液壓油液教學課件

第1章液壓油液§2.1液壓油液的性質(zhì)和選擇§2.2液壓油液的污染及控制返回§2.1液壓油液的性質(zhì)和選擇1.液壓油液的種類液壓油有兩大類，即石油基液壓油和難燃液壓油。在液壓傳動系統(tǒng)中所使用的液壓油液大多數(shù)是石油基的礦物油。(短片)工作介質(zhì)石油基液壓油無添加劑的石油基液壓液（L-HH）HH+抗氧化劑、防銹劑（L-HL）HL+抗磨劑（L-HM）HL+增粘劑（L-HR）HM+增粘劑（L-HV）HM+防爬劑（L-HG）難燃液壓液含水液壓液高含水液壓液（L-HFA）水包油乳化液（L-HFAE）水的化學溶液（L-HFAS）油包水乳化液（L-HFB）水—乙二醇（L-HFC）合成液壓液磷酸酯液（L-HFDR）氯化烴（L-HFDS）HFDR+HFDS（L-HFDT）其它合成液壓液（L-HFDU）液壓油液的物理性質(zhì)(2/9)石油基的液壓油是以機械油為基料，精煉后按需要加入適當?shù)奶砑觿┒瞥伞Ｋ尤氲奶砑觿┐笾掠袃深悾阂活愂怯脕砀纳朴鸵夯瘜W性質(zhì)的，如抗氧化劑、防銹劑等；另一類是用來改善油液物理性質(zhì)的，如增粘劑、抗磨劑等。石油基的液壓油潤滑性好，但抗燃性差。由此又研制出難燃型液壓液（含水型、合成型等）供選擇，以滿足軋鋼機、壓鑄機、擠壓機等對耐高溫、熱穩(wěn)定、不腐蝕、不揮發(fā)、防火等方面的要求。我國目前的液壓傳動系統(tǒng)中仍有采用機械油和汽輪機油的。機械油是一種工業(yè)用潤滑油，價格低，但物理化學性能較差，使用時易生成粘稠膠質(zhì)堵塞液壓元件，影響液壓傳動系統(tǒng)的性能，壓力越高，越容易出現(xiàn)問題。液壓導軌油（HG）是在抗磨液壓油的基礎上改善了粘—滑性的液壓油，適用于液壓系統(tǒng)和導軌潤滑系統(tǒng)合用的設備。水包油（O/W）乳化液（HFAE）是一種乳化型高水基液，通常含水80%以上，低溫性、粘溫性和潤滑性差，但難燃性好，價格便宜。適用于煤礦液壓支柱液壓傳動系統(tǒng)和其他不要求回收廢液和不要求有良好潤滑性，但有良好難燃性要求機械設備的低壓傳動系統(tǒng)。水的化學溶液（HFAS）是一種含有化學品添加劑的高水基液，低溫性、粘溫性和潤滑性差，但難燃性好，價格便宜，適用于需要難燃液的低壓傳動系統(tǒng)或金屬加工設備。油包水（W/O）乳化液（HFB）通常含油60%以上，其余為水和添加劑，低溫性差、難燃性比磷酸酯無水合成液差，適用于冶金、煤礦等行業(yè)的中、高壓，高溫和易燃場合的傳動系統(tǒng)。液壓油液的物理性質(zhì)(4/9)含聚合物水溶液，即水—乙二醇液（HFC）是含乙二醇或其他聚合物的水溶液，低溫性、粘溫性和對橡膠適應性好，難燃性好，但比磷酸酯無水合成液差，適用于冶金和煤礦等行業(yè)的低、中壓傳動系統(tǒng)。磷酸酯無水合成液（HFDR）是以無水的各種磷酸酯為基礎加入各種添加劑制成，難燃性較好，但粘溫性和低溫性較差，使用溫度范圍寬，對大多數(shù)金屬不會產(chǎn)生腐蝕作用，但能溶解許多非金屬材料，因此必須選擇合適的密封材料，此外，這種液體有毒，適用于冶金、火力發(fā)電、燃氣輪機等高溫高壓下操作的液壓傳動系統(tǒng)。其他幾類難燃液壓液，如：氯化烴無水合成液（HFDS），HFDR+HFDS混合液（HFDT）和其他成分的無水合成液（HFDU）等也都各有其特點，在使用時要充分了解其特性后恰當應用。液壓油液的物理性質(zhì)(5/9)2.液壓油液的物理性質(zhì)（1）密度和重度密度：對于均質(zhì)液體，單位體積內(nèi)的液體質(zhì)量被稱為密度。（2.1）液壓油液的密度因液體的種類而異。常用液壓油液的密度數(shù)值見表2.2。重度：對于均質(zhì)液體，單位體積內(nèi)的液體重量被稱為重度。（2.2）種類液壓油L-HM32液壓油L-HM46水包油乳化液（L-HFAE）油包水乳化液（L-HFB）水-乙二醇（L-HFC）磷酸酯（L-HFDR）/（kg﹒m-3）0.87×1030.875×1030.9977×1030.932×1031.06×1031.15×103液體體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)被稱為液體的體積彈性模量，簡稱體積模量，用K表示。即：

