技术交流材料之四液压油产品及技术1、液压系统的工作原理n 液压系统虽然多种多样，但从能量转换的角度来看 ，它们的工作原理和组成基本相同，均是由动力元件、操 纵元件、执行元件、辅助元件四个部分组成，即由电机带 动油泵(齿轮泵、叶片泵、柱塞泵)，将原动机的机械能转 换成液体的压力能，这时油经过过滤器、溢流阀、流量控 制阀、定向控制阀等进入油缸，再由液压缸将液体压力能 转变为往复运动的机械能，从而推动活塞运动并操纵工作 部件实现各种不同的工作循环。由此可见，液压油的工作 原理是借助于处在密闭容积内的液体压力能来传递能量或 动力的，液压油在系统中不仅担负着实现能量传递、转换 和控制的工作介质，还同时起着润滑、防锈、冷却和减震 等作用。 1.1 液压系统工作原理示例n1-泵n2-油缸n3-单向阀n4-油箱n5-滤油器n6-溢流阀n7-节流阀n9-蓄能器 n8-换向阀n1.2液压系统 组成压力阀方向阀流量阀原动机油泵油 缸油马达油箱液 压 能液 压 能工 件 部 件机械能操纵元件动力元件执行元件辅助元件机械能1.3 液压系统的工况n 液压系统因为应用领域宽，涉及范围大，所以其工 况也因其设备本身的性能以及操作环境不同而变化较大 。液压系统工况比较复杂，但是液压泵的温度和压力是 两个最为主要的参数，温度有工作温度和工作环境温度 ，一般的工作温度为50-60，最高可达到80-110，工 作环境温度一般在室内变化不大，但对于户外移动液压 机械来说，则温度变化范围教宽，对油品的低温流动性 能和高温稳定性有较高要求。压力是选择液压油品种和 级别需要考虑的另一重要因素，按压力大小可分为低压 、中-高压和高压三种情况，一般小于7Mpa为低压，7- 21Mpa为中-高压，大于21Mpa为高压，高压现在最高可达 到35-40Mpa。 1.4 液压系统对液压油的质量 要求n 液压油质量的优劣将直接影响系统的灵活性、准确性和 可靠性，随着液压技术的发展(大功率、体积小、压力高)， 液压系统根据其结构、工作条件和周围环境以及所起的作用 ，对液压油提出了严格的性能要求：2、液压系统对液压油的性 能要求n 优良的润滑性 n 适宜的粘度和粘温性能 n良好的氧化安定性和热稳定性 n良好的剪切安定性 n良好的防锈防腐性能n良好的抗乳化性和水解安定性 n良好的密封材料适应性 n良好的抗泡性和空气释放性 n良好的过滤性和清洁性 n其它2.1适宜的粘度和粘温 性能 粘度是液体内流动的阻力，就是液体的内摩擦力， 是液压油的重要使用性能之一。在液压系统内若粘度太 低，会造成机械内部漏损及磨损增大，使泵的容积效率 下降。若粘度太高，泵的吸油困难，造成气蚀，使进入 系统内的供油压力不足，动力损失增大。所以必须选择 合适的粘度，既照顾机械效率，又顾及容积效率。 n温度是影响液压油粘度的重要因素，液压系统工作温 度及环境温度差异较大，温度的变化必然引起油品粘度 变化，这就要求油品粘度随温度变化越小越好，即要求 粘度指数应高一些，通常是靠加入粘度指数改进剂来提 高油品的粘度指数。 2.2 优良的润滑性液压泵和油马达在运行过程中经常可能处于边界摩 擦状态，如果液压油的抗磨性能差，会发生粘着磨损、 磨粒磨损和疲劳磨损，导致泵和油马达性能降低，寿命 缩短，系统产生故障。随着液压系统的工作压力和自动化程度的不断 提高，为防止磨损及擦伤，要求油品具有优良的润滑性 能（抗磨性能），以期最大限度地减少轴承及传动装置 零部件的磨损，确保泵和系统的使用寿命，使之长期稳 定运行。2.3 良好的氧化安定性和热 稳定性n油品在使用过程中，与空气接触即发生氧化，氧化后 的油品颜色变深，粘度增长，生成沉淀，氧化后的酸生 成物腐蚀设备，增加磨损，特别是氧化产生的油泥会堵 塞间隙很小的润滑部位和精细滤器，使液压操作失灵和 缩短寿命。n 液压油经常处于高温下运行，因此必须具有较好的热 稳定性，否则油品因受热分解使系统出现大量油泥堵塞 过滤器、油路和伺服阀等，造成液压系统失灵。2.4 良好的剪切安定性n液压油经过液压元件(如泵、阀、微孔)时，经受剧烈 机械剪切作用，油品中的高分子聚合物会被剪断，引起 油品粘度下降。这种粘度下降包括暂时性粘度下降和永 久性粘度下降两种。暂时性粘度下降在剪应力撤除后， 能恢复到原粘度值。永久性粘度下降在剪应力撤除后粘 度不能恢复原粘度值。n为了防止液压油在机械剪切作用下的粘度下降，一般 选择性能优良的高分子聚合物(稠化剂)加入到液压油中 ，来提高油品的抗剪切性能2.5 良好的防锈防腐性能n液压油使用过程中，由于与水、空气作用，会使液压元 件发生锈蚀，影响液压系统正常工作，锈蚀产生的金属粒 子在随油循环中，作为磨料而加重系统的磨损，同时又进 一步促使油品的催化氧化，使液压元件和油品寿命都受到 影响，所以在油中添加适量的防锈剂，以提高油品的防锈 性能。 2.6 良好的抗乳化性和水解安定 性n液压油在工作过程中，可能从不同途径混入水分，在液 压元件的剧烈搅动下与油形成乳化液，乳化液能引起金属 锈蚀甚至相互作用生成沉淀或腐蚀性物质，降低了油品的 润滑性，因此具有良好的抗乳化性能是液压油极为重要的 指标。