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液压油

一、常用液压油的分类

二、液压油主要特性

液体传动，是用液体作传动介质，利用液体的压力能或动能来传递能量。

通常将利用液体压力能的液压系统所使用的液压介质称作液压油；利用液体动能的液力传动系统（如变矩器）使用的介质称为液力传动油。

液力传动油又称动力传动液（PTF）或动力换档液。

随着汽车安装了自动变速器，液力传动油的研究与开发很快，在美国装有自动变速器的汽车达90.3%，所使用的液力传动油又称为自动传动液（ATF）。

液压油应具备的主要性质

1．粘度和粘温特性

液压油泵对粘度的变化最为敏感，泵的允许粘度是确定油品粘度的依据。

最佳粘度取决于机械效率和容积效率之间的平衡。

另外，还要求对于运行温度较宽的机械，要求液压油具有较高的粘度指数（90以上），以免随温度变化而粘度变化太大。

表3-50 几种泵类型对油品粘度的规定

项目

丹尼森公司

商业规格齿轮泵

柱塞泵

叶片泵

低温启动最大粘度/（mm2/s）

全功率最大粘度/（mm2/s）

操作温度下最优粘度/（mm2/s）

全功率最小粘度/（mm2/s）

1618

162

1618

108

1620

7.5

2.氧化安定性和热氧化安定性

抑止在使用过程中由氧化而产生的酸性物质和油泥,是要求液压油具备重要性能。

另外,由于功率增大同时油箱容量缩小，油温已从早期液压系统中的油箱温度为50~60上升到120。

且由于油压增高带来油中所溶黑社会气浓度也随之增加，促使油热氧化而生成油泥乃致发生油路堵塞等现象。

故必须有较好的热氧化安定性。

3．防锈性和防腐蚀性

生锈和腐蚀会加速油的氧化和造成意外磨损事故。

液压油应具有良好的防锈和防腐性。

4．抗磨性

液压系统朝高压、高速发展，润滑情况较以前苛刻，油中应加入抗磨剂，使之具有良好的抗磨性能。

5．抗乳化性和水解安定性

抗乳化性是指油水乳化液分离成油层和水层的能力。

水解安定性指油水混合时，油抗水反应的能力。

混进水的液压油，在液压系统运转中易被乳化或由于水解不安定而引起腐蚀等现象。

因此，液压油应具有抗乳化性和良好的水解安定性。

6．消泡性和放气性

消泡性指油不生成泡沫的倾向以及生成泡沫的稳定性能；空气释放性指油不释放分散在其中的空气泡的能力。

油中夹杂气泡等，会造成驱动系统压力不足和传动反应迟缓；严重时产生异常的噪音、气穴、震动等。

因此，要求液压油应具有良好的消泡性和空气释放能力。

7．密封材料适应性

对液压系统所用橡胶等密封材料，应有较好的适应性，以免产生溶胀或收缩，造成空气混入或漏油事故。

8．过滤特性

指液压油不堵塞滤器，能过滤通过的能力。

精度高、间隙小、控制元件复杂的液压系统，对过滤性提出了较苛刻的要求。

三、我国液压油的分类

我国等效采用ISO标准制定了H组（液压系统）用油的分类标准GB7631.2-87。

列于表3-51。

从表中可以看出：

以组成分，可分成矿物油型和合成油型二大类。

从液体传动系统来分，则分成流体静压和流体动力传动二种液压系统用油介质，即液压油和液力油。

1．矿物油型和合成烃液压油

（1）液压油HH

属于不含任何添加剂的精制矿物油。

相当于DIN51517-79或BS4475-75。

但我国未生产此种油。

（2）液压油HL

属于加入抗氧和防锈剂的油品。

适用于一般机床的液压箱、主轴箱和齿轮箱。

使用效果优于我国过去生产过的机械油。

（3）液压油HM

具有抗氧、防锈和抗磨性的油品。

抗磨损性突出，可延长高压液压油泵的寿命，属于用量较多的抗磨液压油。

从表3-52中液压油泵试验后，磨损总量数据，说明该油的抗磨性优于HL油。

表3-51润滑剂和有关产品（L类）的分类—第2部分：

H组（液压系统）

组别

符号

总

应用

特殊

应用

更具体应用

组成和特性

产品符号

典型应用

备注

液

压

系

统

液

体

静

压

系

统

无抗氧剂的精制矿物油

精制矿物油，并改善其防锈和抗氧性

