液壓傳動(dòng)以液體為工作介質(zhì)傳遞能量。同時(shí)，液體還有潤(rùn)滑、防腐、防銹及冷卻作用。

工作液性質(zhì)的不同及品質(zhì)的優(yōu)劣會(huì)大大影響液壓系統(tǒng)的工作性能及工作的可靠性。

液壓液的主要物理性質(zhì)

1．密度及重度

單位體積物質(zhì)的質(zhì)量及重力分別稱為該物質(zhì)的密度 ρ （ kg/m³ ）及重度γ （ N/m³ ），

即

ρ = m V γ =W V = ρg （2.1）

式中 m 、W ——液體的質(zhì)量及重力； V——液體的體積；

g ——重力加速度。

液壓液的密度因液體的種類而異。表 2-1 列出了幾種常用液壓液的密度值。液壓液的 密度隨溫度的升高而略有減小，隨著工作壓力的升高而略有增加。通常對(duì)這種變化忽略不

計(jì)，認(rèn)為礦物油的密度 ρ = 900 kg/m³ 。

2.粘性

流體在外力作用下流動(dòng)（或有流動(dòng)的趨勢(shì)）時(shí)，分子間的內(nèi)聚力阻止分子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)

而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，流體的這種特性稱為粘性。

如圖 2-1 所示，設(shè)兩平行平板間充滿液體，下平板不動(dòng)，

上平板以速度

υ 向右平移。由于液體的粘性作用，緊貼下平

0

板的液體層速度為零，緊貼上平板的液體層速度為

υ 。而中

0

間各層液體的速度則根據(jù)它與下平板間的距離大小近似呈線性規(guī)律分布。

dυ

F = μA （2.2）

dy

若用單位接觸面積上的內(nèi)摩擦力τ （切應(yīng)力）來(lái)表示，則上式可改寫(xiě)成

dυ

τ = μ （2.3）

dy

式中 μ ——比例系數(shù)，也稱為液體的粘度系數(shù)或粘度；

dυ

——相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度對(duì)液層間距離的變化率，也稱為速度梯度或剪切率。

dy

式（2.3）表達(dá)的就是牛頓內(nèi)摩擦定律。

 在液體靜止時(shí)，由于 dυ = 0，內(nèi)摩擦力 F 為零，因此，液體在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)不呈現(xiàn)粘性。 液體的粘性的大小用粘度來(lái)表示。常用粘度有三種：動(dòng)力粘度，運(yùn)動(dòng)粘度和相對(duì)粘度。（1）動(dòng)力粘度。動(dòng)力粘度也稱為絕對(duì)粘度，它是表征流動(dòng)液體內(nèi)摩擦力大小的粘性系

數(shù)，用 μ 表示。其量值等于液體在以單位速度梯度（ d dy

υ

＝1）流動(dòng)時(shí)，液層接觸面單位面

積上的內(nèi)摩擦力，即

F dυ dυ

μ = ⁻¹ =τ −1 （2.4）

( ) ( )

A dy dy

 動(dòng)力粘度的法定計(jì)量單位為 Pa ⋅s （帕•秒， N ⋅s/ m² ），它與以前沿用的非法定計(jì)量單位 P （泊， dyne⋅s/ cm² ）之間的關(guān)系是1Pa ⋅s =10P 。

（2）運(yùn)動(dòng)粘度。液體動(dòng)力粘度 μ 與其密度 ρ 的比值稱為該液體的運(yùn)動(dòng)粘度，用v 表示。即 v = μ / ρ （2.5）

運(yùn)動(dòng)粘度的法定計(jì)量單位為 m² /s （米 ²/秒），由于該單位偏大，實(shí)際上常用 cm² /s 、

mm /s 及以前沿用的非法定計(jì)量單位 cSt （厘斯）。它們之間的關(guān)系為：

1m /s =10 cm /s =10 mm /s =10 cSt

2 4 2 6 2 6

 運(yùn)動(dòng)粘度 v 無(wú)實(shí)際的物理意義，因?yàn)樵谄鋯挝恢兄挥虚L(zhǎng)度和時(shí)間的量綱，類似于運(yùn)動(dòng) 學(xué)的物理量，故稱為運(yùn)動(dòng)粘度。它是工程實(shí)際中常用的一個(gè)物理量。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO規(guī)定，各類液壓油的牌號(hào)是按其在一定溫度下的運(yùn)動(dòng)粘度的平均值來(lái)標(biāo)定的。例如，牌號(hào)

為 L − HL 32 的液壓油就是指在溫度為 40℃時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘度的平均值為 32 mm² /s 的液壓油。

（3）相對(duì)粘度。相對(duì)粘度又稱為條件粘度。它是采用特定的粘度計(jì)在規(guī)定的條件下測(cè)

