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液压油的主要物理性质

发布时间:2017-05-12 浏览次数:646次

液压传动是以液压油(通常为矿物油)作为工作介质来传递动力和信号的。因此液压油的质量(物理、化学性能)的优劣,尤其是力学性能对液压系统工作的影响很大。所以,在研究液压系统时,必须对所用的液压油及其性能进行较深入了解,以便进一步理解液压传动的基本原理。

1.密度

单位体积液体的质量称为该液体的密度:

Ρ=m/v (8-1)

式中,V为体积;m为体积为V的液体的质量;Ρ为液体的密度。

密度是液体一个重要的物理量参数。随着温度或压力的变化,其密度也会发生变化,但变化量一般很小,可以忽略不计。一般液压油的密度为900kg/m3。

2.可压缩性

液体受压力的作用而发生体积减小变化称为液体的可压缩性。若液压油中混入空气时,其可压缩性将显著增加,并将严重影响液压系统的工作性能,因此在液压系统中尽量减少油液中混入的气体及其他挥发物质(如汽油、煤油、乙醇和苯等)的含量。

3.黏性

 (1)黏性的意义。液体在外力作用下流动时,液体分子间内聚力会阻碍分子相对运动,即分子之间产生一种内摩擦力,这一特性称为液体的黏性。黏性是液体的重要物理特性,也是选择液压用油的依据。

由于液体在外力作用下才有黏性,因此液体在静止状态下是不呈现黏性的。液体黏性的大小用黏度来表示。

 (2)液体的黏度。指定量表示黏性高低的量,常用的黏度有3种,即动力黏度、运动黏度和相对黏度。平时提到油的牌号实际是运动黏度。

1)动力黏度µ。在我国法定计量单位制及SI制中,动力黏度µ的单位是Pa·s(帕·秒)或用N·s/m2(牛·秒/米2)表示。

在CGS制中,口的单位为dgn·s/cm2(达因·秒/厘米2),叉称为P(泊)。P的1%称为cP(厘泊)。其换算关系如下

1Pa·s=10P=l03cP

2)运动黏度v。动力黏度µ和该液体密度Ρ之比值,称为运动黏度。 

v=µ/Ρ (82)

运动黏度µ没有明确的物理意义。因为在其单位中只有长度和时间的量纲,所以称为运动黏度。它是工程实际中经常用到的物理量。

在我国法定计量单位制及SI制中,运动黏度v的单位是m2/s(米2/秒)。

在CGS制中,v的单位是Cm2/s(厘米2/秒),通常称为St(沲)。1St(沲)=100cSt(厘沲)。两种单位制的换算关系为 

im2/S=104St=106cSt

就物理意义来说,µ并不是一个黏度的量,但工程中常用它来标志液体的黏度。例如,液压油的牌号,就是这种油液在40℃时运动黏度v(mm2/s)的平均值,如L—AN32液压油就是指这种液压油在40℃时运动黏度的平均值为32mm2/s。

3)相对黏度。相对黏度叉称条件黏度。它是采用特定的黏度计在规定的条件下测出来的液体黏度。根据测量条件的不同,各国采用的相对黏度的单位也不同。如中国、德国及前苏联等国家采用恩氏黏度(°E),美国采用国际赛氏秒(SSU),英国采用雷氏黏度(R)等。

恩氏黏度由恩氏黏度计测定,即将200cm3的被测液体装入底部有Ф2.8mm小孔的恩氏黏庋计的容器中,在某一特定温度t℃时,测定液体在自重作用下流过小t1所需的时间t和同体积的蒸馏水在20℃时流过同一小孔所需的时间t2,两者之比值便是该液体在t℃时的恩氏黏度。恩氏黏度用符号°E表示

°Et=t1/t2(8—3)

一般以20℃、50℃、100℃作为测定恩氏黏度的标准温度,由此而得来的恩氏黏度分别用°E20、°E50和°E100表示。

恩氏黏度和运动黏度的换算关系可以查询相关手册或书籍。

 (3)调和油的黏度。选择合适黏度的液压油,对液压系统的工作性能有着十分重要的作用。有时现有的油液黏度不能满足要求,可把两种不同黏度的油液混合起来使用,称为调和油。调和油的黏度与两种油所占的比例有关,一般可用下表的经验公式计算。

系数c的数值  

a

10

20

30

40

50

60

70

80

90

b

90

80

70

60

50

40

30

20

10

c

6.7

13.1

17.9

22.1

25.5

27.9

28.2

25

17

 

 (4)黏度和温度的关系。温度对油液黏度影响很大,当油液温度升高时,其黏度显著下降。油液黏度的变化直接影响液压系统的性能和泄漏量,因此希望黏度随温度的变化越小越好。不同的油液有不同的黏度温度变化关系,这种关系叫做油液的黏温特性。

油液的黏温特性可以用黏度指数Ⅵ来表示,VI值越大,表示油液随温度的变化率越小,即黏温特性越好。一般液压油要求VI值在90以上,而精制的液压油及加有添加剂的液压油,其值可大于100。几种国产油液黏温图如图1所示。

种国产油液黏温图

液体的黏温特性常用黏度指数VI来度量。VI表示该液体的黏度变化的程度与标准油液的黏度变化程度之比。通常在各种工作介质的质量标准中都给出黏度指数。黏度指数高,说明黏度随温度的变化小,其黏温特性好。一般要求工作介质的黏度指数应在90以上,优异的在100以上。几种常见工作介质的黏度指数列于下表中。

常见工作介质的粘度指数

介质种类

黏度指数VI

介质种类

黏度指数VI

通用液压油L-HL

90

高含水液压油L-HFA

130

抗磨液压油L-HM

95

油包水乳化液L-HFB

130~170

低温液压油L-HV

130

水-乙二醇液L-HFC

140~170

高黏度液压油L-HR

160

磷酸酯液L-HFDR

130~180

 (5)黏度与压力的关系。压力对油液的黏度也有一定的影响。压力越高,分子间的距离越小,因此黏度变大。不同的油液有不同的黏度压力变化关系。这种关系叫油液的黏压特性。

在液压系统中,若系统的压力不高,压力对黏度的影响较小,一般可以忽略不计。当压力较高或压力变化较大时,则压力对黏度的影响必须考虑。

4.其他特性 

液压油液还有其他一些物理化学性质,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。