液压油的选择

自卸汽车、汽车起重机等各种专用车辆的液压系统，使用液压油作为工作介质。这类液压系统中，油液的流速不大，但工作压力较高，故称静压传动。静压传动装置主要由动力机构、控制机构、执行机构、辅助装置、工作介质等部分组成。液压油(hydraulicfluid)：是一种润滑油，用作液压传动系统中的工作介质。此外，还具有润滑、冷却和防锈作用。通常由深度精制的石油润滑油基础油或合成润滑油（见合成润滑油脂）加入抗磨和抗氧剂等石油产品添加剂调制而成。广泛用于机床、矿山工程机械、农业机械、铸锻机械、交通运输机械、航空、航天等方面。液压油是液体静力系统中最重要的要素，在液压系统设计、完成和试车中必须像对待机器元件那样给予重视。液压油也是位于发动机润滑油之后的第二个最重要的润滑油剂类型，约占润滑剂总耗量的15％目前，液压传动技术已经成为我们日常生活的一部分。我们很难找到不用液压系统进行操作的机器和飞行器。液压元件制造厂商向几乎所有工业部门提供液压系统，其中包括农用和建筑机械部门、输送机技术部门、食品和包装工业、木材加工和工具机工业、造船、采矿和钢铁工业、航空和航天工业、医药工业、环境技术工业和化学品工业等。液压传动是用液体作传动介质，利用液体的压力能或动能来传递能量。通常将利用液体压力能的液压系统所使用的液压介质称作液压油；利用液体动能的液力传动系统（如变矩器）使用的介质称为液压传动液。液压传动是利用连通管路来进行工作，并依靠液压系统中容积的变化来传递运动的。汽车提升桥挖掘机的液压系统液力助力转向系汽车起动机长安微型车汽车减震器第一节液压油的使用性能要求液压系统的组成（需求设备）1、动力装置:它是供给液压系统压力油，把机械能转换成液压能的装置。最常见的是液压泵。液压泵的分类按液压系统中常用的泵结构分为：齿轮泵、叶片泵和柱塞泵3种。齿轮泵：体积较小，结构较简单，对油的清洁度要求不严，价格较便宜；但泵轴受不平衡力，磨损严重，泄漏较大。叶片泵：分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。这种泵流量均匀、运转平稳、噪音小、作压力和容积效率比齿轮泵高、结构比齿轮泵复杂。柱塞泵：容积效率高、泄漏小、可在高压下工作、大多用於大功率液压系统；但结构复杂，材料和加工精度要求高、价格贵、对油的清洁度要求高2、执行装置：它是把液压能转换成机械能的装置。其形式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液压马达，它们又称为液压系统的执行元件。3、控制调节装置：它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀、截止阀等。4、辅助装置：例如油箱，滤油器，油管等。它们对保证系统正常工作是必不可少的。5、工作介质：传递能量的流体，即液压油等。液压系统用油汽车应用到国民经济的各个领域，而且专用性越来越明显。液压系统在专用汽车上的应用广泛。液压系统工作的可靠性和使用寿命，取决于液压油的性能和正确使用。对液压油有两个基本工作性能要求：工作中的不可压缩性和良好的流动性。其中涉及到空气释放性、气泡性、粘温性和抗剪切能力一、保持液压油的不可压缩性压缩性是指液压油均匀受压时其体积减小的性能。液压传动是依靠液压系统中容积变化来传递的，因此，液压油受压时其体积变化应尽可能小，才能满足使用要求。可压缩性大，会使容积变化大，导致运动不稳定、不均匀而产生撞击，破坏液压元件。尽量防止空气混入液压系统，同时要在液压系统中加入抗泡剂。空气释放值：用在50℃时的每分钟释放值不大于某值来表示二、液压油的流动性液压油的流动性与油液的倾点、粘度和粘温性等指标有关，应能适应液压泵预计的最低操作温度。倾点过高，低温粘度过大。冬季将使野外工作的液压泵不能正常吸油，造成磨损甚至不能运转温度变化范围较宽的液压系统，其液压油须具有良好的粘温性，否则温度降低，粘度增加太大，摩擦损失增加，泵送的速度变慢，从而影响能量的传递效果。