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液压油/液压系统油(Hydraulic Oil)

一、概述

  液压油是液压系统中传递和转换能量的工作介质,同时还具有润滑、冷却、防锈、减震等作用。液压油是工业润滑油的一大类,占工业润滑油40% ~50%。可以是石油型的,也可以是水型或其他有机物组成的。其中矿物型液压油占93%,各种抗燃液压油占7%。

二、液压油分类

  液压油是液压技术的一个重要组成部分,由于液压技术的复杂性和多样性,使液压油品种繁多,各国制定的液压油产品标准也不尽相同。目前国内外液压油的分类方法主要采用ISO分类。为满足特殊液压机械和特殊应用场合,国内还生产一些不属于标准分类范畴的专用液压油,如航空液压油,舰用液压油、抗银液压油、清净液压油等。
  GB/T 7631.2《润滑剂、工业用油和相关产品(L类)的分类 第2部分:H组(液压系统)》等同采用ISO 6743-4明确了液压油的分类、符号、用途等。按液压油的组成和特性及应用,将液压油分为矿物型和合成油型液压油、环境可接受液压油、液压导轨油、难燃液压油四大类。液压油分类见下表:

  更多润滑油分类标准

三、液压油产品标准

  国内液压油产品标准针对矿物油型及合成烃型液压油(非难燃型),GB 11118.1《液压油》包括了HL、HM、HV、HS、HG五大类液压油产品。在标准所属产品中,一等品是参照法国国家标准NFE48-603-1983(《润滑剂、工业润滑油和有关产品-H组-液压系统》制定的,而优等品参照美国Denison HF-0-1983理化指标制定的。近年来,由于液压元件制造水平的不断提高,液压元件向高压方向发展,且由于液压元件趋向小型化,造成用油工况更苛刻,对油品的极压抗磨性等各方面综合性能要求更加严格。此外,我国还制定了水-乙二醇难燃液压液、电厂用抗燃油等难燃型液压油类产品的国家或行业标准。
  欧美国家有代表性的液压油规格主要有德国DIN 51524-2-1985(HM级),DIN 51524-2-1990(HV级);法国国家标准NFE48-603-1983,包括HH、HL、HM、HV;美国Denison公司规格:HF-1为抗氧防锈HL型,HF-2、HF-0为HM抗磨型规格,其中HF-0规格对水解安定性和氧化腐蚀性提出更高要求,还增设了热稳定性、过滤性和高压叶片泵及高压柱塞泵试验,代表了国际上液压油产品的最高水平。美国Cincinnati-Milacron公司规格,其中P-38,P-55、P-57为抗氧防锈HL型,P-68(ISO32)、P-69(ISO46)、P-70(ISO68)为抗磨HM型,P-75A,P-75B和P-75C为抗磨专用型。美国Vickers公司规格,主要是抗磨液压油VickersM-2950-S(35VQ25t)和VickersI-286-s(V-104C)两种规格。国际标准化组织ISO/TC28/SC4分技术委员会,已出台了ISO 11158-1997(包括HL、HM、HG、HV、HS)矿油型和合成烃型液压油产品标准,以及ISO 12922-1999难燃液压液、ISO 15380-2000环境可接受的液压油产品标准。各标准性能比较请参考《工业润滑油选用指南》一书。
  更多润滑油产品标准请参考产品标准清单

四、液压油组成

  液压油在工业润滑油中是用量较大的一类,其品种很多,有难燃和非难燃两类。难燃液压油用于高温场合,包括乳化型、水基型、水-乙二醇抗燃液压液磷酸酯抗燃液压油合成酯抗燃液压油等;非难燃液压油包括防锈抗氧型、抗磨型、低温抗磨型等。液压油的发展趋势是无灰型液压油和可生物降解的绿色液压油。目前,抗磨液压油配方体系主要为低锌型和无灰型。随着液压技术的迅速发展,液压油的标准不断修订,对油品的性能要求也不断提高。

