingerea viscozităţii dinamice 150 MPa • s, °С	Viscozitatea cinematică la 100°С, mm2/s
		cel puţin	cel mult
de iarnă
70W	-55	4,1	-
75W	-40	4,1	-
80W	-26	7	-
85W	-12	11	-
de vară
90	-	13,5	24
140	-	24	41
250	-	41	-

Pentru autoturisme se utilizează numai uleiurile grupelor  GL-4 şi  GL-5. Uleiurile grupei GL-4 sunt  destinate pentru cutiile de transmisie obişnuite „manuale” şi reductoarele cu cuplurile principale conice spiralate sau hipoidale în condiţii de exploatare moderate. Uleiurile grupei GL-5 pot fi utilizate atât în condiţii de exploatare moderate, cât şi în condiţii dure în reductoarele cu transmisii hipoidale şi de alte tipuri. Aceste uleiuri pot fi folosite şi pentru cutiile de transmisie obişnuite.

Clasificarea API a uleiurilor de angrenaj după nivelul caracteristicilor de exploatare

Clasificarea elaborată de Institutul American al Petrolului API conţine o evaluare complexă a uleiurilor de angrenaj după nivelul caracteristicilor de exploatare. La momentul actual această clasificare este recunoscută pretutindeni. Cele cinci categorii, prevăzute de sistemă, indică gradul de aplicabilitate şi nivelul calitativ al produselor, marcate prin indicele corespunzător. Clasificarea conform standardului GOST în vigoare la ora actuală practic rezidă doar în literele, care se pun în faţa indicelui.

Caracteristicile de exploatare ale uleiurilor de angrenaj
Categoria  după API	Tipul	Utilizarea	Corespunderea  ГОСТ
GL-1	Ulei mineral fără aditivi		ТМ1
GL-2	Conţine produse uleioase	Transmisii elicoidale, utilaje industriale	ТМ2
GL-3	Conţine aditivi antigripare	CT manuale, transmisii conice spiralate (CT şi punţile din spate ale autocamioanelor)	ТМ3
GL-4	Conţine aditivi antigripare, antiuzură şi alţi aditivi	CT manuale, transmisii conice spiralate (CT pentru autoturisme)	ТМ4
GL-5	Conţine aditivi antigripare, antiuzură şi alţi aditivi	Transmisii hipoidale şi alte tipuri de transmisii (punţile motoare ale autoturismelor)	ТМ5

Grupa GL-6  la momentul actual practic nu se utilizează. În caz de necesitate domeniul de utilizare al grupei  GL-5 se completează cu informaţia corespunzătoare în documentaţia tehnică pentru aceste uleiuri.

În anul 1995  API a introdus o categorie nouă МТ-1, înăsprind cerinţele de stabilitate termică şi depunerile la temperaturi înalte.  

În anul 1998  API, în colaborare cu SAE şi ASTM, a propus două categorii noi de evaluare a calităţii uleiurilor de angrenaj: PG-1 şi PG-2 (PG-1 — pentru cutiile de transmisie manuale pentru autocamioane de mare tonaj şi autobuse; PG-2 — pentru axele motoare ale autocamioanelor şi autobuselor). La ambele categorii de uleiuri s-a acordat o atenţie deosebită caracteristicilor de temperaturi înalte. Categoria  PG-2 în literatura tehnică uneori se marchează drept grupa GL-7.

În afară de clasificarea API adesea se aplică clasificarea forţelor armate ale SUA      MIL-L-2105 А, В, С şi D şi specificaţiile unor firme – producătoare de automobile şi agregate: Chrysler; Ford; General Motors; Mack; MAN; MercedesBenz; Volvo; ZF; Rockwell etc.

Uleiurile pentru cutiile de transmisie automate nu se conformă cerinţelor API. În legătură cu faptul, că faţă de acestea se prezintă cerinţe  speciale, marii producători ai acestor cutii au elaborat specificaţii aparte pentru lichidele de transmisie automate - ATF (Automatic Transmission Fluids).

La momentul actual sunt în vigoare următoarele specificaţii:

• pentru cutiile de transmisie produse de « General Motors », Dexron, Dexron II şi III şi Allison;
• pentru cutiile de transmisie produse de «Ford», Мегсоn - V2C 138-CJ sau М2С 166Н.

Aceste specificaţii se indică pe cutiile şi canistrele, în care este ambalat uleiul. Pentru automobilele europene, la care sunt instalate cutiile de transmisie ale firmei ZF, se utilizează ulei cu specificaţia „General Motors”. O atenţie deosebită trebuie acordată uleiurilor, care se toarnă în cutiile de transmisie ale automobilelor „Audi”, BMV şi „Mercedes” de ultimă generaţie. Pentru cutiile de transmisie ale acestor automobile se utilizează numai ulei sintetic pentru transmisii automate.

