项目八 任务七 液压油的维护与使用

任务七液压油的使用与维护一、液压油的性质•液压油是液压传动系统中的传动介质，而且还对液压装置的机构、零件起这润滑、冷却和防锈作用。液压传动系统的压力、温度和流速在很大的范围内变化，因此液压油的质量优劣直接影响液压系统的工作性能。故此，合理的选用液压油也是很重要的。1单位体积液体的质量称为液体的密度，通常用ρ(kg/m3)表示Vm(2-1)式中:V为液体的体积，单位m3；m为液体的质量，单位kg。密度是液体的一个重要的物理参数。密度的大小随着液体的温度或压力的变化会产生一定的变化，但其变化量较小，可忽略不计，一般液压油的密度是900kg/m3。2、液体的可压缩性液体受压力作用而发生体积减小的性质称为液体的可压缩性。压力为p0时体积为V0的液体，当压力增大Δp时，由于液体的可压缩性，体积要减小ΔV。液体的可压缩性用体积压缩率k表示01—VVpk(2-8)液体体积压缩率k的物理意义是单位压力变化下的体积相对变化率。常用液压油的体积压缩率k为（5～7）×10-10m2/N。在工程实际应用中，常用体积弹性模量K值(K=1/k)来表示液体抵抗压缩能力的大小。液压油在正常工作温度范围内，K值会有5%～25%的变化。压力增大，K值也增大，但这种变化不呈线性关系。当压力高于3.0MPa时，K值基本上不再增大。液压油中如混有空气时，K值将大大减小。在常温(20℃)和常压（大气压）下，纯净石油基液压油的体积弹性模量为1.4～2.０GPa，其可压缩性是钢的100～150倍，是橡胶和尼龙的1/20～1/4。在一般情况下，由于压力变化引起液体体积的变化很小，可认为液体是不可压缩的。VpV-k1K(2-9)3.液体的粘性1）液体粘性的意义：当液体在外力作用下流动或有流动趋势时，分子间的内聚力会阻碍分子间的相对运动而产生的一种内摩擦力，这一特性称为液体的粘性。用动力粘度、运动粘度、相对粘度来度量。由于液体本身分子之间内聚力以及与固体壁面吸附力的存在，使液体内各处的速度产生差异。如图2-1所示，液体在管路中流动时速度并不相等，紧贴管壁的液体速度为零，管路中心处的速度最大。图2-1液体在管路内的速度分布图2）液体的粘度常用的粘度有动力粘度、运动粘度、条件粘度三种。①动力粘度动力粘度也称绝对粘度，用μ表示。如图2-2所示，两平行平板之间充满液体，上平板以速度v0向右动，下平板固定不动。紧贴上平板的液体在吸附力作用下跟随上平板以速度v0向右运动，紧贴下平板的液体在粘性作用下保持静止，中间液体的速度由上至下逐渐减小。当两平行板距离减小时，速度近似按线性规律分布。图2-2液体粘性示意图实验表明（牛顿内摩擦定律），液体流动时相邻层间的内摩擦力F与液层间接触面积A、液层间相对速度du成正比，而与液层间的距离dy成反比。可用下式表示:yuAFdd若用单位面积上的摩擦力，即切应力τ来表示液体粘性，则上式可改成yudd（2-2)（2-3）式中，μ为比例系数，称为动力粘度，动力粘度μPa·s（帕·秒）。du/dy为速度梯度，即液层相对运动速度对液层间距离的变化率。dduy（2-4）②动力粘度μ和液体密度ρ的比值，就称为运动粘度，用υ表示，即（2-5)运动粘度的单位是m2/s，工程单位制使用的单位还有cm2/s,通常称为St（斯），工程中常用cSt（厘斯）来表示，1m2/s=104St=106cSt。运动粘度υ没有明确的物理意义，但在分析和计算中经常用到μ与ρ的比值，由于其量刚只与长度和时间有关，因此称之为运动粘度。且习惯上常用它来表示液体的粘度，例如国产液压油的牌号就是该种油液在40℃时的运动粘度υ的平均值。如改善防锈及抗氧化性的精制矿物油（通用机床液压油）L-HL-46中，数字46表示该液压油在40℃时的运动粘度为46cSt（平均值）。③条件粘度又叫相对粘度，它是采用特定的粘度计在规定的条件下测量出来的液体粘度。由于测量条件不同，各国所用的相对粘度也不同。中国、德国和俄罗斯等一些国家采用恩氏粘度（°E)，美国采用塞氏粘度(SSU)，英国采用雷氏粘度(R)。恩氏粘度用恩氏粘度计测定，即将200mL被测液体装入恩氏粘度计的容器中，在某一特定温度t℃下，测出液体经其下部直径为2.8mm小孔流尽所需的时间t1，与同体积的蒸馏水在20℃时流过同一小孔所需的时间t2的比值，便是被测液体在这一温度时的恩氏粘度21ttEt(2-6)工业上常用20℃、50℃、100℃作为测定恩氏粘度的标准温度，其恩氏粘度分别以相应符号°Ｅ20、°E50、°E100表示。恩氏粘度与运动粘度之间，可用如下经验公式换算:当1.35°E3.2时EE64.88当°E3.2时EE46.7(2-6)恩氏粘度与运动粘度的对应数值还可从有关图表直接查出。(2-7)3)粘度与压力、温度的关系液体的粘度会随压力和温度的变化而变化。液体所受压力增大时，其分子间距减小，内聚力增大，粘度也随之增大。但在机床液压系统所使用的压力范围内，液压油的粘度受压力变化的影响甚微，可以忽略不计。若压力高于10MPa,如新型建材机械的液压系统，或压力变化较大时，则应考虑压力对粘度的影响。