4.1 抗磨液压油组成

  抗磨液压油的基础油主要包括精制矿油、加氢油、合成烃油,添加剂有抗氧剂、防锈剂、油性剂、极压抗磨剂、金属钝化剂、破乳化剂、清净分散剂、黏度指数改进剂、降凝剂和抗泡剂等。液压油添加剂配方分为锌型配方体系和无灰型配方体系。含锌抗磨液压油均含有主剂二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP),且以油中含锌量0.03%为标准。含量大于0.03%者为高锌抗磨液压油,低者为低锌抗磨液压油。在全部都符合质量标准的情况下,高锌油抗磨性更好些,其他性能一般;低锌油则其他性能较好,抗磨性则一般。这种液压油对钢一钢摩擦副(如叶片泵)有优良的抗磨性能,但对含有银和铅部件的液压系统有腐蚀作用,且油品的水解安定性、破乳化性、可过滤性及氧化安定性远不能满足现代液压系统的发展要求。此外,含锌抗磨液压油在高温、高压下容易产生淤渣,导致液压系统因控制阀动作不良、滤网堵塞而造成事故。为解决含锌抗磨液压油这一缺陷,开发了不含金属盐的抗磨液压油-无灰型抗磨液压油。与含锌抗磨液压油比较,无灰型抗磨液压油具有明显的优势。两者性能比较下表:

  无灰抗磨液压油是一种性能要求全面的油品,除要求良好的抗磨极压性外,还应具有优良的热氧化安定性、防锈性、防腐蚀性、水解安定性、破乳化性、空气释放性、抗泡性和过滤性等,因此抗磨液压油配方是一种多种添加剂复合平衡的体系,其核心是极压抗磨剂的选择。国外各大润滑油公司对无灰抗磨液压油用含磷剂的研究开发由来已久,制备了多种无灰极压抗磨剂产品,其结构大多为二烷基硫代酸磷丙烯酸酯衍生物。其结构如下:

4.2 水-乙二醇液压液组成

  水-乙二醇液压液是以水作为抗燃组分的一种抗燃液压液,由水和乙二醇、丙三醇或其聚合物,以及水溶性稠化剂、抗磨剂、防锈剂、抗泡沫剂等组成。水-乙二醇液压液的组成见下表,水-乙二醇液体中的水分起着抗燃的作用,同时含水量的多少也直接影响着液体的黏度,一般含水量越少,水-乙二醇液体的黏度越大。水-乙二醇液体中的水溶性稠化剂起着增黏和调整黏度的作用。水-乙二醇液体中的油性剂主要改善液体的润滑性;防锈剂起着防锈和防腐蚀的作用;消泡剂抑制液体的泡沫产生;pH调节剂使液体保持一定的pH值;防霉剂防止液体在存放和使用过程中产生霉菌。


水-乙二醇液压液组成

五、液压油的性能

  液压油性能包括黏度和黏温特性、润滑性、抗氧化性、剪切安定性、防锈和防腐蚀性、抗水性、抗泡沫性、空气释放性等,详见液压油性能一文。

六、液压油清洁度和控制

  在液压系统中,发生故障的75%~80%是因液压油受到污染而造成的。为解决这一问题,需要一整套先进的油品污染控制、检测、处理等装置。在液压系统中,确保液压油不受·污染是相当重要的。液压油的污染程度直接影响到液压系统的正常工作及其可靠性。液压油的主要污染物有水分、空气、其他油品、自身氧化生成物、机械杂质等。概括起来讲,液压油污染能黏结、堵塞过滤器、伺服阀、阀孔;增大泵和运动部件的磨损;加速油的老化变质;堵塞吸油粗滤器,使泵发生气蚀。
  液压油污染物的危害、原因分析、控制措施详见《液压油清洁度和控制》。

七、液压油的选择

  液压油是工业润滑油中用量最大、且应用面广泛的品种,其消耗量约占工业润滑油的50%,产品可用于冶金、矿山、工程机械、汽车、飞机、运输工具、机床及其他液压系统中。液压系统工作性能的好坏,在很大程度上取决于液压油的选择、维护和管理。正确、合理地选择与使用液压油,对提高液压设备运行可靠性,延长元件和系统的使用寿命,保证设备安全,防止事故发生具有重要意义。如何选择液压油详见《液压油的选择》一文。

八、液压系统故障及对策

  液压系统温升过高、EH系统中电液伺服阀故障、液压系统泄漏、气泡产生过多都会对液压系统的运行造成危害,《液压系统故障及对策》一文分析了产生这些问题的原因并提出了对策。

 更多油品信息请参考《工业润滑油选用指南》一书。

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