液壓系統用礦物油基液壓油黏度的合理選用

摘 要:本文主要分析了礦物油基液壓油黏度的選擇方法，并給出了實例。

關鍵詞:液壓系統 液壓油的種類和它的(運動)粘度 粘溫特性及粘度指數

中圖分類號:TH137文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)01(b)-0097-01

1 引言

隨著科學技術的日益發展，液壓技術在工程技術的各個領域的應用也越來越廣泛，而液壓油液對于系統和設備相當于人類的血液對人體一樣重要，所以學習掌握有關液壓油合理地選用的相關知識，對能否正確地使用液壓設備并使其發揮應有的最大效能是至關重要的。

液壓油的合理選用是一門很復雜的科學。本文僅從應用者的角度出發，以最常用的礦物油基抗磨和高黏度指數液壓油為對象，從對使用者非常重要的方面－液壓油的粘度的選擇加以闡述，并希望對液壓設備的使用者有所幫助。

2 液壓油的黏度、黏度指數及液壓油的牌號

液壓油的黏度是對在剪切應力或張應力作用下流體產生形變時阻力(抗力)的測定。液壓油的常用黏度為運動黏度，其單位為厘斯(cSt)。黏度高的油，我們說“稠”;黏度低的油，我們說它“稀”。國際標準液壓油的常用黏度分級分為:VG22，VG32，VG46，VG68和VG100。

液壓油的黏度指數是對液壓油的運動黏度隨油溫的變化而變化的度量，用VI加以表示。

液壓油的牌號是由液壓油的所屬類別，例如HM為抗磨液壓油(ISO11158);HV為高粘度指數液壓油(VI>130)和液壓油在40℃時對應的運動黏度值所組成。例如，HM46表示常說的46號抗磨液壓油;HV46表示46號高黏度指數液壓油。

3 液壓油黏度的合理選擇

隨著液壓技術應用的日益廣泛，針對應用領域，應用場合，使用條件等情況的不同而選用不同黏度的液壓油，無論對液壓系統的設計者還是應用者都應該是保證系統正常工作的首要工作。

3.1 液壓油的黏溫特性

液壓油的黏度隨油溫的變化而變化(油溫越高其黏度越低)的特性即所謂的黏－溫特性，它是液壓油的重要應用特性之一，也是選擇液壓油的重要依據之一。

不同的液壓系統(如工業液壓系統或工程機械液壓系統等)由于系統的工作環境和條件的差別很大(環境溫度及其變化的差別很大)，所以對液壓油的黏度等級和其黏溫特性的要求也不同。此外，為一個系統選擇液壓油時，應以系統中的重要液壓元件(通常以液壓泵)對油的要求為準。現將選擇液壓油時應針對所涉及的液壓系統注意以下問題:

3.2 系統冷起動時允許的液壓油最高粘度

對一個液壓系統，允許的液壓油的最高粘度是指當液壓系統或設備在冷機狀態下(新設備首次投入運行或長時間停機且無加熱設備)起動時對液壓油黏度的要求。對該參數限定的主要目的是為了保證系統所用的液壓泵在其允許的自吸(油)能力極限內工作，進而保證在冷起動過程中液壓泵不會受到不應有的損傷(過度磨損甚至破壞性損傷)。

換言之，由于對不同的系統相應的環境溫度的差別也很大且設備在冷機狀態下，液壓系統中的液壓油的油溫與相應的環境溫度相同，所以我們以對應于系統可能遭受的最低冷起動環境溫度的液壓油粘度和系統所用液壓泵對液壓油最高黏度的要求作為判斷依據。

液壓泵用于不同回路時對液壓油的最高粘度要求也不同。例如力士樂公司的軸向柱塞泵對液壓油最高黏度的要求:

開式回路 1000cSt(mm2/s)

閉式回路 1600cSt(mm2/s)

3.3 系統允許的液壓油最低粘度

液壓油的允許最低黏度限定是為了確保系統工作中液壓油在可能的最高油溫情況下仍能保證系統元件在不受損的條件下正常工作的能力。

液壓油的最高油溫取決于最高環境溫度加系統的最高工作溫升(后者取決于系統的散熱能力)。對于設備和系統的使用者應以系統液壓油的高溫報警溫度值和所用液壓泵要求的最低黏度值為選擇液壓油的依據。

例如，力士樂軸向柱塞泵允許的最低黏度為:10cSt。

值得特別加以注意的是:對于許多應用情況，諸如在環境溫度變化很大的地區工作的戶外作業的工程機械，為了避免頻繁更換液壓油往往使用適和較寬溫度范圍的高黏度指數液壓油，即HVI液壓油。使用這類油時必須注意的是－由于此類油中的黏度指數改善添加劑使油成為非牛頓流體，當工作中液壓油受到剪切(如流過節流口和縫隙)時，其黏度有產生永久下降的趨勢。通常以黏度下降30％加以考慮。也就是說，使用高黏度指數液壓油時，應將允許的最低黏度值相應提高30％。例如，應將10 cSt提高到13cSt。另外，高黏度指數改善添加劑對油的抗乳化性能及空氣分離能力均有不良影響，所以，除非受溫度條件所迫盡可能不要使用此種油！！！

3.4 液壓油的最佳工作粘度(范圍)

液壓油的最佳工作黏度(范圍)是指可使液壓油各項性能處于最佳狀態進而使系統和元件處于最佳工作狀態并保證系統的元件和材料可達較長的使用壽命的黏度范圍。例如，對力士樂軸向柱塞元件，液壓油的最佳工作粘度為16～36cSt。

該工作參數的控制主要由設備操作者掌控，主要涉及到應使系統達到最佳工作黏度范圍(即達到系統最佳工作油溫)后，再使系統投入重負荷作業。這樣可大大降低系統的故障率，同時有效延長系統及元件的使用壽命。這就要求設備或系統操作者在設備起動后應現在無載或輕載狀態下對設備加以預熱操作，當系統油溫達到規定的工作溫度后再使設備投入滿負荷工作。

4 選擇實例

例如對于不同牌號(不同黏度等級)的抗磨液壓油，按照最高冷起動黏度為1000 cSt及最低工作黏度為10cSt 考慮時，它們所適應的最低環境溫度和最高工作油溫范圍如下

VG 22-20－+65℃

VG 32-15－+75℃

VG46-5－+85℃

VG680－+95℃

VG100+5－+105℃

5 結論

礦物基液壓油的黏度選擇對液壓系統的運行非常重要，作為液壓工作者，首先應該理解黏度的含義，不同類別液壓油的黏溫特性，及設備的工況，合理選擇液壓油，使設備在最佳狀態下運行。

參考文獻

[1]路甬祥，主編.液壓氣動技術手冊[M].北京:機械工業出版社，2002（1）.

[2]雷天覺，主編.新編液壓工程手冊[M].北京理工大學出版社，1998（12）.