液压油是液压传动系统的重要组成部分,是用来传递能量的工作介质。除此之外它还起着润滑运动部件和保护金属不被锈蚀的作用。液压油的质量及其各种性能将直接影响液压系统的工作。在液压技术不断发展、液压油的品种越来越多的情况下,深入了解液压油的性质、正确地选用液压油显得更为重要。
(一)液压油的使用要求
对液压系统使用的油液有以下几点要求。
(1)适宜的黏度和良好的黏温性能。
(2)润滑性能好。在液压传动的机械设备中,除液压元件外,其他一些有相对滑动的元件也要用液压油来润滑,因此,液压油应具有良好的润滑性能。通常用加入添加剂的方法提高其润滑性能。
(3)稳定性好。稳定性好,即对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性,使用寿命长。油液抵抗其受热时发生化学变化的能力叫作热稳定性。热稳定性差的油液在温度升高时容易使油的分子裂化或聚合,产生脂状沥青、焦油等物质。由于这种化学反应是随着温度升高而加快的,所以一般液压油的工作温度被限制在650℃以下。
油液与空气中的氧或其他含氧物质发生反应后生成酸性化合物,能腐蚀金属,这种化学反应的速度越慢,其氧化稳定性就越好。
油液遇水发生分解变质的程度称为水解稳定性,水解变质后的油液黏度降低、腐蚀性增强。
油液在很大的压力下流过很小的缝隙或孔时,由于机械剪切作用使油的化学结构发生变化,黏度降低。因此要求油液具有较好的抗剪切稳定性,不至于在受机械剪切作用时使油液黏度发生显著变化。
(4)消泡性好。油液中的泡沫一旦进入液压系统,就会造成振动、噪声以及增大油液的压缩性等,因此需要液压油具有能够迅速而充分地放出气体而不致形成泡沫的性质,即消泡性。为了改善油液的消泡性,可在油液中加入消泡添加剂。
(5)凝固点低,流动性好。为了保证能够在寒冷气候下正常工作,需要液压油的凝固点低于工作环境的最低温度,保证低温下流动性好。
(6)闪点高。对于高温或有明火的工作场合,为满足防火和安全的要求,要求油的闪点要高。
(7)要求油液的质地纯净,杂质含量少。
(二)液压油的物理性质
1.密度
单位体积的油所具有的质量称为密度,用ρ表示,单位为kg/m3。
通常石油基液压油的密度一般为9×102kg/m3。
2.黏度
液体在外力作用下流动时,液体内部各流层之间产生内剪切摩擦阻力,这种现象称为液体的黏性。表示黏性大小程度的物理量,称为黏度。
3.压缩性
一般情况下油的可压缩性可以不计,但在精确计算时,尤其是在考虑系统的动态过程时,油的可压缩性是一个很重要的因素。液压传动用油的可压缩性比钢的可压缩性大100~140倍。当油中混入空气时,其可压缩性将显著增加,常使液压系统产生的噪声增加,并降低系统的传动刚性和工作可靠性。
(三)液压油的选用
在选用液压油时,应首先考虑液压系统的工作条件、周围环境,同时还应符合泵、阀等元件产品的规定。
1.液压系统的工作条件(www.daowen.com)
工作压力高,宜选用黏度较高的油液,因为高压的液压系统泄漏较突出;当工作压力较低时,宜选用黏度较低的油液。
2.液压系统的环境条件
液压系统油温高或环境温度高,宜用黏度较高的油液;反之,宜用黏度较低的油液。
3.液压系统中工作机构的速度(转速)
当液压系统中工作机构的速度(转速)高时,油流速度高,压力损失也大,系统效率低,还可能导致进油不畅,甚至卡住零件。因此,宜用黏度较低的油液。反之,宜用黏度较高的油液。
在选用液压油时,有时还要考虑到一些特殊因素。例如高速、高压液压系统中的元件,要求所用的油液具有较高的抗磨性或油膜强度,以防止急剧的磨损,这时可选用抗磨液压油,对于环境温度在-15℃以下的高压、高速液压系统,为保证在低温下有良好的起动性,可选用低凝液压油。精密机床主轴使用滑动轴承,要求润滑油具有较好的抗氧化性、耐磨性、耐锈蚀性,以便能有效地降低主轴温升,延长主轴使用寿命,宜选用精密机床主轴油。
机床液压用油类型的选择通常要考虑油的黏度、工作的环境温度和系统工作压力这三项主要因素。油的黏度是选用油的一个重要指标,因为黏度会直接影响到机床液压系统的效率、灵敏性和可靠性。一般情况下,液压传动用油选择参照表4-12。
表4-12 按液压泵类型选择液压传动用油
所用液压油必须保持清洁,不允许其他油液、水、空气和杂质混入,否则将造成各种故障,减少液压元件的使用寿命,降低加工质量,甚至导致设备损坏。
(四)高水基液压油
高水基液压油是一种以水为主要成分的抗燃液压油,它的油含量只有5%左右,目前广泛应用于采煤坑道等对防火有较高要求的液压系统中。它不仅是安全的工作介质,而且价格便宜,对周围环境污染小。在国际石油能源紧张的情况下,高水基油受到普遍重视,是一种很有发展前景的液压传动介质。
1.高水基液压油的类型
高水基液压油包括可溶性油、合成溶液和微乳化液三种类型。可溶性油含有5%~10%的油和添加剂,它实际上是一种油的乳化液,如目前在矿山机械液压系统中使用的水包油型液压油就属于这种可溶性油。合成溶液不含油,而是含有5%左右的化学添加剂。微乳化液含有5%左右的添加剂和精细扩散的油。
2.高水基液压油的优缺点
(1)优点:价格低、抗燃性好、工作温度低(因为水的传热性好,所以工作温度比矿物油低)、黏度变化小、体积弹性模量大、运输和保存均较方便(因为95%的水是用时临时加进去的)。
(2)缺点:润滑性差、黏度低、使用条件受局限(因为黏度低,工作温度范围窄,所以只能用于室内性能要求不高的设备)、对金属的腐蚀性大。
3.高水基液压油的使用
由于高水基液压油的黏度低、润滑性差,故对于高速、高压液压泵不适用,对于中低压系统可以使用,但存在以下几个问题:
(1)黏度低但泄漏量大。
(2)对齿轮泵和叶片泵使用高水基液压油后性能和使用寿命都比使用矿物油时低。
(3)干式电磁阀及电液伺服阀的电器部分遇到高水基液压油时会产生误动作。
因此,推广使用高水基液压油的关键是要设计出适应高水基液压油的液压元件。
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