(2.5)體積彈性模量K表示液體產(chǎn)生單位體積相對變化量時所需要的壓力增量。在使用中，可用K值來說明液體抵抗壓縮能力的大小。石油基液壓油體積模量的數(shù)值是鋼（K＝2.06×105MPa）的1/（100~150），即它的可壓縮性是鋼的100~150倍。但在實際使用中，由于在液體內(nèi)不可避免地會混入空氣等原因，使其抗壓縮能力顯著降低，這會影響液壓系統(tǒng)的工作性能。因此，在有較高要求或壓力變化較大的液壓系統(tǒng)中，應盡量減少油液中混入的氣體及其它易揮發(fā)性物質(zhì)（如煤油、汽油等）的含量。由于油液中的氣體難以完全排除，在工程計算中常取液壓油的體積彈性模量K=0.7103MPa左右。液壓油液的物理性質(zhì)(3/9)封閉在容器內(nèi)的液體在外力作用下的情況極像一根彈簧，外力增大，體積減??；外力減小，體積增大。在液體承壓面積A不變時（見圖2.1），可以通過壓力變化（為外力變化值）、體積變化（為液柱長度變化值）和體積模量求出它的液壓彈簧剛度，即：(2.6)液壓油液的可壓縮性對液壓傳動系統(tǒng)的動態(tài)性能影響較大，但當液壓傳動系統(tǒng)在靜態(tài)（穩(wěn)態(tài)）下工作時，一般可以不予考慮。在液壓傳動技術(shù)中，液壓油液最重要的特性是它的可壓縮性和粘性。圖2.1液壓彈簧剛度計算液壓油液的物理性質(zhì)(4/9)（3）液壓油液的粘性

液體在外力作用下流動或有流動趨勢時，液體內(nèi)分子間的內(nèi)聚力要阻止液體分子的相對運動，由此產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，這種現(xiàn)象被稱為液體的粘性。

液體流動時，由于液體的粘性以及液體和固體壁面間的附著力，會使液體內(nèi)部各液層間的流動速度大小不等。如圖2.2所示，設兩平行平板間充滿液體，下平板不動，上平板以速度u0向右平移。由于液體的粘性作用，緊貼下平板液體層的速度為零，緊貼上平板液體層的速度為u0，而中間各液層的速度則視它距下平板距離的大小按線性規(guī)律或曲線規(guī)律變化。實驗表明，液體流動時相鄰液層間的內(nèi)摩擦力Ff與液層接觸面積A和液層間的速度梯度du/dy成正比，即：(2.7)圖2.2液體粘性示意圖液壓油液的物理性質(zhì)(5/9)（b）運動粘度

液體的動力粘度μ

與其密度

的比值被稱為液體的運動粘度，即：(2.11)

液體的運動粘度沒有明確的物理意義，但它在工程實際中經(jīng)常用到。因為它的單位只有長度和時間的量綱，類似于運動學的量，所以被稱為運動粘度。它的法定計量單位為m2/s，以前沿用的單位為St（斯），它們之間的關(guān)系是：1m2/s=104St=106cSt（厘斯）我國液壓油的牌號就是用它在溫度為40℃時的運動粘度（厘斯）平均值來表示的。例如32號液壓油，就是指這種油在40℃時的運動粘度平均值為32mm2/s。液壓油液的物理性質(zhì)(7/9)（c）相對粘度動力粘度和運動粘度是理論分析和計算時經(jīng)常使用到的粘度單位，但它們都難以直接測量。因此，在工程上常常使用相對粘度。相對粘度又稱為條件粘度，它是采用特定的粘度計在規(guī)定的條件下測量出來的粘度。用相對粘度計測量出它的相對粘度后，再根據(jù)相應的關(guān)系式換算出運動粘度或動力粘度，以便于使用。中國、德國等采用的相對粘度為恩氏粘度E，美國用賽氏粘度SSU，英國用雷氏粘度R，等等。液壓油液的物理性質(zhì)(8/9)用恩氏粘度計測定液壓油的恩氏粘度：把200mL溫度為t(℃)的被測液體裝入恩氏粘度計的容器內(nèi)，測出液體經(jīng)容器底部直徑為2.8mm的小孔流盡所需時間t1(s)，并將它和同體積的蒸餾水在20℃時流過同一小孔所需時間t2(s)（通常t2=51s）相比，其比值即是被測液體在溫度t(℃)下的恩氏粘度，即Et=t1/t2。一般以20℃、40℃及100℃作為測定液體恩氏粘度的標準溫度，由此而得到被測液體的恩氏粘度分別用E20、E40和E100來標記。恩氏粘度與運動粘度之間的換算關(guān)系式為：(2.12)式中，ν的單位為m2/s。液壓油液的物理性質(zhì)(9/9)