HL油，并改善其抗磨性

HL油，并改善其粘温性

HM油并改善其粘温性

无特定难燃性的合成液

高负荷部件一般液压系统

机械和船用设备

特殊性能

含水大于80%

含水小于80%

选择本产品时应小心，因可能对环境和健康有害

液压导轨

系统

HM油，并具有粘滑性

液压和滑动轴承导轨润滑系统合用的机应在低粘速下使振动或间隙断滑动（粘滑）减为最小

需要难

燃液场合

水包油乳化液

水的化学溶液

油包水乳化液

含聚合物水溶液

磷酸脂无水合成液

氯化烃无水合成液

HFDR和HFDS液混合的无水合成液

其他成分的无水合成液

HFAE

HFAS

HFB

HFC

HFDR

HFDS

HFDT

HFDU

自动传动

联轴节和

转换器

组成和特性的划分原则特定

表3-52 抗磨和抗氧防锈二种油品的液压油泵对试验

项目

磨损量/mg

试验方法及试验条件

HL油

HM油

环失重

叶片失重

总失重

568.5

62.4

630.9

20.5

1.4

21.9

ASTMD2882或IP291

压力14MPa

温度65℃

（4）液压油HR

属于具有高粘度指数（加有粘度指数改进剂）的抗氧防锈型液压油。

适用于环境温度变化大的中低压液压系统。

（5）液压油HG

属于加有抗粘滑添加剂的抗磨液压油。

在低速下有良好的抗粘滑性能（或防爬效果好）。

适用于液压-导轨合用一个油的机床。

（6）液压油HV和HS

均为粘度指数大于130的低倾点抗磨液压油。

但HV油主要以矿物油作基础油；HS以低温性能更优良的合成烃作基础油。

HV油可用于寒区；HS用于气温更低的严寒区。

2．抗燃液压液

（1）HFAE水包油型乳化液

通常使用时含水90%以上，有抗燃性但润滑性较差，使用温度限于50以下。

系统压力应控制在7.0MPa以下。

（2）HFAS高水基液压液

含水95%以上。

（3）HFB油包水型液压液

又称逆乳化液。

含水40%。

外相为油内相为相为水。

抗磨性优于水包油型乳化液但略低于矿物型液压油。

（4）HFC水-乙二醇液压液

含水30%~55%，乙二醇25%~45%以及水溶性稠化剂和抗磨、防锈、消泡等添加剂组成。

呈透明的真溶液。

此类品种近期发展较快。

（5）HFDR磷酸酯液压液

抗燃性、润滑性和热稳定性均良好的耐燃液压液。

但水解安定性差，对各种有机物（如涂料、漆等）具有极强的溶解力；对系统配套密封材料等有特殊要求。

四、液压油的选用和管理

1．液压油的选用

（1）液压油品种的选择

液压设备工作环境大致可分为以下四种：

① 室内、固定液压设备，环境温度变化小。

② 露天、寒区或严寒区行走液压设备，环境温度变化大。

③ 地下、水上的液压设备，环境潮湿。

④ 在高温热源和明火附近的液压设备。

液压系统运行的主要工况条件是压力、温度。

按上述条件可参照表3-59进行液压油品种的选择。

（2）液压油粘度的选择

在液压油品种选择确定以后，还必须确定其使用粘度级。

粘度选的太大，液压损失大，系统效率低，油泵吸油困难。

粘度选的太小，油泵内渗漏量大，容积损失增加，同样会使系统效率降低。

因此，必须针对油泵类型、系统的工作温度、环境选择一个适宜的粘度。

通常，油泵允许的最大粘度是由长期停置后系统的启动温度和泵的类型所限定。

不同类型的泵要求不同的最大吸入粘度，见表3-60。

油泵所允许的最大粘度是泵的轴承润滑的最小许用粘度，其它配合件（如叶片、齿轮或柱塞）磨损的最小许用粘度由泵内密封间隙的最小许用粘度来决定。

油泵的适宜粘度一般由液压泵生产厂依据设计和试验做出规定，在容积效率和机械效率之间求得最佳平衡。

如著名的液压泵制造厂VICKERINC，DINISIONOFSPERRYR ANDCORP规定了油品在操作温度下的最低粘度是13mm2/s和最高粘度54mm2/s，IN-LINEPISTONPUMP启动温度时之最高粘度为220mm2/s，ANGLEPISTONPUMP&VANEPUMP启动温度时之最高粘度860mm2/s，而且许多液压泵制造者都以此为基准。