出來(lái)的液體粘度。測(cè)量條件不同，采用的相對(duì)粘度單位也不同。例如，我國(guó)、德國(guó)、俄羅

斯采用恩氏粘度（°E ），美國(guó)采用國(guó)際賽氏粘度（SSU），英國(guó)采用商用雷氏粘度（"R ）等。

恩氏粘度用恩氏粘度計(jì)測(cè)定。溫度為t ℃的 200 cm³ 被測(cè)液體由恩氏粘度計(jì)的小孔中流

出所用的時(shí)間t ，與溫度為 20℃的 200 cm³ 蒸餾水由恩氏粘度計(jì)的小孔中流出所用的時(shí)間t

1 2

（通常 ₂ 51s

t = ）之比，稱為該被測(cè)液體在t ℃下的恩氏粘度，記為°E ，即

t

t t

° = = （2.6）

E 1 1

t

t

2 51s

這一特性稱為粘溫特性。不同種類的液壓油有不同的粘溫特性。圖 2-2 為幾種典型液壓油

的粘溫特性曲線圖。

  圖 2-2 幾種典型液壓油的粘溫特性曲線圖

1—石油型普通液壓油 2—石油型高粘度指數(shù)液壓油 3—水包油乳化油 4—水-乙二醇液 5—磷酸酯液

液體的粘溫特性常用粘度指數(shù)VI 來(lái)度量。VI 表示該液體的粘度變化的程度與標(biāo)準(zhǔn)油

液的粘度變化程度之比。通常在各種工作介質(zhì)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中都給出粘度指數(shù)。粘度指數(shù)高，

說(shuō)明粘度隨溫度的變化小，其粘溫特性好。一般要求工作介質(zhì)的粘度指數(shù)應(yīng)在 90 以上，優(yōu)

異的在 100 以上。幾種常用工作介質(zhì)的粘度指數(shù)見(jiàn)表 2-2。

表 2-2 常見(jiàn)工作介質(zhì)的粘度指數(shù)

液體所受的壓力增大時(shí)，其分子間的距離將減小，其內(nèi)聚力將增加，粘度亦隨之增

大。但對(duì)于一般的液壓系統(tǒng)，當(dāng)壓力在 32 MPa 以下時(shí)，壓力對(duì)粘度的影響很小，可以忽

略不計(jì)。

3．可壓縮性

液體因受壓力增大而發(fā)生體積縮小的性質(zhì)稱為可壓縮性。若壓力為 p 時(shí)液體的體積為

0

v，當(dāng)壓力增加 Δp 時(shí)，液體的體積減小 ΔV ，則液體在單位壓力變化下的體積相對(duì)變化量

為

式中 κ ——液體的壓縮系數(shù)。

由于壓力增加時(shí)液體的體積減小（ ΔV <0），因此式（2.8）的右邊須加一負(fù)號(hào)，以使κ 為正值。

液體壓縮系數(shù)κ 的倒數(shù) K ，稱為液體的體積模量，即

K 表示產(chǎn)生單位體積相對(duì)變化量所需要的壓力增量。在實(shí)際應(yīng)用中，常用 K 值來(lái)說(shuō)明 液體抵抗壓縮能力的大小。在常溫下，純凈油液的體積模量 K = （1.4～2）×10³ MPa ，數(shù)

值很大，故一般認(rèn)為油液是不可壓縮的。

 表 2-3 列出了各種工作介質(zhì)的體積模量。由表中數(shù)值可見(jiàn)，石油基液壓油的可壓縮性是鋼的 100～150 倍（鋼的彈性模量為 2.1×10⁵ MPa ）。

在中低壓系統(tǒng)中，工作介質(zhì)的可壓縮性對(duì)液壓系統(tǒng)的性能影響很小，可忽略不計(jì)，但

在高壓下或研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能時(shí)，則應(yīng)予以考慮。另外，值得注意的是，由于空氣的可

壓縮性很大，所以當(dāng)工作介質(zhì)中有游離氣泡時(shí)， K 值將大大減小，這會(huì)嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)

的工作性能，故應(yīng)采取措施盡量減小液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)中游離空氣的含量。

4．其他性質(zhì)

液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)還有許多性質(zhì)。物理性質(zhì)有潤(rùn)滑性、防銹性、閃點(diǎn)、凝點(diǎn)、抗燃

性、抗凝性、抗泡沫性以及抗乳化性等；化學(xué)性質(zhì)有熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性、水解穩(wěn)定性

和相容性（對(duì)密封材料不侵蝕、不溶脹的性質(zhì)）等。

2.1.1 對(duì)液壓液的要求

在液壓系統(tǒng)中，為了更好地傳遞動(dòng)力，要求液壓液應(yīng)滿足下列要求：

（1）適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫恼硿匦裕?/font>

（2）有良好的化學(xué)穩(wěn)定性（包括良好的氧化穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性及不易氧化、變質(zhì)等）；

（3）良好的潤(rùn)滑性，以減小相對(duì)運(yùn)動(dòng)副間的磨損；

（4）良好的抗泡沫性（起泡少，消泡快）、抗乳化性及對(duì)金屬具有良好的相容性；

（5）體積壓縮系數(shù)、流動(dòng)點(diǎn)、凝點(diǎn)低，比熱容、傳熱系數(shù)、閃點(diǎn)及燃點(diǎn)高；

（6）成分純凈，不含有腐蝕性物質(zhì)，并具有足夠的清潔度；

（7）對(duì)人體無(wú)害，對(duì)環(huán)境污染小，價(jià)格便宜。