《液压》第二章 液压油液

液体如果混有气泡时，K值将大大减小。
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（三）粘性 1、粘性的概念 液体在外力作用下流动（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。粘性使流动液体内部各处速度不相等。 由于粘性使流动的液体内部各处的速度不相等。 例如： 图2-1
(2-6)
国标单位pa· s（帕· 秒）或用N· s/m2（牛· 秒/米2）表示。

若动力粘度只与液体种类有关而与速度梯度无关， 这种液体称为牛顿液体，否则为非牛顿液体，石油基 液压油一般为牛顿液体。
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b.运动粘度υ
液体动力粘度与其密度之比称为该液体的运动粘度。 即
(2-7)
国标单位 ㎡/s 。
运动粘度的单位换算：1 ㎡/s =104cm2/s=104St（斯）=106cSt（厘斯）
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6）选用合适的液压油品种。 机械油最为普遍，选用石油基液压油和难燃液压油可参照 图2-3
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第二节 液压油液的污染及其控制
第二节 液压油液的污染及其控制 污染原因 工作介质遭受的原因是多方面的，首先是液压装置组装时留 下的污染物，主要指切屑、毛刺、型砂、磨粒、焊渣、铁锈 等；其次是从环境混入的污染物，如空气、尘埃、水滴等； 在工作中产生的污染物，如金属微粒、锈斑、涂料和密封件 的剥离片、水分、气泡等。 污染度的等级 工作介质的污染度是指单位体积工作介质中固体颗粒污染物 的含量，即工作介质中所含固体颗粒的浓度。为了定量地描 述和评价工作介质的污染程度，制定了污染度的等级标准。 国际标准ISO4406-1999污染度等级标准。
5） 保持系统所有部件的密封性。
空气侵入系统将直接影响工作介质的物理化学性质。因此， 一旦发现泄漏，应立即排除。
6） 定期检查和更换工作介质并形成制度。
每隔一定时间，对系统中的工作介质进行抽样分析，如发现 污染度超过标准，必须立即更换。更换新工作介质前，整个 系统必须先清洗一次。 20
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3） 采用高性能的过滤器 过滤器必须经常检查、清洗和更换滤芯。
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4） 控制工作介质的温度 工作介质的抗氧化、热稳定性决定了其工作温度的界限。因 此，液压装置必须设立良好的散热条件，使工作介质长期处 在低于它开始氧化的温度之下工作。一般液压系统的工作温 度最好控制在65°C 以下，机床液压系统还应更低一些。
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（二）可压缩性
液压油液在压力增大时体积缩小的性质称为液体的可压缩性。它 用体积压缩率k来表示，即
液体压缩率的倒数称为液体的体积模量，以K表示。即
液体的体积模量K与温度和压力关系 温度升高，K值减小，可压缩性增大，一般有5%-25%的变化；
压力升高，K值增大，但不呈线性变化，当p>=3Mpa时，K值基本 不再加大。
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二 液压油液的物理性质
（一）密度 单位体积液体所具有的质量称为该液体的密度，即 =m/V ——液体的密度(kg/m3)； m——液体的质量(kg)； V——液体的体积(m3)。 液体的密度随压力和温度的变化关系为： = 0[1+K（p-p0）- t（T-T0）] K——液体的压缩比 t——液体的膨胀系数。 可见密度随压力 p 的增加而增加，随温度 T的增大而减小， 但数值很小，在工程计算中可以忽略。一般液压油的密度为 4 900kg/m3。
(8) 流动点和凝固点低，闪点和燃点高；
(9) 对人体无害，成本低。
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四 液压油液的选用
选用液压油考虑的重要因素是粘度，粘度大，液压传动流的压 力损失和发热大，使系统效率下降，粘度太小，泄漏增大也影 响系统效率。通常按以下几方面选用： 1） 按工作机械的不同要求选用 精密机械与一般机械对粘度的要求不同，精密机械宜选用较 低粘度的液压油。 2） 按液压泵的类型选用 在液压系统所有元件中，液压泵的工作条件最为严峻，不但 压力高、转速高和温度高，而且工作介质在被液压泵吸入和压 出时要受到剪切作用，所以一般要根据液压泵的要求来确定介 质的粘度。见推荐表。
石油基液压液
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2、液压油液特性
• 目前 90% 以上的液压设备采用石油基液压油液，石油基液压 油以机械油为基料 , 精炼后按需要加入适当添加剂而成。这 种油液的润滑性好,但抗燃性差。 • 添加剂有两类：一类是改善油液化学性能的，如抗氧化剂、 防腐剂、防锈剂等；另一类是改善油液物理性能的，如增粘 剂、抗泡剂、抗磨剂、防爬剂等。 • 乳化液有两大类：一类是少量油（5%--10%）分散在大量水 中，称为水包油乳化液，也称高水基液（O/W）；另一类是 水 分 散 在 大 量 油 中 （ 油 约 占 60% ） ， 称 为 油 包 水 乳 化 液 （W/O）。后者的润滑性比前者好。 • 水—乙二醇液适用于要求防火的液压系统。 • 磷酸酯液自燃点高，氧化安定性好，润滑性好，使用温度宽， 对大多数金属不腐蚀，但能溶解许多非金属材料，必须选择 合适的橡胶密封材料。这种液体有毒。