n液压油中的游离水能引起油中某些皂类、醋类添加剂的 水解，水解产生的酸性物质会腐蚀金属元件如柱塞泵的铜 及铜合金元件，同时油品降解后质量下降，水解后不溶物 会堵塞过滤网，使液压系统运转失灵。因此，要求液压油 还同时具有良好的水解安定性。2.7 良好的抗泡性和空气释 放性液压系统在工作时，如果负压的吸油口和油泵处泄漏而吸 入空气，或油箱中油过分地飞溅都会使空气存留在油中。混有空气的 液压油工作时会使系统的效率降低，润滑条件恶化，严重时产生异常 的噪音、气穴、震动，严重时会损坏设备。夹带在油中的空气存在二种形式：一是较大气泡(直径大于 1mm)，二是雾沫空气。常用润滑油泡沫性能测定油中较大气泡的生成 及消泡倾向，而雾沫空气从油中逸出的能力用空气释放值测定法测定 。为了改善油品的泡沫性能(即生成泡沫倾向小，生成泡沫后又 迅速消泡)，常加入硅油消泡剂，但硅油消泡剂抑制了油中雾沫空气 的上升和释放，空气释放性能变差。因此目前人们采用所谓非硅消泡 剂，它不仅能改善油品的泡沫性能，而且对空气释放性影响极小。 2.8 良好的密封材料适 应性n液压系统的密封是保证系统安全可靠工作的重要因 素。如果密封不良，会引起漏油或混入空气，漏油不 仅增加液压油的损耗，还能破坏系统的正常工作，甚 至引起爆炸。所以，要求液压油对其所接触的橡胶、 涂料、塑料等密封材料无侵蚀作用（过分膨胀、软化 、硬化），同时，这些材料也不会使油品变质。2.9 良好的过滤性抗磨液压油被少量水污染后很难过滤，这样会引起过滤系统堵塞和污染泵和其它元件；此外，液压系统的精密度越来越高，油品中的腐蚀颗粒极易使系统的精度下降、控制失灵。因此，液压油应具有良好的过滤性。高度自动化的液压装置(如数控机床，电液伺服阀)，要求进入液压系统的液压油必须十分清洁，不允许含有超过限度的固体颗粒和其它可溶性脏物，以保证液压装置的正常工作。3、液压油的分类 按液压油用途 分类：航空液压 油、舰船液压油、 数控机床液压油，特 种液压油等 按使用温度范 围分类：普通、高 温、低温液压油，宽温范围液压油 按液压油的组 成分类：防锈抗氧 型、抗磨型、高粘度指数型液压油型等 按使用特性分 类： 抗燃、环 保型液压油等 按使用压力分 类：普通、高 压抗磨液压油等 按添加剂种类 分类有灰（低锌 、高锌）、无灰（无锌、无灰）液压油等3.1 GB 7631.2-20012001（等效ISO 6743.4-1999 ）流体静压系统：n 矿油型和合成烃型液压油 HH、HL、HM、HR、HV 、HS n 环境可接受液压液HETG、HEPG、HEES、HEPRn 液压导轨系统用油HGn 难燃液压液HFAE、HFAS、HFB、HFC、HFDR、HFDU 流体动力系统n 自动传动HAn 联轴节和转换器 HN4、液压油的规格n德国国家标准DIN51524（I）-1985、51524()- 1985(HLP)，DIN 51524()-1990(HVLP)n 法国国家标准AFNOR E 48-603-1983n 美国Denison公司规格；HF-1/HF-2/HF-0为HL、HM 规格，其中HF-0质量级别最高n美国Cincinnati-Milacron公司规格；其中P-38/P-55/P -57为HL型；P-68/P-69/P-70为HM型；P-75A/ P-75B/ P- 75C为HM专用型。n 美国Vickers 公司规格；Vickers M-2950-S(35VQ25A) 、 Vickers I-286-S(V-104C) HM油规格。n中国GB 11118.1-94矿物型和合成烃型液压油产品标准 ，包括HL/HM/HG/HV/HS4.4 我国GB 11118.1-94规格特点n 我国1994年修订了液压油规格GB11118.194。 HM油优级品增加了水解安定性、热稳定性、过滤性等 指标，理化标准与HF0相同，泵试验条件与Vickers I-286-S相同，所要求FZG齿轮机试验与DIN 51524 （ ）相同，但高压叶片泵和高压柱塞泵试验未列入标 准中，因此该规格不适用于高压液压系统用油 。n GB11118.194抗磨液压油的一等品规格与DIN 51524（）相近，达到ISO/FDIS 11158-1997标准， 优等品规格与HF0相近，超过ISO指标。5 液压油应用n 液压油的合理选择n 液压油的使用管理与维护n 液压油的换油指标n 液压油常见问题解答5.1 液压油的合理选择液压油品种的选择液压系统的工作环境 液压系统的主要工况条件，如压力、温度、排量 液压系统的特殊要求 液压油粘度的选择 液压油质量等级的选择 依据环境和工况条件选择液压油液压系统的特殊要求n对环保要求较高的设备（食品机 械）选环境可接受液压液n液压和导轨共用一个油路系统选 用液压导轨油n含有银部件的液压系统选用抗银 液压油n使用电液脉冲马达的开环数控机 床选用数控机床液压油，使用电液 伺服机构的闭环系统选用清净液压 油矿油型液压油粘度、品种的选择(参考) w注：540、4080系指液压系统温度。 5.2液压油的使用管理与维护n 防止液压油被污染n 防止空气混入 n 防止水分混入n 控制液压油的使用温度