这个规定被广泛地用作选择液压油的参考。

值得注意的是这个规定是用来保护泵，而不是系统中其它部分，所以必要时还要和系统中其他部分的功能、功率协调。

2．液压油的更换

合理选好液压油只是保证液压设备正常工作的一个方面。

在工作过程中，液压油的维护管理也很重要。

据调查，液压装置发生故障的原因有70%是由于液压油使用管理不当所致，故液压油在使用中要防止外界杂质、水分和空气的混入，要严格控制液压油的使用温度，同时注意防火。

液压油随着使用时间的延长，会慢慢老化变质，出现下述状况：

（1）油的状态变化。

这是指气味、颜色和外观变化等，油品老化现象，表现出发臭，颜色慢慢变深以至变黑，混浊或有沉淀等。

（2）闪点降低，但注意混入不同种类油品也有此现象。

（3）机械杂质增加。

（4）粘度增加或下降；混入其它种类油也有此现象。

（5）酸值显著变化。

（6）抗乳化性变坏。

（7）抗泡性变差。

（8）稳定性变坏。

变质的液压油的更换指标，各国或公司虽然不尽相同，但控制的项目大同小异。

我国已制订出液压油HL的换油指标，见表3-61。

关于乳化型、合成型液压油的使用管理，由于在组成上与矿物型液压油不同，除了要做到矿物油型液压油的管理事项外，还应根据不同品种、性质、采取不同保护措施，见表3-62。

