液壓油的主要特性及適應(yīng)性能
液壓系統(tǒng)能否可靠、有效而經(jīng)濟(jì)的工作，在相當(dāng)程度上取決于液壓油的性能。有的液壓設(shè)備工況條件十分惡劣，如高溫、潮濕、粉塵、水分和雜質(zhì)等，這就對(duì)液壓油提出了更高的要求。
因此，要求液壓油必須具有以下特性：
1、合適的粘度和良好的粘溫特性
粘度過高時(shí)，油泵吸油阻力增加，容易產(chǎn)生空穴和氣蝕作用，使油泵工作困難，甚至受到損壞，油泵的能量損失增大，機(jī)械總效率降低，同時(shí)，粘度過高，也會(huì)使管路中壓力損失增大，降低總效率，還會(huì)使閥和油缸的敏感性降低，工作不夠靈活。
粘度過大，不能及時(shí)帶走熱量，會(huì)造成油溫上升，加快氧化速度，縮短油品的使用壽命。粘度過低時(shí)，油泵的內(nèi)泄漏增多。容積效率降低，管路接頭處的泄漏增多，控制閥的內(nèi)泄漏增多，控制性能下降。同時(shí)，粘度過低，也會(huì)使?jié)櫥湍ぷ儽。推穼?duì)機(jī)器滑動(dòng)部件的潤(rùn)滑性能降低，造成磨損增加，甚至發(fā)生燒結(jié)。
粘度是液壓油的主要指標(biāo)，因此必須保持合適的粘度，液壓油一般用40℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度為11～60mm2/s的油。粘溫特性表示粘度隨溫度變化的大小。一般工程機(jī)械在露天工作，溫度變化大，為了保證液壓系統(tǒng)平衡的工作，要求粘度指數(shù)大。一般抗磨液壓油粘度指數(shù)應(yīng)不低于90；低溫液壓油應(yīng)不低于130。
2、低溫性能
液壓油的低溫性能，包括三個(gè)方面：
第一，低溫流動(dòng)性。指的是油本身在低溫時(shí)的流動(dòng)性能，用傾點(diǎn)來評(píng)定；
第二，低溫起動(dòng)性。指油在低溫下克服起動(dòng)阻力，獲得迅速起動(dòng)的能力；
第三，低溫泵送性。指在低溫下，油能被油泵輸送到潤(rùn)滑部位的能力。幾種不同類型液壓泵對(duì)油品粘度的要求見下表。
| 項(xiàng)目 | Dcnison公司 | 商業(yè)規(guī)格齒輪泵 | |
|
|
葉片泵 | ||
| 低溫起動(dòng)最大粘度/mm2/s | 1618 | 1618 | 1620 |
| 全功率最大粘度/mm2/s | 162 | 162 | - |
| 操作溫度下最優(yōu)粘度/mm2/s | 30 | 30 | 21 |
| 全功率最小粘度/mm2/s | 10 | 10 | 7.5 |
3、氧化安定性
液壓油在使用過程中，由于受熱、受空氣中的氧以及金屬材料的催化作用，會(huì)促使液壓油氧化變質(zhì)，使油品顏色變深，酸值增加，粘度發(fā)生變化或生成沉淀物。油品的氧化化安定性，采用GB/T12581-90方法。此法是在95℃下，向加有催化劑的氧化管中通氧氣，以油品酸值達(dá)到2.0mgKOH/g時(shí)所需的小時(shí)數(shù)來表示氧化安定性。一般須在1000h以上。
4、防銹性和防腐性。液壓系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，不可避免的要混入一些空氣和水分、由于水分和空氣的共同作用，在液壓元件精度高和粗糙度值小的部件會(huì)發(fā)生銹蝕，影響液壓元件精度。銹又是油品氧化變質(zhì)的催化劑。加入各種添加劑的液壓油品，其活性元素會(huì)腐蝕銅，銀等金屬，因此，要求液壓油應(yīng)具有良好的防銹生和防腐性，以保證液壓系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
液壓油的防銹性用GB/T11143方法評(píng)定，該方法是將一個(gè)特制的鋼棒，浸入300ML潤(rùn)滑油和30ML蒸餾水（A法）或合成海水（B法）混合液中，在一定溫度下，維持一定時(shí)間，將棒取出目測(cè)度棒的生銹程度。
液壓油的抗腐蝕性能是用GB/T5096方法評(píng)定，該方法是把一塊已磨光的銅片，浸在一定量的試樣中，按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)加熱到指定溫度通常是100℃或150℃，保持一定時(shí)間，通常是3h，然后取出銅片，經(jīng)洗滌后與腐蝕標(biāo)準(zhǔn)色板進(jìn)行比較，確定腐蝕等級(jí)。
5、 抗磨性
降低摩擦，減少磨損是液壓油首要的性能指標(biāo)，隨著液壓技術(shù)向高性能發(fā)展，液壓系統(tǒng)工作壓力不斷提高，柱塞泵的工作壓力已從原來的15～20MPa增加到35～40MPa ，葉片泵工作壓力可達(dá)20MPa以上，轉(zhuǎn)速也升高到3500～5000r/min，系統(tǒng)的壓力升高和功率增大，油泵的負(fù)荷必然越來越重，同時(shí)會(huì)引起磨擦面的溫升，油膜變薄，在起勸和停車時(shí)往往處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)。如果液壓油潤(rùn)滑性差，會(huì)產(chǎn)生粘著磨損，磨料磨損和疲勞磨損，造成泵和油馬達(dá)性能下降，壽命縮短，系統(tǒng)發(fā)生故障。因之，液壓油中應(yīng)加入一定的極壓抗磨添加劑，如；硫代磷酸二苯酯或二烷二硫代磷酸鋅等，以提高其極壓抗磨性能。
