汽车减振器油液物理性质探究

1.油液的密度

单位体积液体所具有的质量称为该液体的密度，用ρ（kg/m³）表示，即

式中，m为液体的质量（kg）；V为液体的体积（m³）。

液体的密度随温度的升高而下降，随压力的增加而上升。对于液压传动中常用的液压油（矿物油）来说，在常用的温度和压力范围内，密度变化很小，可忽略不计。在计算时，液压油密度常取900kg/m³。

2.油液的粘度

油液粘性的大小用粘度表示。常用的粘度有三种，即动力粘度、运动粘度和相对粘度。

（1）动力粘度μ_t动力粘度又称绝对粘度，根据牛顿液体内摩擦定律可得

式中，τ为液层间单位面积上的内摩擦力，即切应力；du/dy为油液速度梯度。

由此可知，液体动力粘度的物理意义是：当速度梯度等于1时，相互接触的液体层间单位面积上的内摩擦力。

动力粘度μ_t的法定计量单位是Pa·s（1Pa·s=1（N·s）/m²），以前沿用的单位为泊（P，dyn·s/cm²），两者之间的换算关系为：

1Pa·s=10P

（2）运动粘度ν动力粘度μ_t和液体密度ρ之比值称为运动粘度，用ν表示，即

液体的运动粘度没有明确的物理意义，但它在工程实际中经常用到。因为它的单位只有长度和时间的量纲，类似于运动学的量纲，所以被称为运动粘度。它的法定计量单位为m²/s，以前沿用的单位为cm²/s（St）或mm²/s（cSt），它们之间的关系是

1m²/s=10⁴St=10⁶cSt

工程中常用运动粘度来表示液压油的粘度。如液压油的牌号，就是用它在40℃时运动粘度的平均值来表示的（单位为mm²/s）。例如，32号液压油就是指在40℃时的运动粘度平均值为32mm²/s。

（3）相对粘度 动力粘度和运动粘度是理论分析和计算时经常使用到的粘度，但它们都难以直接测量，因此在工程上常使用相对粘度。相对粘度又称为条件粘度，它是采用特定的粘度计在规定的条件下测量出来的粘度。用相对粘度计测量出相对粘度后，再根据相应的关系式换算成运动粘度或动力粘度，以便于使用。中国、德国等国家采用恩氏粘度（°E），美国、英国等国家用通用赛氏秒（SSU），美国、英国还用商用雷氏秒（R_lS），法国等用巴氏度（°B）。

恩氏粘度由恩氏粘度计测定，即将200mL温度t（℃）的被测液体，流经直径为2.8mm小孔所需的时间t₁，然后测出同体积的蒸馏水在20℃时流过同一小孔所需的时间t₂，t₁与t₂的比值即为该液体在t（℃）时的恩氏粘度。恩氏粘度用符号°E表示，即

一般以20℃、40℃及100℃作为测定液体恩氏粘度的标准温度，由此而得到的恩氏粘度分别用°E₂₀、°E₄₀和°E₁₀₀来标记。(www.xing528.com)

恩氏粘度和运动粘度可用下面的经验公式换算

其他粘度之间的换算关系可参考有关书籍。

两种混合油液的恩氏粘度，可按下述公式进行计算

式中，a、b分别为两种油液所占的百分比；°E₁、°E₂分别为两种油液的恩氏粘度；c为实验系数。

3.粘度与压力的关系

当压力增加时，液体分子间距离减小，内聚力增加，其粘度也有所增加，液压油的动力粘度μ_t与压力p（MPa）的关系为

式中，μ_t0为1标准大气压力下液压油的动力粘度（Pa·s）；α为随液压油而变化的指数，即压粘系数，对矿油型液压油来说，α为0.015～0.03。

在液压系统中，若系统的压力不高，则压力对粘度的影响较小，一般可忽略不计。当压力高于50MPa时，压力对粘度的影响较明显，则必须考虑压力对粘度的影响。

4.粘度与温度的关系

液压油的粘度对温度的变化极为敏感，温度升高，粘度将显著降低。油液的粘度随温度变化的性质称为粘温特性。不同种类的油液有不同的粘温特性，油液粘度的变化将直接影响液压系统的性能和泄漏量，因此油液的粘度随温度的变化越小越好。液压油粘度与温度的关系可表示为

式中，λ为随液压油而变化的常数，即粘温系数。

图6-1所示为一些典型液压油的粘温曲线。

图6-1 液压介质的粘温曲线

1—YA液压油 2—YD液压油 3—YRB液压油 4—YRC液压油 5—YRD液压油

液压油的粘温特征可以用粘度指数VI来表示，VI值越大，表示油液粘度随温度的变化率越小，即粘温特性越好。一般液压油要求VI值在90以上，精制的液压油及加有添加剂的液压油，其VI值可大于100。