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第三节 液压工作介质的类型
液压传动的工作介质(液压液)可分为两大类和四种基本类型， 即矿物(石)油基液压液和难燃液压液（包括乳化液、合成液和纯 水）。 一、矿物(石)油基液压液(Petroleum Hydraulic Oil) 液压油是以石油的精炼物为基础，加入各种添加剂 (Additive) 调制而成的。在 ISO 分类中，产品符号为 HH 、 HM 、 HL、HR、HG、HV型油液为矿物石油型液压油。现简介如下：
油液粘度随温度升高(降低)而变小(大)的特性称粘温特性， 可用粘度－温度曲线表示。部分液压介质的粘度－温度特性 曲线如图2-2所示。
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4．粘压特性 (Viscosity-pressure characteristics)
粘度随压力的升高(降低)而增大(减小)的特性称粘压特性。 部分液压介质的粘压特性曲线见图2-3。 一般而言，对中低压传动系统，温度和压力对粘度的影 响可不计。但对于高压系统，尤其润滑问题，必须考虑压力 温度，甚至混入的气体对粘度的影响。
油液还应具有良好的水解稳定性－抵抗与水起化学反应的能力。
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7. 操作特性(Operating character) 操作特性是指油液的毒性、气味、颜色和贮存特性。 对以油液为工作介质的液压系统，一般有如下要求： 适当的粘度和良好的粘温特性。 良好的相容性。 良好的抗磨性 良好的抗氧化性能 良好的流动性和抗燃性 良好的抗乳化性能 清洁性能好 良好的使用特性
直接测量动力粘度很不方便，在工程上采用简单的方法，即测量液体的 相对粘度(又称条件粘度)。它采用规定的粘度计，在规定的条件下测量液体 的粘度。根据测量方法和条件不同。 相对粘度有多种：中国和一些欧洲国家采用恩氏粘度(°E)，英国采用 商用雷氏粘度（°R），美国采用国际赛氏粘度（SSV）。
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3．粘温特性 (Viscosity-temperature characteristics)
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二．粘性和粘度
流体分子间的内聚力(引力)阻止分子间的相对运动而产 生内摩擦力的特性称流体的粘性。粘度是对流体阻力 ( 内摩 擦力)的度量，即粘滞程度的定量表示。 牛顿粘性定律－粘度表达式 du
F A
或者
ห้องสมุดไป่ตู้
F du ( Pa) A dy
dy
式中 A —— 相对运动层面积，㎡ ; F —— 相对运动层内摩擦力，N —— 液体内部切应力(单位面积上内摩擦力)，Pa=N/m2 du dy —— 速度梯度，(m/s)/m；u随y增大取“＋”号，反之取“－”号 —— 比例系数，称动力粘度，Pa.s
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4. 密封适应性(Seal compatibility)和材料的相容性 油液作用于密封弹性体时，对密封件尺寸和机械性能的影响程度和 适应性能，称油液的密封相适应性。良好的密封适应性意味着油液 对密封件尺寸和机械性能影响极小，对密封材料的适应范围广。 油液与它接触的金属、非金属及涂料之间不发生相互损坏和显 著影响性能的特性称为与材料的相容性。 5. 难燃性(Fire resistance property) 油液受高温热源或明火影响而不着火或难于着的能力，称难 燃烧性；它是用闪点(Flash point)和燃点(Fire point)描述的。 闪点和燃点以℃，表示。闪点高的油液难于燃烧。矿物基液 压油存在着火的危险。乳化液(Emulsion fluid)，水一乙二醇液压液 (Fluid water-glycol)和磷酸酯液压液(Fluid phosphate ester)等具有良好阻 燃性。
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五．液体中的气体对液体性能的影响
液体中所含气体体积的百分比，叫气体含量。
气体在液体中的存在式有两种：混合和溶解。 前者以气泡形式游离液体中，混入的气体使液体粘度变大和 体积弹性模量降低。
溶解在液体中的气体以分子状态均匀混合在液体中，对液体 的粘度和体积弹性模数无影响。
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气穴现象：
液压系统中某些局部位置的绝对压力可能低于大气压Pa而形成 真空状态，这时，这部分气体将迅速从液体中游离出来形成小 气泡。这种现象称为液体的气穴现象(Cavitation)。 如果液体压力下降较多时，使大量气体形成较大气泡，迅速从 液体中游离出来，称严重气穴。它使液压系统容积效率明显降 低，液体的有效体积模数显著减小，并产生振动和噪声。 这是因为，当分离出来的气泡随液体到高压区时，气体又将溶解 或液化，使气泡迅速破灭，产生局部液压冲击。 由于发生气穴而使元件表面腐蚀，称为气蚀(Cavitation erosion)。 气蚀现象会大大缩短液压元件的工作寿命，恶化系统的性能， 必须防止发生。
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第一节 液压油液的主要物理特性
一．密度(Density)和重度(Weight density)
密度(重度)定义为单位体积液体的质量(重度)
m /V
g
kg / m 3
G /V
N / m3
N / m3