評(píng)定抗磨性能的方法很多：其中有四球機(jī)法（SH/T0189）。具有方法是將三個(gè)直徑為12.7mm鋼球夾緊在一個(gè)油杯中，并被試油浸沒，另一個(gè)相同直徑的鋼球置于三球頂部，加載15kgf或392N（40kgf），當(dāng)試油加熱到一定溫度（75±2℃），頂球在一定轉(zhuǎn)速下，（通常1200±60/60r/min）旋轉(zhuǎn)60min，然后測(cè)下邊三個(gè)球磨痕的平均直徑，用以評(píng)價(jià)杭磨損性能。四球法是點(diǎn)接觸，與液壓件的工作狀態(tài)不同，但由于它試驗(yàn)時(shí)間短，操作方便，在產(chǎn)品試驗(yàn)過程中被廣泛應(yīng)用。
較好的辦法是FZG齒輪試驗(yàn)，該試驗(yàn)是在FZG齒輪試驗(yàn)機(jī)上完成的。具體方法是在試驗(yàn)齒輪箱中裝入1.5L被試油品，加溫到90±3℃，恒速運(yùn)轉(zhuǎn)15分鐘，齒面載荷按級(jí)增加，各級(jí)載荷運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束后，對(duì)齒面目測(cè)檢查評(píng)定，同時(shí)記錄和繪制齒面出現(xiàn)的圖形，直至油品失效載荷出現(xiàn)為止。
6、剪切安定性
油品良好的粘溫性能。往往是通過在油品中加入高分子聚合物，即粘度指數(shù)改進(jìn)劑獲得，在高壓，高速條件下工作的液壓油，經(jīng)過泵，閥件，微孔時(shí)，經(jīng)受激烈的剪切作用，油中作為粘度指數(shù)改進(jìn)劑的高分子聚合物可能被剪斷，油品粘度下降。當(dāng)油的粘度下降到一定程度后，就不能繼續(xù)使用。
測(cè)定液壓油剪切安定性的主要方法是超聲波剪切試驗(yàn)法（SH/T050法）。其方法是將試樣置于聚能器（即超聲波振蕩器）中，使之經(jīng)受一次或多次固定時(shí)間的超聲波剪切，然后測(cè)量其粘度變化，以油的粘度下降率，來評(píng)價(jià)剪切安定性，此法具有試油少，周期短，操作方便等優(yōu)點(diǎn)。是液壓油篩選取的主要手段。
7、 抗乳化性和水解安定性?？谷榛允侵赣退榛悍蛛x成油層和水的能力。水解安定性是指油水混合后，油抵抗與水反應(yīng)的能力，液壓油在工作過程中，可能從不同途徑混入水分，液壓油中的游離水，能引起油中某些酯類添加劑水解，水解產(chǎn)生的酸性物質(zhì)會(huì)腐蝕金屬元件，如柱塞泵的銅和銅合金元件。
另外，由于液壓油受劇烈攪動(dòng)，水和油易于形成乳化液，這種含有灰塵，顆粒和其它臟物的乳化液，會(huì)促進(jìn)油的氧化變質(zhì)，生成油泥和沉積物，導(dǎo)致冷卻器性能下降；管道，閥門堵，油品潤(rùn)滑性能下降，因此要求液壓油具有良好的水解安定性和抗乳化性能。
評(píng)定抗乳化性能的方法是，BG/T7035。具體措施是將試樣、水和銅片一起密封玻璃瓶?jī)?nèi)，然后放在90℃±0.5℃的水解安定性試驗(yàn)箱內(nèi)，按首尾顛倒方式旋轉(zhuǎn)48h，將油水混合物過濾，測(cè)定不溶物：再將水分離，分別測(cè)定油的粘度，酸度，水層總酸度和銅片的質(zhì)量變化，并評(píng)價(jià)銅片外觀。銅片失重越小，水層總酸度越低，說明油的水解安定性越好。
8、起泡性和空氣釋放性。在液壓循環(huán)系統(tǒng)中，空氣可能以各種方式混進(jìn)液壓油，液壓油也能溶解一定量的空氣，壓力越高溶解的空氣量越大，空氣在油中以氣泡（直徑大于10mm）和霧沫空氣（直徑小0.5mm）兩種形式出現(xiàn)。
起泡性是指油品生成泡沫的傾向，以及生成泡沫的穩(wěn)定性；空氣釋放性是指油品釋放分散在油中霧沫氣的能力?；煊锌諝獾囊簤河停诠ぷ鲿r(shí)，會(huì)使系統(tǒng)的的效率降低，潤(rùn)滑性能惡化，加速油品氧化。
液壓設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于下列原因會(huì)使液壓油產(chǎn)生氣泡：
A.在油箱內(nèi)液壓油與空氣一起受到劇烈攪動(dòng)。
B.油箱內(nèi)油面過低，油泵吸油時(shí)把一部分空氣也吸進(jìn)泵里去。
C.因?yàn)榭諝庠谟椭械娜芙舛仁请S壓力而增加的，所以在高壓區(qū)域，油中溶解的空氣較多，當(dāng)壓力降低時(shí)，空氣在油中的溶解度也隨之降低，油中原來溶解的空氣就會(huì)析出一部分，因而產(chǎn)生氣泡。
液壓油中混有氣泡是很有害的，其害處有：
A.氣泡很容易被壓縮，因而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的壓力下降，能量傳遞不穩(wěn)定、不可靠、不準(zhǔn)確，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，使液壓系統(tǒng)的工作不規(guī)律。
B.容易產(chǎn)生氣蝕作用。當(dāng)氣泡受到油泵的高壓時(shí)，氣泡中的氣體就會(huì)溶于油中。這時(shí)氣泡所在的區(qū)域就會(huì)變成局部真空，周圍的油液會(huì)以極高的速度來填補(bǔ)這些真空區(qū)域，形成沖擊壓力和沖擊波。這種沖擊壓力可高達(dá)幾十甚至上百兆帕，這就是穴蝕作用。如果這種沖擊壓力和沖擊波作用于固體壁面上，就會(huì)產(chǎn)生氣蝕和用，使機(jī)器損壞。
C.氣泡在油泵中受到迅速壓縮（絕熱壓縮）時(shí)，產(chǎn)生局部高溫可高達(dá)1000℃。促使油品蒸發(fā)、熱分解和氣化，變質(zhì)變黑。