Selectarea uleiului

Prin ce este condiţionată alegerea în fiecare caz concret a unui tip sau altuia de ulei de transmisie? În primul rând, se subînţelege, de indicaţiile instrucţiunii de exploatare a automobilului.    Utilizarea lichidului de o categorie mai joasă după gradaţia API este inadmisibilă, deoarece va provoca defectarea agregatului, iar a unei categorii mai înalte – este neraţională, în primul rând, din considerente economice (marfa din grupa următoare are un preţ considerabil mai mare).     

Dacă nu există indicaţii specifice, principiul de selectare rezidă în următoarele. Funcţionarea agregatelor autocamioanelor, dotate cu transmisii conice spiralate, este asigurată destul de sigur prin folosirea uleiului cu nivelul caracteristicilor de exploatare     GL-3.

Cât priveşte reductoarele cu cuplare hipoidală a angrenajelor, pentru ele în toate cazurile este necesar de utilizat doar ulei de clasa GL-5. Acest lucru în egală măsură se referă şi la autocamioane şi la autoturisme. Un lubrifiant de o grupă mai joasă nu va proteja dinţii cuplului hipoidal contra gripărilor.

Autoturismele, la general, necesită: ulei de clasa  GL-5 - pentru punţile motoare, ulei de clasa GL-4 – pentru cutiile de transmisie mecanice. Însă selectarea uleiului după nivelul caracteristicilor de exploatare – nu înseamnă totul. De asemenea trebuie de ales şi viscozitatea materialului lubrifiant procurat. În acest caz ne vom călăuzi de următoarele sugestii. În  zona cu temperaturi moderate este raţional de a opta pentru clasa "90". Totodată, cum este menţionat în rândurile de mai sus, cel mai raţional ar fi utilizarea uleiului pentru toate sezoanele, putem să optăm pentru tipurile cu indicii  75W-90, 80W-90 şi 85W-90. Ultimul nu este destul de potrivit pentru o iarnă cât de cât geroasă. Uleiul de clasa 80W-90 conform SAE este universal, iar de clasa 75W-90 permite înlăturarea greutăţilor chiar şi în perioada cea mai geroasă.

Denumirea nu presupune faptul, că oricare agregat, care se raportează la transmisia automobilului, se gresează anume cu ulei de angrenaj. La majoritatea autoturismelor cu tracţiune pe roţile din faţă în cutia de transmisie, care este îmbinată cu transmisia principală, producătorii recomandă de turnat ulei de motor. Roţile dinţate în asemenea  agregate se folosesc doar cilindrice, de aceea pericolul gripării este neînsemnat. Pentru cutiile automate nu se potriveşte nici uleiul de angrenaj, nici uleiul de motor. Aceste dispozitive sunt specifice, pentru funcţionarea lor se necesită un lichid cu viscozitate redusă, care în practica internaţională poartă denumirea ATF (Automatic Transmission Fluid). În ce priveşte autoturismele şi autocamioanele obişnuite cu amplasament clasic, precum şi cele cu toate roţile motoare şi unele cu tracţiune pe roţile din faţă, în agregatele acestora se utilizează exclusiv uleiuri de angrenaj.

Uleiurile sintetice sau minerale pentru angrenajele cutiei, în principiu nu are mare însemnătate din punct de vedere economic – uleiurile minerale sunt mai avantajoase.

La selectarea uleiului pentru angrenajele transmisiei, de regulă, se conduc de două criterii:

• sarcinile specifice, ce acţionează în mecanism;
• vitezele de alunecare relativă.

În dependenţă de aceasta se selectează uleiurile, care diferă ca viscozitate şi calitate a aditivilor, în primul rând a aditivilor antigripare. Ultimii, de regulă, conţin compuşi sulfuroşi, care în regimuri extreme provoacă schimbări chimice (modificări) ale metalului. Stratul de suprafaţă al materialului nu se desprinde, formînd riţuri, dar se transformă într-o peliculă subţire, care ulterior devine un produs al uzurii. Cu toate că, metalul în acest caz se corodează chimic, uzura totală în condiţii de funcţionare dificile este mai mică.

Există în aceste raţionamente o condiţionare măruntă: modificarea chimică permite de a reduce uzura oţelului sau fontei. Metalele neferoase, din care se fabrică sincronizatoarele, nu se împacă defel cu compuşii sulfuroşi şi în prezenţa lor se uzează, de regulă, mai repede.

La momentul actual pentru autoturisme se utilizează uleiuri de angrenaj de două grupe: GL-4 şi GL-5 conform clasificaţiei străine sau  ТМ-4 şi ТМ-5  - conform clasificaţiei Federaţiei Ruse. Grupa  GL-4 conform clasificaţiei API este potrivită pentru cutiile automobilelor cu tracţiune pe roţile din faţă de modelele VAZ, GL-5 – pentru toate celelalte tipuri de automobile de fabricaţie rusească. Există şi ulei universal - GL-4/5. Tipul de ulei pentru automobilele de import poate fi uşor de precizat după catalog sau în manualul de exploatare.