液壓油液的選用正確合理地選用液壓油液，對保證液壓傳動系統(tǒng)正常工作、延長液壓傳動系統(tǒng)和液壓元件的使用壽命以及提高液壓傳動系統(tǒng)的工作可靠性等都有重要影響。對液壓油液的選用，首先應根據(jù)液壓傳動系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件來選擇合適的液壓油液類型，然后再選擇液壓油液的粘度。植物油及動物油中含有酸性和堿性雜質(zhì)，腐蝕性大、化學穩(wěn)定性差。因此，在液壓傳動系統(tǒng)中一般常采用礦物油。對液壓油液的要求及選用(2/4)對液壓油液的要求及選用(3/4)選擇液壓油液類型在選擇液壓油液類型時，最主要的是考慮液壓傳動系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件，若系統(tǒng)靠近300℃以上的高溫的表面熱源或有明火場所，就要選擇如表2.1所示的難燃型液壓液。其中對液壓油液用量大的液壓傳動系統(tǒng)建議選用乳化型液壓液；用量小的選用合成型液壓液。當選用了石油基液壓油后，首選的是專用液壓油；在客觀條件受到限制時也可選用普通液壓油或汽輪機油。對液壓油液的要求及選用(4/4)

選擇液壓油液的粘度液壓油液的類型選定后，再選擇液壓油的粘度，即牌號。粘度太大，液流的壓力損失和發(fā)熱大，使系統(tǒng)的效率降低；粘度太小，泄漏增大，也會使液壓系統(tǒng)的效率降低。因此，應選擇使系統(tǒng)能正常、高效和可靠工作的油液粘度。在液壓傳動系統(tǒng)中，液壓泵的工作條件最為嚴峻。它不但壓力大、轉(zhuǎn)速和溫度高，而且液壓油液被泵吸入和被泵壓出時要受到剪切作用，所以一般根據(jù)液壓泵的要求來確定液壓油液的粘度。同時，因油溫對油液的粘度影響極大，過高的油溫不僅改變了油液的粘度，而且還會使常溫下平和、穩(wěn)定的油液變得帶有腐蝕性，分解出不利于使用的成分，或因過量的汽化而使液壓泵吸空，無法正常工作。所以，應根據(jù)具體情況控制油溫，使泵和系統(tǒng)在油液的最佳粘度范圍內(nèi)工作。2.液壓油液污染危害液壓油液被污染后對液壓傳動系統(tǒng)和液壓元件所造成的主要危害：（1）固體顆粒和膠狀生成物堵塞過濾器，使液壓泵吸油不暢、運轉(zhuǎn)困難，產(chǎn)生噪聲；堵塞閥類元件的小孔或縫隙，使閥類元件動作失靈；（2）微小固體顆粒會加速有相對滑動零件表面的磨損，使液壓元件不能正常工作；同時，它也會劃傷密封件，使泄漏流量增加；（3）水分和空氣的混入會降低液壓油液的潤滑性，并加速其氧化變質(zhì)；產(chǎn)生氣蝕，使液壓元件加速損壞；使液壓傳動系統(tǒng)出現(xiàn)振動、爬行等現(xiàn)象。3.液壓油液污染控制一般常采取如下措施來控制污染：（1）減少外來的污染液壓傳動系統(tǒng)在裝配前必須嚴格清洗，用機械的方法除去殘渣和表面氧化物，然后進行酸洗。液壓傳動系統(tǒng)在組裝后要進行全面清洗，最好用系統(tǒng)工作時使用的油液清洗，特別是液壓伺服系統(tǒng)最好要經(jīng)過幾次清洗來保證清潔。油箱通氣孔要加空氣濾清器，給油箱加油要用濾油車，對外露件應裝防塵密封，并經(jīng)常檢查，定期更換。液壓傳動系