D.增加油與空氣的接觸面積，增加油中的氧分壓，促進(jìn)油的氧化。因此，液壓油應(yīng)有良好的抗泡性和空氣釋放性，即在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，產(chǎn)生的氣泡要少，所產(chǎn)生的氣泡要能很快破滅，以免與液壓油一起被油泵吸進(jìn)液壓系統(tǒng)中，溶在油中的微小氣泡必須容易釋放出來。
傳統(tǒng)上使用甲基硅油破泡，其破泡性能很好，加入10～100ppm，就可消除表面泡沫，但它抑制了油中小泡沫的釋放。近年來人們采用了聚酯非硅泡劑（T912）。
液壓油泡沫特性的測(cè)定方法（GB/T12579），是在規(guī)定和件下，測(cè)定潤(rùn)滑油的泡沫傾向（吹氣5min結(jié)束時(shí)的泡沫體積）和泡沫穩(wěn)定性（靜止10min結(jié)束時(shí)的泡沫體積）。
液壓油空氣釋放性的測(cè)定方法（將試油加熱到一定溫度一般是50℃），向試油中吹入過量的壓縮空氣，使試油劇烈攪動(dòng)，空氣在油中形成了小氣泡（霧沫空氣）。停氣后，立即記錄油中霧沫空氣體積減到0.2%的時(shí)間，即為空氣釋放值。
9、清潔度與過濾性能。液壓油的清潔度，是對(duì)其中所含固體顆粒及污染物多少的要求。液壓油中的顆粒雜質(zhì)包括砂塵、水銹，焊雜屑等，它們來自沒有洗凈的管中，沒經(jīng)過濾或過濾不好的液壓油或通過其它途徑浸入。這些顆粒會(huì)導(dǎo)致元件表面的劃傷，精密伺服閥粘著，卡往和加速液壓油本身的變質(zhì)。
過濾性能是指液壓油中顆粒雜質(zhì)和油泥膠質(zhì)通過一定孔徑濾網(wǎng)時(shí)的難易程度，如果雜質(zhì)，油泥等不易濾掉，濾網(wǎng)將被堵塞，所以液壓油必須具備符合液壓系統(tǒng)要求的清潔度和可濾性。
有人研究液壓系統(tǒng)是否清洗和是否有過濾裝置對(duì)液壓油污染程度的影響。如液壓系統(tǒng)經(jīng)過清洗，工作時(shí)系統(tǒng)本身對(duì)液壓油沒有污染，又因系統(tǒng)中有過濾裝置不斷將液壓油中污染雜質(zhì)濾掉，所以液壓油一直使用到換油期，污染度遠(yuǎn)沒達(dá)到污染界線。這說明液壓系統(tǒng)使用前的清洗和使用中的過濾是保證系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件。
水溶于油中會(huì)使某些添加劑水解生面不溶物，降低油的地過濾性能，從圖可以看出在過濾條件相同的條件下，有水液壓油比無水時(shí)難于過濾：在相同含水條件下，以烷基二硫代磷酸鋅（有灰添加劑）為添加劑的油，比無灰系液壓油難過濾。不含水的液壓油過濾速度幾乎無差別。
液壓油過濾性試驗(yàn)方法按SH/T0210進(jìn)行。該方法是將200ml試樣在規(guī)定設(shè)備中，室溫下，600Hg真空度下，通過1.2μm濾膜，濾出75ml油對(duì)所需時(shí)間，定為無水試樣的過濾性。含水試樣過濾性，是在200ml的水加2%的水激振蕩5min后，按無水試樣方法試驗(yàn)。
10、液壓與密封材料，涂料等非金屬材料和金屬材料的適應(yīng)性。
材料的匹配性，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的一個(gè)重要問題。適應(yīng)性，系統(tǒng)液壓油對(duì)其接觸的各種金屬材料，非金屬材料，如橡膠、涂料、塑料等無侵蝕作用，這些材料也不會(huì)使油品變質(zhì)，各類液壓油與常用材料的匹配性能下表。
表 各類液壓油與常用材料匹配性
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油 |
普通礦物 |
水-乙二醇 |
磷酸脂 |
油包水 |
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金屬 |
鐵 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
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銅、黃銅 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
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青銅 |
適應(yīng) |
有限適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
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鎘和鋅 |
適應(yīng) |
不適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
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鋁 |
適應(yīng) |
有限適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
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鉛 |
適應(yīng) |
不適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
||
|
鎂 |
適應(yīng) |
不適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
