液压油的物性特征

1.密度

单位体积液体的质量称为液体的密度，用ρ 表示，单位为kg/m3。设液体体积为V，单位为m3；质量为m，单位为kg，则该液体密度ρ 为

液体密度随温度的升高而减小，随压力的升高而增大。但是温度和压力对密度的影响都很小，因而一般情况下可视液体密度为常数。矿油型液压油的密度ρ＝850～900 kg/m3。

2.可压缩性

液体在压力作用下体积减小的性质称为液体的可压缩性，用体积压缩系数κ 表示，即在单位压力变化下液体体积的相对变化量。设体积为V 的液体，当压力增大Δp 时，体积减小了ΔV，则体积压缩系数κ 为

式中，负号表示Δp 与ΔV 的变化相反，即压力增加时体积减小。

实际应用中，常用体积弹性模量K 的大小反映液体抵抗压缩的能力。液体的K 为κ 的倒数，即

式中，K 的单位为Pa。

K 表示产生单位体积相对变化量所需的压力增量。常温下，纯净液压油K＝（1.4～2.0）×103 MPa，是钢的100～150 倍。在一般液压系统中认为液压油是不可压缩的。但是，如果油液中混有游离空气，液体的K 会显著降低，严重影响液压系统的工作性能。如果油液中混有1%的气体，其K 只是纯净油液的30%；如果油液中混有4%的气体，其K 仅为纯净油液的10%。由于油液中气体难以完全排除，实际计算中，常将油液的K 值取为（0.7～1.0）×103 MPa。

3.黏性

1）黏性的物理意义

液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力阻碍其相对运动而产生内摩擦力，这一性质称为液体黏性。

由于液体内部黏性，以及液体与固体壁面间附着力的影响，液体内部各处的速度不相等。如图1－2－1，设两平行平板间充满液体，下平板不动，上平板以速度uo向右平移。由于存在液体黏性，紧靠下平板的液层速度为0，紧贴上平板的液层速度为uo，而中间各液层的速度从下到上呈线性递增。

图1-2-1　液体黏性示意图

液体黏性

实验表明，液体流动时相邻液层间的内摩擦力F 与液层接触面积A、液层间相对速度du 成正比，与液层间距离dy 成反比，即

式中　μ——比例常数，黏性系数或动力黏度；(www.xing528.com)

　　　——速度梯度。

若以τ 表示切应力，则

τ 即液层间单位面积上的内摩擦力，这就是牛顿液体内摩擦定律。

在静止液体中，因为速度梯度为0，内摩擦力为0，所以静止液体不呈现黏性。

2）黏度的表示方法

（1）动力黏度，又称绝对黏度。动力黏度μ 是指液体在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。

动力黏度的国际单位为Pa·s 或N·s/m2。

（2）运动黏度。动力黏度μ 与液体密度ρ 的比值称为液体的运动黏度，用ν 表示，即

运动黏度没有明确的物理意义，由于它的量纲只与长度和时间有关，所以称为运动黏度。运动黏度的国际单位为m2/s，工程中常用mm2/s，1 m2/s＝106 mm2/s。

国际标准化组织ISO 规定统一采用运动黏度表示液压油的黏度等级。我国生产的液压油采用40 ℃时的运动黏度（mm2/s）为黏度等级标号。如牌号为L—HL22 表示普通液压油在40 ℃时的运动黏度平均值为22 mm2/s。

（3）相对黏度，又称条件黏度。相对黏度是在一定测量条件下测定的，中国、德国等都采用恩氏黏度°E，美国用赛氏黏度SSU，英国用雷氏黏度R。

恩氏黏度用恩氏黏度计测定，将200 mL 温度为T 的被测液体装入黏度计，其在自身重力作用下流过黏度计下部直径为ϕ2.8 mm 的小孔，测出液体流尽所需时间t1，t1 与温度为20 ℃的200 mL 蒸馏水在同一黏度计中流尽所需时间t0 （标定值）之比，称为恩氏黏度。即

一般以20 ℃、50 ℃、100 ℃作为测定液体黏度的标准温度。

恩氏黏度与运动黏度间的换算关系为

3）影响黏度的因素

油液对温度的变化十分敏感，温度升高，分子间的内聚力减小，黏度降低。油液黏度随温度变化的性质称为黏温特性，液压油黏度的变化直接影响液压系统的性能和泄漏量。因此，人们希望黏度随温度的变化越小越好，即黏温特性好。常采用黏度指数VI 衡量油液黏温特性好坏，黏度指数是黏度随温度变化程度与标准油黏度随温度变化程度进行比较所得的相对数值，黏度指数越大，表示黏度随温度的变化率越小，黏温特性越好。一般液压油的VI 要求在90 以上。

液体所受压力增大，黏度增大。但对于一般液压系统，当压力低于32 MPa 时，压力对黏度影响不大，可以忽略不计。