其中m —— 体积为V的液体的质量，kg G —— 体积为V的液体的重量，N，G=mg g —— 重力加速度，g=9.81 V —— 液体的体积 上述的密度 或重度 为平均值，在液压传动理论分析中还是足够准确。 和 都随温度升高而减小和压力升高而变大，相反亦真，但变化甚小，可 视为常量。
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第二节 液压油化学特性及对液压油的要求
一、液压油液的有关化学特性(Chemical character)
1．防锈蚀性(Rust protection) 防锈蚀性是指油液阻止与其相接触的金属材料生锈和被腐蚀的能力。 液压油中不可避免地存在水和空气，水分子和空气中氧的作用会使金属材料 产生锈蚀。另外，液压油中其他化学添加剂发生氧化或水解反应后，产生地 腐蚀性物质也会使金属材料产生锈蚀。液压元件的锈蚀影响系统的正常工作 和寿命。 油液的腐蚀性可用酸值(Acidity)评价。中和1克油液中的酸性物质所需 的氢氧化钾(KOH)的毫克数称酸性。酸值高的油液腐蚀性强。提高油液防腐 蚀的能力的主要方法是添加防腐添加剂，它与金属表面形成牢固的吸附膜， 或使金属表面形成钝化膜，防止金属材料表面与腐蚀介质接触而起到防锈蚀 作用。常用添加剂有十二烯基丁二酸，二壬基萘磺酸钡等。
第二章 液压工作介质
第一节 液压油液的主要物理特性 第二节 液压油的化学特性及对液压油的一般要求 第三节 液压工作介质的类型 第四节 工作介质选择使用和维护 本章小结 思考题和习题
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第二章 液压工作介质
工作介质(Working medium)是液压系统不可缺少的组成部分， 其主要作用是完成能量转换和传递，除此之外，还有散热、防止 锈腐、减少磨损和摩擦、沉淀和分离不可溶污物等作用。 液压系统早期的工作介质主要是水，目前主要是矿物石油基 液压油，目前纯水和其他难燃(抗燃)液压液也在应用。工作介质 是液压系统的血液，对液压系统的性能、寿命和可靠性有着重要 影响，不同功能的液压系统对工作介质有不同的要求，这也是选 择工作介质的主要依据。 由于目前液压系统的工作介质主要是液压油(Hydraulic oil)， 故本章主要介绍液压油的基本知识。
1. HH液压油(HH Hydraulic oil) 不含任何添加剂的精炼矿物油。其他各种液压油都是在此基础上加入不 同添加剂(Addictive)调制而成的。它虽列入液压油的分类中，因其稳定性差， 易起泡等，不宜作为传动介质使用。
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2. HL液压油(HL Hydraulic Oil)
这是普遍液压油，俗称机械油(Machine Oil)；其中H表示液压系统用的 工作介质，L表示润滑剂和有关产品；有HL10,15,22,32,45,100等规格。 数字序号表示该种产品在40℃的运动粘度（mm2/s），可用于低压液 压系统和机床主轴箱、齿轮箱润滑。
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5. 可压缩性(Compressibility)
液(气)体受压后体积变小的特性称液(气)体的可压缩性(Compressibility)。 在一般计算时，液体的可压缩性可不计，但对元件或系统作动态分析时则 不可忽略不计。液体受压，密度变大，体积变小(图2-4)
（a）初始状态
(b)终止状态
图2－4 液体可压缩性
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四、其他物理特性
1．剪切安定性(Shear stability)
在规定条件下，液压油(液)抵抗剪切作用保持其粘度和与粘度有关的性质 不变的能力。 2. 含水量(Water content)和含灰量(Ash content) 油液中含水重量的百分数，称含水量或水分；油液在规定条件下燃烧后所 得剩下残物重量百分数，称含灰量和灰分。两者的数量均是愈小愈好。
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2．氧化稳定性和热稳定性(Oxidation &Thermal stability)
氧化稳定性是指油液抵抗与含氧物质(如空气)起氧化反应而引起性 质发生永久变形的能力。 油液被氧化后可能形成固体沉淀物和胶状物和酸性物质，使元件发 生锈蚀、磨损而引起阻尼孔堵塞而诱发故障。良好的氧化稳定性可使油 液延长使用寿命。为提高氧化稳定性，通常加入抗氧化添加剂。抗氧化 添加剂有游离基抑制剂、过氧物质分解剂和金属钝化剂三种类型。 热稳定性是油液抵抗热作用而引起性质发生永久变形的能力。当油 液温度达到一定程度时，油液产生裂化或聚合作用，前者产生挥发性较 高的物质，后者而产生树脂物质，焦油甚至焦炭。油液工作温度较高时 热稳定性变差。一般情况下油液的温度都限制在50℃以下。
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2．粘度的表示方法和单位
（1）动力粘度(Dynamic viscosity)
为油液体种类和温度决定的比例系数，它表征液体粘度的内摩擦程度，
称动力粘度或绝对粘度(Absolute viscosity)
（2）运动粘度(Kinematic viscosity) 运动粘度为动力粘度 和密度ρ 的比值 (3) 相对粘度(Relation viscosity)
3. HM液压油(抗磨液压油，Anti wear oil)
该产品有HM15,22,32,46,68,100,150等七个品种，它是在HL的基础上添加 油性和极压抗磨剂、金属钝化剂等制成的。它广泛用于 各类低、中、 高压液压系统及中等负荷的机械润滑部位。