液压油的粘度对温度变化十分敏感，温度升高，粘度将显著降低。液压油的粘度随温度变化的性质称为粘温特性。不同种类的液压油具有不同的粘温特性。液压油的粘温特性常用其粘温变化程度与标准油相比较的相对数值（即粘度指数VI)来表示，VI值越大，表示其粘度随温度的变化越小，粘温特性越好。二、液压油的分类•液压传动介质按国家标准《润滑剂和有关产品(L类)的分类》(GB/T7631.2——2003)进行分类。主要有石油型、合成型、乳化型三类。三、对液压油的要求及选用•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。除了传递能量外，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。从液压系统使用油液的要求来看，有下面几点：•1.适宜的粘度和良好的粘温性能。•2.应具有良好的润滑性能。为了改善液压油的润滑性能，可加入添加剂以增加其润滑性能。•3.良好的化学稳定性，即对热、氧化、水解、相容都具有良好的稳定性。•4.对液压装置及相对运动的元件具有良好的润滑性•5.对金属材料具有防锈性和防腐性•6.抗泡沫性好，抗乳化性好•7.油液纯净，含杂质量少•8.流动点和凝固点低，闪点(明火能使油面上油蒸气内燃，但油本身不燃烧的温度)和燃点高（二）液压油的选用•正确而合理地选用液压油，是保证液压设备高效率正常运转的前提。随着液压技术的不断发展，对液压油的使用要求越来越高，特别是环境温度的影响。我国地域广阔,南北环境温度差异较大,一月份气温在-18℃以下的地区占全国面积的56%,部分地区冬季最低气温达-50℃。而南方的最高室外气温高达50℃,同时,野外作业的机械设备的环境温度可达70℃～80℃,油温则高达130℃.这些地区的一些机械设备需要露天作业.对于一般的工程机械,在不同的环境条件下使用相应的液压油就较容易解决这个问题.但对于一些特殊场合,如航空航天、全天侯工作的军事装备等,在较短的时间内,其工作环境发生了较大的变化,就要求液压油具有较强的适应能力,在不同的环境条件下满足不同的使用要求。•液压油的选择一般可依据以下步骤：•步骤1确定系统应选用什么类型的液压油•步骤2确定系统应选用什么粘度级别的液压油•步骤3了解液压油的性能•步骤4了解产品的价格•总的来说，应尽量选用较好的液压油，初始成本高，但长期经济性好。四、液压油的污染与防护•液压油是否清洁，不仅影响液压系统的工作性能和液压元件的使用寿命，而且直接关系到液压系统是否能正常工作。液压系统多数故障与液压油受到污染有关，因此控制液压油的污染是十分重要的。•1.液压油被污染的原因，主要有以下几方面：•(1)液压系统及液压元件内的型砂、切屑、磨料、焊渣、锈片、灰尘等污垢在系统使用前冲洗时未被洗干净，在液压系统工作时，这些污垢就进入到液压油里。•(2)外界的灰尘、砂粒等，在液压系统工作过程中通过往复伸缩的活塞杆，流回油箱的漏油等进入液压油里。另外在检修时，稍不注意也会使灰尘、棉绒等进入液压油里。•(3)液压系统本身也不断地产生污垢，而直接进入液压油里，如金属和密封材料的磨损颗粒，过滤材料脱落的颗粒或纤维及油液因油温升高氧化变质而生成的胶状物等。•2.油液污染的危害•液压油污染严重时，直接影响液压系统的工作性能，使液压系统经常发生故障，使液压元件寿命缩短。造成这些危害的原因主要是污垢中的颗粒。对于液压元件来说，由于这些固体颗粒进入到元件里，会使元件的滑动部分磨损加剧，并可能堵塞液压元件里的节流孔、阻尼孔，或使阀芯卡死，从而造成液压系统的故障。水分和空气的混入使液压油的润滑能力降低并使它加速氧化变质，产生气蚀，使液压元件加速腐蚀，进而出现振动、爬行等。3.防止污染的措施•对液压油的污染控制工作主要是从两个方面着手：①防止污染物侵入液压系统；②把已经侵入的污染物从系统中清楚出去。•为防止油液污染，在实际工作中应采取如下措施：•(1)使用前保持清洁。液压油在运输和保管过程中都会受到外界污染，新液压油看上去很清洁，其实很“脏”，必须将其静放数天后，过滤加入液压系统中使用。•2)使液压系统在装配后、运转前保持清洁。液压元件在更换过程中必须清洗干净，最好用本液清洗，清洗时油箱除通气孔(加防尘罩)外必须全部密封，密封件不可有飞边、毛刺。•(3)工作中保持清洁。液压油在工作过程中会受到环境污染，因此应尽量防止工作中空气和水分的侵入，为完全消除水、气和污染物的侵入，采用密封油箱，通气孔上加空气滤清器，防止尘土、磨料和冷却液侵入，经常检查并定期更换密封件和蓄能器中的胶囊。•(4)采用合适的滤油器。这是控制液压油污染的重要手段。应根据设备的要求，在液压系统中选用不同的过滤方式，不同的精度和不同结构的滤油器，并要定期检查和清洗滤油器和油箱。•(5)定期更换液压油。更换新油前，油箱必须先清洗一次，系统较脏时，可用煤油清洗，排尽后注入新油。•(6)控制液压油的工作温度。液压油的工作温度过高对液压装置不利，液压油本身也会加速变质，产生各种生成物，缩短它的使用期限，一般液压系统的工作温度最好控制在65℃以下。