在宽温度范围使用的液压油应加入粘度指数改进剂三、良好的剪切稳定性改善液压油的粘温性，加入的粘度指数改进剂多是高分子聚合物，在切应力作用下，分子断裂，将使粘度下降，粘温性变差。工作时，如泵的转动和阀门间隙中的小孔，都会产生剪切作用，因此，加有粘度指数改进剂的液压油，应具备良好的剪切稳定性，通过规定的剪切试验，测其粘度损失，常用某一温度下粘度下降的百分数来表示。四、良好的抗磨性液压泵发展趋向高压、高速、高流量。要求液压油具有一定的极压抗磨性。抗磨型的液压油，通过各种抗磨性试验，如FZG(或CL--100)齿轮机试验(SH／T0396)叶片系试验(SH／T0397)和长期磨损试验(SH／T0198)等。五、良好的氧化安定性液压油氧化后生成的胶质和沉积物会影响液压系统的正常工作，特别是系统的稳定性及控制机构的精度和准确性；同时生成的酸性氧化物会使设备受到腐蚀，液压油要求具有：良好的氧化安定性。办法是对液压油的基础油进行深度精制，并加入抗氧剂。良好的防腐性、防锈性、抗乳化性和橡胶密封材料的适应性。在有热源条件下工作的有难燃性的要求。第二节液压油的使用性能评定从工程技术的观点来看，分子间的间隙极其微小，完全可以把液体看作是由无限多个微小质点所组成的连续介质，把液体的状态参数(密度、速度和压力等)看作是空间坐标内的连续函数。一、密度和重度液体中某点处微小质量Δm与其体积ΔV之比的极限值，称为该点的密度。液体中某点处微小重力ΔFG与其体积ΔV之比的极限值，称为该点液体的重度。重力加速度g的值在SI制中常取9．81m/s2液体的密度和重度随压力和温度而变化，—般情况下，视为常数，ρ取900kg／m3，第二节液压油的使用性能评定1、密度ρ和重度ρ=m/V[kg/m3]γ=一般矿物油的密度为850～950kg/m3密度表示单位体积物质的质量；重度则表示单位物质体积的重量。VFG2·液体的可压缩性当液体受压力作用二体积减小的特性称为液体的可压缩性。体积压缩系数β=体积弹性模量K=1/β式中：Δp-压力的增量，V0-压缩前液体体积，ΔV-体积的增量。由于ΔV是负值（体积减小），在式子右边增加一个负号以保证k为正数。另外，工程上常用液体体积弹性模量K来表示其可压缩性，取K=1/k。01VVp二、液体的可压缩性液体受压时，密度增加，体积缩小。这种性质就叫做液体的可压缩性。液压油在35MPa以下的压力范围，每升高7MPa，体积仅缩小0.5％，一般情况忽略不計。研究液压传动的动特性，计算液流冲击力、抗振稳定性、工作的过渡过程以及远距离操纵的液压机构时，必须考虑它的压缩性。液体的可压缩性液体的压缩性是有害的。会产生液压冲击，引起剧烈的振动和噪声等，液体的压缩性有利的一面。例如液压机中，利用油液的压缩性储存压力能．实现停机保压。3、流体的粘性外力作用下流动(或有流动趋势)时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。液体只有在流动(或有流动趋势)时才会呈现出粘性，静止液体是不呈现粘性的液体的粘性示意图：三、粘度特性粘性：油液在流动时产生内摩擦的特性。油液在流动时，才有粘性，静止液体不显示粘性：粘性的大小可用粘度来衡量。粘度是选用液压油的主要指标，它对油液流动的特性有很大影响。粘度定义及其物理意义粘性使流动液体内部各处的速度不相等，以图1-2为例，若两平行平板间充满液体，下平板不动，而上平板以速度向右平动。由于液体的粘性作用，紧靠下平板和上平板的液体层速度分别为零和。通过实验测定得出，液体流动时相邻液层间的内摩擦力Ft，与液层接触面积Ａ、液层间的速度梯度成正比。上式中：为比例常数，称为粘性系数或粘度。如以表示切应力，即单位面积上的内摩擦力，则这就是牛顿的液体内摩擦定律。式中：μ为衡量流体粘性的比例系数，称为绝对粘度或动力粘度；du/dz表示流体层间速度差异的程度，称为速度梯度。上式是液体内摩擦定律的数学表达式。当速度梯度变化时，μ为不变常数的流体称为牛顿流体，μ为变数的流体称为非牛顿流体。