論液壓油的自我修養(yǎng)

面對激烈的市場競爭企業(yè)需要不斷挖掘設(shè)備的潛能因?yàn)閷τ谄髽I(yè)而言即使是獲得微小的性能提升也可能存在盈利與虧損的天壤之別因而在實(shí)際工業(yè)和工程機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用中減少液壓系統(tǒng)中的能量損失促進(jìn)設(shè)備的節(jié)能和增效成為各企業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)

近20多年來世界范圍內(nèi)的研究調(diào)查顯示70-85%的液壓系統(tǒng)故障失效與液壓油有關(guān)因此要想激發(fā)液壓系統(tǒng)更高的性能和能效液壓油的選擇至關(guān)重要能在較廣泛的工作溫度范圍中保持最佳粘度這是一款科學(xué)配方的優(yōu)質(zhì)液壓油必須具備的自我修養(yǎng)!

保持最佳粘度想說愛你不容易!

液壓泵將電動機(jī)或內(nèi)燃機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)油缸/馬達(dá)再將液壓能轉(zhuǎn)換為輸出的機(jī)械能在能量轉(zhuǎn)換過程中液壓泵的效能無法達(dá)到100%常見的齒輪泵在這一過程中的能效僅為60-80%柱塞泵也僅為75-90%

能量損失有兩種主要形式機(jī)械損失能量在摩擦中損失和容積損失液體在泵內(nèi)泄漏損耗造成的能量損失泵內(nèi)機(jī)械和容積損失的量取決于液壓油的粘度和潤滑性液壓油粘度越高機(jī)械損失越高;而液壓油粘度越低容積損失則越高見圖1因此要想獲得最理想的液壓效率必須在最大程度上使運(yùn)行過程中的液壓油處于最佳的粘度范圍

圖1

然而要將液壓油的粘度保持在最佳效率的范圍并非易事由于液壓油的粘度會隨溫度的變化而變化溫度升高粘度降低而溫度降低時(shí)粘度升高因此往往通過加入特殊的增強(qiáng)粘度的添加劑來增強(qiáng)高溫和低溫狀態(tài)下的液壓油粘度測定結(jié)果;但在使用過程中這些添加劑往往會受制于剪切力造成的負(fù)作用令實(shí)際效果大打折扣因此只有采用能同時(shí)解決以上兩個(gè)關(guān)鍵問題的科學(xué)配方才能造就真正優(yōu)質(zhì)的液壓油

粘度VS溫度高VI當(dāng)仁不讓!

為了確保系統(tǒng)的效率液壓油在低溫時(shí)應(yīng)具有良好的泵送性能而在高溫時(shí)則應(yīng)具有足夠的油膜厚度粘度與溫度變化的對應(yīng)關(guān)系也稱為流體的粘度指數(shù)VI相比粘度指數(shù)VI較低的液壓油具有較高粘度指數(shù)VI的液壓油其粘度隨溫度變化的速度較慢為了增強(qiáng)液壓油的粘度指數(shù)VI往往在配方中使用特殊的粘度指數(shù)改進(jìn)劑這些由高分子聚合物構(gòu)成的添加劑能夠較好地降低溫度對粘度的影響VI改進(jìn)劑隨溫度升高而膨脹抵消了基質(zhì)液壓油粘度降低的影響;而在低溫狀態(tài)下VI改進(jìn)劑收縮此時(shí)液壓油的基礎(chǔ)油特性將成為影響液壓油粘度的主要因素見圖2

圖2

高VI下的隱憂剪切穩(wěn)定性!

然而即使獲得了高VI的液壓油也不能高枕無憂VI改進(jìn)劑受到剪切的長久影響會對液壓系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響剪切力增強(qiáng)會降低液壓油的粘度和耐高溫特性液壓油的工作穩(wěn)定范圍TOW最高和最低的工作溫度范圍會隨之減小粘度損耗很可能造成設(shè)備在高溫操作環(huán)境中磨損并導(dǎo)致故障產(chǎn)生

在完全一致的試驗(yàn)環(huán)境下對兩種高VI液壓油進(jìn)行測試剪切不穩(wěn)定的液壓油的粘度在設(shè)備運(yùn)行后很短的時(shí)間內(nèi)就會大幅下降甚至無法達(dá)到ISO粘度級別的標(biāo)準(zhǔn);而能保證剪切穩(wěn)定的液壓油其粘度能在整個(gè)試驗(yàn)過程中保持一致;這兩種不同的液壓油對液壓系統(tǒng)的潤滑和運(yùn)行會帶來截然不同的效果見圖3

圖3

因此在選用高VI液壓油之前判斷他們的剪切穩(wěn)定性也同樣格外重要通常采用的方法有三種

 DIN 51382–Bosch: 噴射器試驗(yàn)是三種方法中被認(rèn)為要求最低的一種試驗(yàn)液壓油在2550psi的壓力狀態(tài)下運(yùn)行250周然后測量其粘度的變化情況

 ASTM D5621: 音速剪切法的操作如下將液壓油式樣放入音速振蕩器中40分鐘并剪切測量其粘度的變化美國的一些原始設(shè)備制造商非常推崇這種試驗(yàn)但該試驗(yàn)?zāi)壳罢谥鸩奖籆EC L45-A-99 KRL圓錐滾柱軸承試驗(yàn)所取代

 CEC L45-A-99: 目前KRL圓錐滾柱軸承試驗(yàn)日益成為世界各地原廠制造商進(jìn)行試驗(yàn)的首選方法這種試驗(yàn)被認(rèn)為是要求最為嚴(yán)格也最為接近實(shí)踐現(xiàn)場性能關(guān)系的試驗(yàn)方法試驗(yàn)油料在裝配好的圓錐滾柱軸承內(nèi)流動設(shè)計(jì)載荷條件下20小時(shí)通過測量測試前后的不同粘度值進(jìn)行粘度損失的百分比對比圖4顯示了在KRL圓錐滾柱軸承試驗(yàn)中相較于剪切不穩(wěn)定的潤滑油剪切穩(wěn)定潤滑油其粘度損失降低了12.6%

圖4

美孚DTE 10超凡與之相對應(yīng)的參加測試的礦物潤滑油產(chǎn)品則在短短一天之內(nèi)就由于剪切作用的影響而導(dǎo)致粘度超出了控制范圍

圖5

綜上所述剪切穩(wěn)定粘度指數(shù)高是評價(jià)液壓油的重要前提只有具備這樣的自我修養(yǎng)才可以在較廣泛的工作溫度范圍中保持液壓油的最佳粘度提供卓越的設(shè)備保護(hù)并激發(fā)液壓系統(tǒng)的效率!