类别 组成与特性 无添加剂的石油基液压液 HH+抗氧化剂、防锈剂 HL+抗磨剂、HL+增粘剂 HM+增粘剂、HM+防爬剂 高含水 液压液 工 作 介 质 难燃 液压液 含水 液压液 水包油液压液 水的化学溶液 油包水乳化液 水-乙二醇 磷酸脂 合成 液压液 氯化烃 HFDR+HFDS 其他合成液压液 L-HFB L-HFC L-HFDR L-HFDS L-HFDT L-HFDU 代号 L-HH、 L-HL L-HM、L-HR L-HV、L-HG L-HFA L-HFAE L-HFAS
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三 对液压油液的要求
为了很好地传递运动和动力，液压系统使用的液压油液 应具备如下性能： (1) 合适的粘度，较好的粘温特性； (2) 润滑性能好； (3) 质地纯净，杂质少； (4) 对金属和密封件有良好的相容性； (5) 对热，氧化，水解和剪切都有良好的稳定性。 (6) 抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好； (7) 体积膨胀系数小，比热容大；
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3、温度对粘度的影响
温度升高，粘度下降，这一 特性称为液体的粘－温特性。 粘温特性常用粘度指数Ⅵ来表 示。Ⅵ表示该液体的粘度随温 度的变化程度与标准液的粘度 变化程度之比。粘度指数高， 说明粘度随温度变化小，其粘 －温特性好。
一般要求工作介质的粘度指 数应在 90 以上。精制的液压油 及加有添加剂的液压油，其Ⅵ 值大于100。/ 4、粘度随压力的变化 压力增大，粘度增大。但低压时并不明显， 当压力高于50Mpa时，其影响才趋于显著。
第二章 液压油液
在液压系统中，液压油液是传递动力和信号的
工作介质。同时它还起到润滑、冷却和防锈的作用。 液压系统能否可靠、有效地工作，很大程度上取决 于系统中所用的液压油液。 因此，在掌握液压系统之前，必须先对液压油 液有一清晰的了解。
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第一节：液压油液的特性及选择
一、液压油液的分类及特性 1、液压油液的分类： 液压系统中使用的工作介质按国际标准组织（ISO）的分类如表 所示： 表1-1 液压传动工作介质的种类
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实验测定，液体流动时相邻液层间的内摩擦力 Ff与液 层接触面积A，液层间的速度梯度 du 成正比。即
dy
(2-4) 其中μ 称为粘性系数或动力粘度。
若以τ 表示液层间的切应力，即单位面积上的内摩擦 力，则上式可表示为 :
(2-5)
这就是牛顿的内摩擦定律。
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2、粘性的度量 度量粘性大小的物理量称为粘度。常用的粘度有三 种：即动力粘度、运动粘度、相对粘度。 a. 动力粘度μ 是表征流动液体内摩擦力大小的粘性系数。由公式 （2-5）得
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根据标准，工作介质的污染度用三个数码表示，前一个数码 代表单位毫升工作介质中不小于4μ m 的颗粒数等级，第二 个数码代表单位毫升工作介质中不小于 6μ m 的颗粒等级， 第三个数码代表单位毫升工作介质中不小于14μ m 的颗粒等 级，三个数码之间用斜线分隔。颗粒浓度越大代表的等级数 码越大。如22/18/13。 工作介质的污染控制： 为了有效的控制液压系统的污染，以保证液压系统的工作可 靠性和元件的使用寿命，必须制定必要的管理规范和实施细 则。
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3） 按工作压力选用 压力较高的场合，为防泄漏宜选用粘度较 高的油液，如工程机械；压力较低的场合，为 防压力损失，宜选用粘度较低的油液，如一般 机械。 4） 按运动速度选用 工作部件运动速度高，油液流速高，摩擦 损失较大，宜选用粘度较低的油液。 5） 按环境温度选用 温度较高时选用粘度较大的油液，反之采 用较低的油液。
c.相对粘度 相对粘度是根据特定的测量条件制定的，故又称为条 件粘度。我国采用恩氏粘度°E。 恩氏粘度°E，是用恩氏粘度计测量的。
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被测液体
蒸馏水20°c， 51s
恩氏粘度计
工业常用20º C、50º C 、100º C 作为测定恩氏粘度的 标准温度，其恩氏粘度分别°E20、 °E50、 °E100。 恩氏粘度与运动粘度的换算关系式为：
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常用的控制工作介质的污染的措施有： 1） 严格清洗元件和系统。
液压元件在加工的每道工序后都应净化，装配后再仔细清洗 ，以清除在加工和组装过程中残留的污染物。
2） 防止污染物从外界侵入。
工作介质必须经过过滤器注入系统，设计时可在油箱呼吸孔 上装设空气过滤器或采用密封油箱，防止运行时尘土、磨料 和冷却物侵入系统。另外，在液压缸活塞杆端部应装防尘密 封，并经常检查定期更换。