除高粘性或含有大量特种添加剂的液体外，一般的液压用流体均可看作是牛顿流体。流体的粘度通常有三种不同的测试单位。粘度的分类(1)动力（绝对）粘度μ。绝对粘度又称动力粘度，它直接表示流体的粘性即内摩擦力的大小。动力粘度μ在物理意义上讲，是当速度梯度为1时单位面积上的摩擦力动力粘度的国际(SI)计量单位为牛顿·秒/米2符号为N·s/m2，或为帕·秒，符号为Pa·s。dudz(2)运动粘度ν。运动粘度是绝对粘度μ与密度ρ的比值：ν=μ/ρ式中：ν为液体的动力粘度，m2/s；ρ为液体的密度，kg/m3。运动粘度的SI单位为米2/秒，m2/s。还可用CGS制单位：斯(托克斯)斯的单位太大，应用不便，常用1%斯，即1厘斯来表示，符号为cSt，故：1cSt=10-2St=10-6m2/s(3)恩氏粘度。相对粘度是以相对于蒸馏水的粘性的大小来表示该液体的粘性的。相对粘度又称条件粘度。各国采用的相对粘度单位有所不同。有的用赛氏粘度，有的用雷氏粘度，我国采用恩氏粘度。恩氏粘度测定方法：测定200cm3某一温度的被测液体在自重作用下流过直径2.8mm小孔所需的时间tA，然后测出同体积的蒸馏水在20℃时流过同一孔所需时间tB=50～52s，tA与tB的比值即为流体的恩氏粘度值。恩氏粘度用符号°E表示。被测液体温度t℃时的恩氏粘度用符号°Et表示°Et=tA/tB工业上一般以20℃、50℃和100℃作为测定恩氏粘度的标准温度，并相应地以符号°E20、°E50和°E100利用下列的经验公式，将恩氏粘度换算成运动粘度：ν=7.31°E-6.31/°E×10-6粘度与压力的关系在一般情况下，压力对粘度的影响比较小，在工程中当压力低于5MPa时，粘度值的变化很小，可以不考虑。当液体所受的压力加大时，分子之间的距离缩小，内聚力增大，其粘度也随之增大。因此，在压力很高以及压力变化很大的情况下，粘度值的变化就不能忽视。在工程实际应用中，当液体压力在低于50MPa的情况下，可用下式计算其粘度：νp=ν0(1+αp)式中：νp为压力在p(Pa)时的运动粘度；ν0为绝对压力为1个大气压时的运动粘度；p为压力(Pa)；α为决定于油的粘度及油温的系数，一般取α=(0.002～0.004)×10-5。粘度与温度关系液压油粘度对温度的变化是十分敏感的，当温度升高时，其分子之间的内聚力减小，粘度就随之降低。不同种类的液压油，它的粘度随温度变化的规律也不同。我国常用粘温图表示油液粘度随温度变化的关系。对常用的液压油，当运动粘度不超过76mm2，温度在30～150℃范围时，可用下述近似公式计算其温度为t℃的运动粘度：νt=ν50(50/t)n式中：νt为温度在t℃时油的运动粘度；ν50为温度为50℃时油的运动粘度；n为粘温指数。粘温指数n随油的粘度而变化。4、其他特性液压油还有其他物理化学性质，如：抗燃性、抗氧化性、抗凝性、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性、导热性、稳定性以及相容性(主要指对密封材料、软管等不侵蚀、不溶胀的性质)等，这些性质对液压系统的工作性能有重要影响。对于不同品种的液压油，这些性质的指标是不同的，具体应用时可查油类产品手册。第三节液压油的质量标准一、液压油的分类L—HM22L:类别（润滑剂相关产品）H:H组，液压系统M：具有抗磨性，用于高负荷22：牌号，粘度等级具体的各个组别看教材197页的表9-2粘度等级是根据40℃运动粘度的中间点粘度划分粘度等级，分为10、15、22、32、46、68、100、150二、液压油质量标准具体的参见表9-4、表9-5第四节液压油的选择和使用一、液压油的选择1·根据液压系统的工作环境和运转工况选择液压油液压设备在不同工作环境和运转工况（压力、温度）下，可对照表选择合适的液压油品种。运转工况压力／MPa77~147~1414温度/℃505050~8080工作环境温度变化不大的环境HLHL、HMHMHM寒区和严寒