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|
錫和鎳 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
||
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涂料和漆 |
普通耐油工業(yè)涂料 |
適應(yīng) |
不適應(yīng) |
不適應(yīng) |
不適應(yīng) |
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環(huán)氧型與酚型 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
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陶瓷 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
||
|
塑料 |
丙烯酸塑料 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
不適應(yīng) |
適應(yīng) |
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苯乙烯塑料 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
不適應(yīng) |
適應(yīng) |
||
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環(huán)氧塑料 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
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酚醛塑料 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
||
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硅酣塑料 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
||
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聚氯乙烯塑料 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
不適應(yīng) |
適應(yīng) |
||
|
尼龍 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
||
|
聚丙烯 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
||
|
聚四氟乙烯 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
||
|
天然膠 |
不適應(yīng) |
適應(yīng) |
不適應(yīng) |
不適應(yīng) |
||
|
氯丁膠 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
不適應(yīng) |
適應(yīng) |
||
|
丁腈膠 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
不適應(yīng) |
適應(yīng) |
||
|
丁基膠 |
不適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
不適應(yīng) |
||
|
乙丙膠 |
不適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
不適應(yīng) |
||
|
聚脲膠 |
適應(yīng) |
不適應(yīng) |
有限適應(yīng) |
不適應(yīng) |
||
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硅膠 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
||
|
氟膠 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
||
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其它密封材料 |
皮革 |
適應(yīng) |
不適應(yīng) |
有限適應(yīng) |
有限適應(yīng) |
|
|
含橡膠浸漬的塞子 |
適應(yīng) |
不適應(yīng) |
有限適應(yīng) |
不適應(yīng) |
||
|
過濾 |
酸醋纖維一酚型 |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
適應(yīng) |
|
具體方法是用標(biāo)準(zhǔn)像膠環(huán)放在一個(gè)錐形規(guī)上測(cè)量其風(fēng)徑，然后將浸泡在100℃的油樣中24h，待環(huán)冷卻后再用量規(guī)則量?jī)?nèi)徑，將內(nèi)徑變化換算成橡膠環(huán)體積膨脹百分?jǐn)?shù)，定為密封適應(yīng)指數(shù)。
?
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