表3-59 依据环境和工况选择液压油

工况

环境

压力：

<7MPa

温度：

50℃以下

压力：

7~14MPa

温度：

50℃以下

压力：

7~14MPa

温度：

50℃以下

压力：

>14MPa

温度：

80~100℃

室内、固定液压设备

露天、寒区和严寒区

地下、水上

高温热源

或明火附近

HFAE

HFAS

HL或HM

HV或HS

HL或HM

HFB

HFC

HV或HS

HL或HM

HFDR

HV或HS

HFDR

表3-60 各类泵的最大吸入粘度

泵型

最大吸入粘度/（mm2/s）

齿轮泵

柱塞泵

叶片泵

2000

1000

500~700

表3-61 液压油L-HL换油指标（SH/T0476）的技术要求

项目

换油指标

试验方法

外观

40运动粘度变化率/% 超过

色度变化（比新油）/号等于或大于

酸值/（mgKOH/g）大于

水分/% 大于

机械杂质/%

铜片腐蚀（100℃，3H）/级等于或大于

不透明或浑浊

±10

0.3

0.1

目测

本标准3.2条

GB/T6540

GB/T264

GB/T260

GB/T511

GB/T5096

表3-62 乳化型、合成型液压液的使用管理

油品

适用温

度范围

防止外泄

检查周期

防止异物的混入

性质状态的管理

注意事项

水包油

乳化液

0~40℃

因大部分

水外泄会

引起触电

每日检查

1．防止盐类的混入

2.注意污染的水混入和细菌的滋长

粘度、酯值、碱度需定期试验

易于生锈,润滑性能差,注意防霉

油包水

乳化液

0~65℃

因大部分

水外泄会

引起触电

每日检查

1．防止矿油和不同种类油的混入

2．防止污染水的混入细菌的滋长堵塞过滤器

1．粘度、酸值、PH值含水量、乳化稳定性等定期检查

2．水分保持在35%以上

油箱液面保持适当高度，避免气相对油箱腐蚀，注意温度变化对乳化稳定性的影响，以及长期贮存和在油箱内长期处于静止状态产生的油水分离现象。

水一乙二醇液压液

-40~

50℃

价格较贵，因此必须防止外泄

每周检查

1．防止矿物油和脂的混入，注意胶状物生成堵塞滤网

2．注意异物混入产生沉淀

1．粘度、碱值、PH值含水量等定期检查

2．粘度变化保持在

±10%以内

不适合用于含镁、镉、锌及其合金元件，涂料宜用环氧基漆

油箱液面保持最高位置，防止水分蒸发和气相腐蚀

磷酸酯液压液

长期使用可保持80℃以下，短期可达100℃，低温粘度，电泵允许粘度决定

价格贵，

注意与密封材料的适应性

定期检查

1．防止矿物油混入，降低耐火性能，影响密封元件

2．特别注意水分混入引起水解

1．密度、粘度、酸值、闪点、水分等定期试验

2．应保持水分在10%以下，酸值在1.0

mgKOH/g

避免直接与皮肤接触、接触应用大量水冲洗或用碱洗

（四）液力传动油

美国ASTM和API曾提出如表3-63中所列的液力传动油分类。

表3-63 液力传动油分类方案（ASTM、API）

分类

符合的规格例

应用

DIF-1

通用汽车公司（GM）DEXRONⅡDEXRON　Ⅲ

福特公司（FORD）M2C33-G

M2C138-G

M2C160-H

MERCON

轿车、轻卡车用自动传动液

PTF-2

通用汽车公司TRUCK&COACH

ALLISON C-3

汽车工程师协会 SAEJ1285

适用于卡车、农业用车越野车的自动变速器，多级变矩器和液力偶合器用

PTF-3

约汉狄尔公司（JOHODEERE）J20A、J14B

福特公司M2C86A

M2C134A

玛赛-费格森

（MASSEY-FERGUSON）M1127A

农业和建筑外机械用液力传动油

ISO6743/4-1982分类标准中把液力传动用介质分为二种：

HA——自动传动用油（液）：

表3-64 中列出自动传动液（ATF）规格的发展历程

表3-64 ATF规格的发展过程

年份

通用汽车公司（GM）

静摩擦系数低

福特汽车公司（FORD）

静摩擦系数低

静摩擦系数高

1949

1957

1959

1961

1967

1972

1973

1974

1981

1987

1990

TYPE A

TYPEASUFFIXA

DEXRON

DEXRONⅡ

DEXRONⅡE

M2C33-A/B

M2C138-C

M2C166-H

MERCON

M2C33-C/D

M2C33-F

M2C33-G

GE3-64中列出ATF产品规格的演变情况，目前已发展到GM的DEXRONⅡE和FORD公司的MERCON二个主要品种。

我国原有二种液力传动油（均属企标）：

6号油主要用于内燃机车或载重车的液力变矩器；8号油主要用作小娇车的自动传动液。

另外，在80年代研究开发了拖拉机传动液压二用油，基本上满足了大功率液力机械变速箱、液力变矩器、齿轮润滑与液压操纵等方面的综合要求。

但是，我国在90年代重点研究和开发了相当于DEXRON型的液力传动油。

迄今为止通过确认的液力传动油的技术条件列天下表3-67中。