Contrar opiniei generale despre faptul, că uleiurile de clasa GL-5 sunt mai calitative, decât uleiurile de clasa GL-4, este o opinie eronată.

Aceste clase pur şi simplu sunt diferite – nu putem spune, care din ele este mai bun sau mai rău. De exemplu, utilizarea uleiului de clasa  API GL-5 în cutiile de transmisie VAZ 2109 poate fi periculoasă pentru sincronizatoare, totodată uleiul de clasa  API GL-4 este recomandat de VAZ pentru utilizare în asemenea cutii de transmisie

Uleiul de angrenaj ТАД-17И, foarte cunoscut  mai multor generaţii de automobilişti astăzi este uitat – a fost înlocuit cu analogul său ТМ5-18.

Însă selectarea după nivelul caracteristicilor de exploatare – nu înseamnă încă totul. Trebuie să ne determinăm şi în privinţa viscozităţii materialului lubrifiant procurat. În acest caz sunt aplicabile următoarele raţionamente.

Uleiurile, viscozitatea cărora la  100°С nu este mai mică de  24 mm2/с, adică de clasa "140" conform SAE (cu atât mai mult "250"), sunt preferabile doar pentru clima caldă sudică. În zona cu temperaturi moderate cel mai bine este de optat pentru clasa "90". Deoarece  este mai raţională utilizarea uleiului pentru toate sezoanele, putem opta pentru sortimentul cu indicii 75W-90, 80W-90 şi 85W-90. Ultimul nu se prea potriveşte  pentru un  timp cât de cât  geros. Uleiul de clasa 80W-90 conform SAE este destul de universal, iar de clasa 75W-90 permite să nu întâmpinaţi greutăţi chiar pe timp foarte geros.

Utilizarea uleiurilor de angrenaj de fabricaţie rusească (iar majoritatea lor se clasifică conform API GL-5) provoacă uzura rapidă a sincronizatoarelor. Astfel în cutiile de transmisie ale automobilelor de marca VAZ cu forţa de tracţiune pe roţile din faţă se recomandă de utilizat uleiuri de angrenaj de clasa API GL-4 fie  API GL-4/5 cu viscozitatea SAE 75W-80, SAE 80W-85, SAE 80W-90. Uleiul firmei noastre GL-4 este foarte dificil de găsit, adesea acestea sunt uleiuri sintetice sau semisintetice destul de scumpe de fabricaţie străină, însă utilizarea lor permite de prelungit considerabil termenul de funcţionare a cutiei de transmisie a automobilului dumneavoastră.

Nu trebuie de "hrănit" mecanismele menţionate cu uleiuri cu viscozitate înaltă – de motor 5W-50 (10W-50 etc.) sau de angrenaj 85W-90. Cu cât  este mai mare valoarea acesteia, cu atât mai rezistentă este pelicula de ulei, dar este mai dificilă pătrunderea uleiului spre piesele cutiei de transmisie.  Valoarea prea ridicată a viscozităţii îngreunează funcţionarea sincronizatorelor, deoarece acestea trebuie să stoarcă permanent surplusul de ulei "de sub ele".  Uleiurile de motor  15W40 (10W40) sau de angrenaj  75W-80 vor fi cele mai potrivite. Uleiul ТМ-4-12 (SAE 80W-85), recomandat de VAZ  - este foarte bun, numai să nu fie contrafăcut. Cu toate că pentru automobilele VAZ cu forţa de tracţiune pe roţile din faţă la momentul actual se recomandă folosirea a câteva uleiuri de angrenaj, se admite de utilizat şi uleiuri de motor.

După caracteristicile de viscozitate intervalul admisibil de utilizare: pentru 75W-80  – de la  -40  până la +25°С, pentru 80W-85 – de la -30 până la +35°С, pentru  80W-90 de la -30 până la+45°С.

Plasarea pe piaţă  de uleiuri noi a coincis cu apariţia unei noi cutii de transmisie pentru automobilele VAZ-2110, instalată în prezent şi la modelul "nouă". În prezent s-a elaborat şi minimul necesar de cerinţe, prezentate faţă de uleiul pentru cutiile de transmise destinate automobilelor cu forţa de tracţiune pe roţile din faţă.

Uleiuri de angrenaj universale (ТТМ 1.97.0729-98)

Intervalele de utilizare a uleiurilor de angrenaj
Temperatura minimă pentru asigurarea lubrifierii angrenajelor , °С	Clasa conform SAE	Temperatura maximă a mediului înconjurător , °С
-40	75W-80	35
-40	75W-90	35
-26	80W-85	35
-26	80W-90	35
-12	85W-90	45