工程机械专用液压油的开发

工程机械专用液压油的开发

工程机械与维修 2006-9-15 9:59:00

□ 陈惠卿

人们通常把液压油比作液压系统的血液，液压油的性能指标是否满足工程机械压力系统中的润滑需要，对工程机械设备的正常运转十分关键。工程机械的液压系统与工业设备液压系统的结构和工况有着较大的区别，工程机械通常用于室外作业，环境温度变化大，工况复杂。近几年工程机械用液压泵压力不断增加，体积越来越小，液压油油箱容量也随之减小，这就对液压油的品质提出了更高的要求。 工程机械液压油的产品标准

目前国内外关于液压油的产品标准主要有ISO11158HV、德国的DIN51524等，我国目前采用的是1994年国家制定的GB11118.1-94标准，但以上所有标准的制定都是采用低压V104C叶片泵试验（试验压力为13.7 MPa，转速为1 200 r/min，温度为66 ℃）得出的结论，主要是针对工业设备设计的试验，与目前的工程机械所采用的柱塞泵的参数差距较大。除OEM的个别液压泵试验标准外，目前尚无针对于工程机械的完整液压油的产品标准。

为了建立一个工程机械液压油标准，JCMA(日本建设机械化协会)燃料和润滑委员会自1999年开始进行市场调研，调研表明，不同的OEM推荐的油品规格不尽相同，用户在为设备换油时往往会因为换用的油质量不好而引起润滑不良，用户迫切希望有一个工程机械专用液压油标准来减少使用中的问题。制定移动设备专用液压油标准的目的，不是为了延长换油期，而是为了提高液压系统的使用寿命。

由JCMA制定的适用于移动设备的液压油(HF)标准包括JCMAS HK和HKB两大类。JCMAS HK和HKB标准于2004年12月发布，HK是工程机械用的矿油型抗磨液压油标准， JCMAS HKB是工程机械用环保型油品标准。 工程机械液压油标准的制定

目前，液压油的标准中大都采用V104C的中压叶片泵做试验，实际上工程机械上既有叶片泵，也有柱塞泵，并且压力都较高，所以HK标准在制定时就增加了高压叶片泵和高压柱塞泵试验。此外，工程机械在运行过程中需要油品有较好的抗粘滑特性，加之泵用密封材料的多样性更要求润滑油有广泛的适应性，这就要求标准制定试验具备一定的普遍性。

高压柱塞泵试验

工程机械液压油的最重要的特性是极压抗磨性，针对工程机械液压系统的特点，JCMAS HK标准中增加了HPV35+35轴向高压柱塞泵试验，试验压力为34.3 MPa，转速2 100 r/min，油箱温度为95 ℃，试验周期为500 h。用此方法对一些油品的极压抗磨性和旧油的衰变程度，包括40 ℃粘度变化、酸值变化、水分和戊烷不溶物等进行实际评定。测试结果表明高锌含量和无灰

的液压油抗极压抗磨性能表现好。

另外HK标准制定中增加了高压柱塞泵氧化稳定性试验(A2F-10泵试验)。A2F-10泵试验用轴向柱塞泵，最大压力为35 MPa，用油13 L，循环500 h，速度1 500 r/min，入口温度控制在80 ℃，并在泵的入口通入空气，加入了铜做催化剂，因此可以较好地模仿液压油的实际工况。试验主要测量油品粘度变化、酸值增长、油泥产生的数量和油品中的铜含量。用此方法测试结果表明，无锌液压油氧化稳定性是含锌油品的2倍。

2个测试方法与实际应用情况有很好的相关性。以上2个高压柱塞泵试验可任选其一。但A2F泵试验不适于评价油品的抗磨性能，如需抗磨性能测试，还需另外补充四球抗磨试验和FZG齿轮试验。

叶片泵试验

为了考察油品在叶片泵中的使用性能，HK标准分别进行了35VQ高压叶片泵和V104C低压叶片泵试验，2个叶片泵试验条件对比如表1，润滑油制造商可任选其中之一进行测试，由于V104C不能充分评定抗磨性能，需要同时进行四球抗磨/极压测试和FZG测试。

磨擦特性试验

在工程机械的运行过程中，在液压缸和密封材料之间容易出现粘-滑现象，粘-滑现象成为能源损失、发热、振动、噪声产生的重要原因，粘-滑现象的产生是两摩擦面间摩擦系数的变化所导致的，这就需要改进液压油的抗粘-滑特性。但ISO11158 HM液压油标准对摩擦特性无明确规定，JCMAS HK标准规定了小型离合器测试和SAE No.2试验2个测试方法。SAE No.2测试设备原是用于评价ATF摩擦特性而被广泛应用，但ATF的测试条件太苛刻，不适于评价液压油。因此对于SAE No.2测试设备开发了更适合液压油的新测试条件，修改后的SAE No.2试验条件如表2，测试结果与小型离合器测试结果有很好的相关性。SAE测试方法和小型离合器的测试方法可选择其一。

密封适应性试验

聚氨酯橡胶是工程机械设备液压缸的主要密封件材料，但是以前的液压油产品规格中一般采用丁睛橡胶进行密封相容性试验。HK标准除了采用丁腈橡胶进行密封相容性试验外，还制定了一个新的采用AU(聚氨酯橡胶)进行密封适应性测试的方法。 工程机械液压油JCMAS HK标准 JCMAS HK标准产品分类 JCMAS HK是一个工程机械用的矿油型抗磨液压油标准，如表4。JCMAS HK标准分为单级和多级2类，每类有ISO VG32和ISO VG46 2个粘度等级，多级的液压油有良好的低温粘度、倾点、粘指，用于低温条件下的润滑。

物理和化学性能指标

多级的液压油主要理化指标基于ISO11158 HV标准。然而标准中一些指标如密度、色度、外观、湿度、空放和分水性从标准中去除，一些指标的范围与ISO11158 HV相比有所修改以更适于工程机械工况需求。

因为我国目前工程机械用液压油（包括HM、HV两个质量级别）大都是满足GB11118.1-94的油品，JCMAS HK规格与我国目前的GB11118.1-94 HV相比，增加了100 ℃运动粘度；对油品的高温粘度提出了要求；多级VG32W倾点更苛刻；新增了低温布氏粘度；抗泡性和氧化稳定性更苛刻；新增了AU橡胶相容性和苯胺点的试验。

在理化性能上，JCMAS HK规格与满足GB11118.1-94 HV的液压油相比，具有更好的高、低温性能、更好的抗泡性能、更好的氧化安定性和橡胶相容性。 模拟评定

对工程机械液压油需要做的模拟评定项目包括抗磨性能、热/氧化稳定性和摩擦特性。但是ISO11158 HV及GB11118.1-94标准中没有完全包括这些性能，需要增加一些测试项目。比如ISO11158 HV只有V104C的泵试验，并且要求为报告值，没有明确的指标。

JCMAS HK与GB11118.1-94 相比，GB11118.1-94 HV不要求烧结负荷，磨斑直径(四球法)要求为报告值，承载能力(优等品)FZG (A/8.3/90)要求不小于10级，无高压柱塞泵的试验要求，叶片泵要求为V104C的低压泵试验，无摩擦特性的要求。

在模拟评定上，JCMAS HK规格与GB11118.1相比，增加了更贴近工程机械工况的高压柱塞泵试验及摩擦特性试验，对叶片泵的试验要求也有所提高。

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