表3-67 液力传动油暂行技术条件

分析项目

指标要求

颜色

运动粘度/（mm2/s） 40℃

100℃

粘度指数

闪点（开口）/℃

燃点

低温流动性/（mPa·s）

-20℃

-30℃

-40℃

铜片腐蚀（150℃，3H）级

钢棒锈蚀试验（A）法

水分/%

超声波剪切，40℃粘度下降率/%

四球机试验PB/N

D/mm

机械杂质

泡沫试验（Ml/mL） 24℃

93℃

后24℃

摩擦试验

氧化安定性（ABOT）150℃，300H

250H样品戊烷不熔物/%

250H样品40℃粘度变化/%

250H样品酸值变化/（mgKOH/g）

250H样品羰基吸收率差值

50H铜片腐蚀/级

300H铜片腐蚀/级

300H铝片腐蚀/级

300H样品-40℃低温粘度（布氏）

红色6.0~8.0

报告

不低于6.8

不小于150

不低于160

不低于180

不高于1500

不高于5000

不高于20000

无锈

无

报告

无

10/0

15/0

10/0

通过

不在于1

不大于40

不大于4.0

不大于40

不大于3B

报告

应予强调的是,除了粘度、粘-温特性、氧化安定性、热氧化安定性、抗泡性、橡胶密封适应性等均应重视外，对于液力传动油有二个特别重要的性能指标：

一为低温粘度，二为摩擦特性。

低温粘度是自动传动液的重要性能指标之一，用布鞋氏粘度计测定。

在一般情况下，-23℃布氏粘度不大于4500mPa·s，则不会引起离合器烧结，并具有有效的换档性能。

通用汽车公司对于-40℃的粘度已人不大于50000mPa·s，改进为不大于20000mPa·s。

摩擦特性则是一个主要性质。

液力传动油的摩擦特性就是要有适当的油性，要求有适宜的静摩擦系数和动摩擦系数。

静摩擦系数过大，换档的最后阶段就会引起扭矩的急剧增大，产生“嘎、嘎”声，换档感觉明显恶化。

因此，希望有较小的静摩擦系数和较大的动摩擦系数。

因为动摩擦系数过小，则离合器在搭合阶段的滑动机会增多，延长了换档时间。

总之，汽车厂希望有下列的摩擦特性：

（1）动摩擦系数尽可能高；

（2）静与摩擦系数之比小于1.0；

（3）经过1000次苛刻条件下的离合啮合后，其摩擦性能不变；

（4）在自动传动液全部操作温度范围内，摩擦特性保持不变。

五、液压油相关标准

1982年国际标准化组织（IS0）发布正式标准t5闻滑剂、工业润滑油和有关产品（L类）分类第四部分：

H组（液压系统用油）》的标准（IS06743／4—1982）。

中国于1987年等效采用了这个标准，制订了GB7631．2（H）液压系统用油分类标准。

这个标准按液体介质在系统中的工作性质分为液体静压和液体动力两类，前者用于传递势能，称为液压油；后者用于传递动能，称为液力液（油）。

表13—1列出了液压油的分类。

国外矿油型液压油较典型的国家标准有德国的DIN51524（ⅰ、ⅱ、ⅲ），分为HL、HP和HVLP（HL、HM和HV）和法国NFE48—603，它们代表着抗磨液压油的一般水平。

ISo／TC28／SC4分技术委员会中的液压油规格工作组在1987年参照法国标准提出了矿油型液压油品种系列提案，经各国投票与协商，在1990年发表了建议草案ISO／CDlll58—1990，正在向各国征求意见，本应于1995年发布ISO的液压油规格标准，至今末公布。

中国参照上述标准于1994发布了矿油型液压油国家标准GBllll8．1—94。

·除国家标准外，国外大的泵生产公司还制订了适用于本公司泵工作的液压油公司规格、例如Denison泵制造公司提出的HF*O、HF—1：

HF—2规格，CincinnatiMilacron的F—68、P—70、P—69等。

HF—o规格不仅要求严格的热安定性、水解安定性和过滤性，而且还要求通过本公司的高压叶片泵（17．5MPa）和高压柱塞泵（34。

5MPa）台架试验，是当代抗磨液压油规格的最高水平。

表13—2列出了上述规格的重要性能指标对比。

1982年国际标准化组织（IS0）发布正式标准t5闻滑剂、工业润滑油和有关产品（L类）分类第四部分：

H组（液压系统用油）》的标准（IS06743／4—1982）。

中国于1987年等效采用了这个标准，制订了GB7631．2（H）液压系统用油分类标准。

这个标准按液体介质在系统中的工作性质分为液体静压和液体动力两类，前者用于传递势能，称为液压油；后者用于传递动能，称为液力液（油）。

中国参照上述标准于1994发布了矿油型液压油国家标准GBllll8．1—94。

·除国家标准外，国外大的泵生产公司还制订了适用于本公司泵工作的液压油公司规格、例如Denison泵制造公司提出的HF*O、HF—1：

HF—2规格，CincinnatiMilacron的F—68、P—70、P—69等。

HF—o规格不仅要求严格的热安定性、水解安定性和过滤性，而且还要求通过本公司的高压叶片泵（17．5MPa）和高压柱塞泵（34。

5MPa）台架试验，是当代抗磨液压油规格的最高水平。

表13—2列出了上述规格的重要性能指标对比。

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