【第九章】
静液压驱动装置的
传输介质—液压油
了解静液压驱动装置中
液压油的温度与运动黏度
液压技术的基本原理对于液压介质的要求其实很简单，不过一旦进入实际的工程化的装置后，静液压驱动系统对传输介质的功能和品质要求的内容、项目和苛刻程度就会大大增加。
液压工作介质的主要功能是实现能量的转化和动力功率的可控制的传输。同时，还必须兼有润滑液压元件中相互运动的零部件耦合副、防止零件表面锈蚀、导出元件内部热量乃至实现间隙密封等多项附加功能。
我国矿物型和合成烃型液压油的产品标准是GB11118.1－94，内容涵盖了HL、HM、HG、HV、HS五个品种，每个品种都以其在40℃时单位为mm2/s的运动运动黏度的中间圆整值VG作为标称运动黏度进行分级。
在各种液压装置中，静液压驱动装置的功率密度大、工作压力高，环境温度和运转温度范围都较宽，选用液压油时对于黏温特性和润滑抗磨能力等指标应该特别关注。
实用中，装有重系列柱塞泵和马达的装置应优先选用HS和HV等型黏温指数超过120的优等品低温液压油，以及含有高效抗磨剂的HM型高压抗磨液压油。装有中轻系列元件的尚可选用HM型普通抗磨液压油。HL型油品则性能较差，只能在应急情况下短期代用。
让我们继续一起来研读王意教授《车辆与行走机械的静液压驱动》一书的第九章：静液压驱动装置的传输介质，了解常用静液压驱动装置中液压油的温度与运动黏度。
实时运动黏度与温度的关系密切
液压油的实时运动黏度与温度的关系十分密切，静液压驱动装置中常与整机上的其他液压装置公用油箱和液压油，因此液压油的运动黏度和温度要综合考虑覆盖所有参与运行的元件的要求。
然而在一个确定的作业环境下，对于具体装置和系统的中液压油温度和运动黏度的选择空间实际上相当有限。图9-1示出上述几种液压工作介质典型的运动黏度–温度关系曲线，可以看出，在这些油品中，合成烃型液压油具有较好的黏温特性和较宽的工作温度范围。
图9-1 几种液压工作介质典型的运动运动黏度–温度关系曲线
1-矿物型液压油 2-合成烃型液压油 3-水包油乳化液型（HFAE） 4-水-乙二醇型(HFC) 5-磷酸酯型(HFDR)
图中油品黏度–温度关系曲线的斜度越小对应的黏温特性则越好。
静液压驱动装置中液压油的工作温度
根据经验，静液压驱动装置系统中可实测的液压油温度最高的部位在于主变量泵的壳体外泄油口处。
此处的允许温度限值按照元件类型和品牌有所不同，一般规定不得超过80 - 90℃，但某些大功率元件构成的装置允许短时间达到110-115℃甚至130℃。
液压油的最高温度是确定液压油箱容量和为系统配置的冷却装置规格的重要参数；
在液压系统中没有加热装置的条件下，液压油的最低温度基本上就是环境最低温度。
但由于环境温度的波动变化和液压装置蓄热容量及传热惯性等因素的影响，在用设备中液压油的实际最低温度总是会比环境最低温度要高一些。
以可能遇到的最低环境温度视为液压油最低温度，是充分留有安全裕度的合理选择；
与固定设备的工业液压装置相比较，车辆与行走机械上的液压装置的安装空间都要狭小得多，而作业中常用的环境温度变化幅度却要大得多；
静液压驱动装置所采用的闭式回路系统为减小液压油箱容量提供了条件，却不能改变液压油在运转中温升的基本规律。
为了适应这样的工作条件和减小冷却系统的负担，静液压驱动装置液压油的常用温度要显著高于工业液压装置，达到50-70℃或更高。
静液压驱动装置中液压油的
运动黏度级选择
每一种液压元件都有所允许的最高和最低液压油运动黏度，也存在一个效率最高、寿命最长的最佳运动黏度范围。综合静液压驱动装置中各种元件和可能与其共用液压油的其他系统中的元件的要求，可得到以下几个运动运动黏度的数值范围：
为8-10 mm2/s。低于此运动黏度的液压油不仅润滑和抗磨性能不足，而且会使泄漏量显著增大。这两方面的负面影响分别导致机械损耗和容积损失的增加，又都反过来会引起油温的上升，其结果是运动黏度的进一步降低。如此的恶性循环将导致元件损伤直至失效；
为1500-1700 mm2/s。此值对应于作为补油泵的齿轮泵所能吸入油液的极限运动黏度。有的油品性能参数中给出了运动运动黏度达到1500 mm2/s时的油温，由此可判断使用该级油品的静液压驱动装置的最低启动温度。例如HS 46优级品低温液压油运动黏度达到1500 mm2/s时的对应温度是-18℃，表明装用该油品的液压装置可在-18℃及以上的温度工作。低于此温度时，在启动前应对液压油进行预热；
对于静液压驱动装置中的液压元器件通常为12-40 mm2/s。在此运动黏度范围内，各元器件和液压油的性能搭配得比较均衡，能够具有较高的容积和机械效率。
现代高品质的液压动力传输元件的容积效率度达到了很高的水平，而且对于液压油运动黏度的依赖性有所降低，为了在此基础上尽可能提高综合机械效率，未来的趋势之一，是采用运动黏度更低但润滑性仍然良好而且性能更为稳定的工作介质。
这是对于进一步降低连接管道中的沿程阻力损失和运动部件的搅油损失所需要的。
GB11118.1－94将液压油运动黏度等级（VG）分为10、15、22、32、46、68、100、150等8种，按上述原则选择，常用的运动黏度等级主要为 22、32、46、68四种。在寒区和冬季使用的设备应选用较低的运动黏度级，如VG22和32；温、热带气候地区和夏季则应提高运动黏度级到VG46和68。
在大多数情况下，静液压驱动装置都需要在系统中设置冷却装置，使液压油的温度不至于超过所用油品对应于元件最低许用运动黏度的温度值，因此低运动黏度级油品的许用最高温度要低于高运动黏度的。
一般的冷却装置都只能把最高油温控制在高于环境温度20至40℃的某一个温差范围内。选用HS和HV型等黏温指数高的油品的工作温度区间较宽，类似于车用发动机的全天候 “多级” 润滑油，可免去按季节换油之苦，当然价格也贵。
主要的液压元件生产厂商一般都提供有关用油的选择指南，图9-2即为一例，可供设计者参考。但如果使用同一液压油箱的各系统中所装用的元件品种和品牌较多，则要综合考虑包容所有特性要求的问题。
这又反过来提出一个原则，即在选择整机的各系统的元器件时，应当尽量使它们对于液压油的运动黏度和工作温度的要求趋于一致。
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文中提到的静液压驱动系统中的
最佳介质粘度是多少，为什么？
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