寒区工程机械低温液压油.pdf

化学工程师 C h e mi c a l E n g i n e e r 2 O 0 4年 1 月 文章编号 1 0 0 21 1 2 4 1 2 0 041 0 1 一O 0 5 40 4 寒 区工程机械低 温液压 油 李树楫 l 本溪冶金高等专科学校 机械 系。 辽宁 本 溪 1 1 7 0 2 2 摘要 介绍低温液压油的特殊性能及寒区工程机械对液压油的要求， 论述了低温液压油的各种性能 指标 ， 以及对低温液压油的监测， 并与国际上的一些同类产品进行了比较。展望了国产低温液压油的美好 前景。 关键词 低温液压油； 寒区工程机械； 粘度 中图分类号 T H 1 3 7 文献标识码 A Lo w t o a l lp e r a m h y d r a u l u b e f o r m m d l i a t c o l d z 0 啦 L I S h u j i D Ep t ． Ma c h i n e o f B e n x i M e t a ll u r g i c a l H i 曲 J u n i o r C o ll e g e ， B e n x i 1 1 7 0 2 2 ， C h i n a Ab 苣 缸翟 c I R e c o mme n dl o wt e mp e r a t u r e h y d r a u l i cl u b e r e q L l i r e o f ma c h i n e a t c o l d Z O ne ， d i s c u s s d i v e r s i fi e d l i n e i n s p e c t f o r l o w t e m pera t u r e H y d r a u li c l u b e ．a l s o c o n g e ner i c p r o d u c t c o m p a r e f o r i n t e rn a ti ona 1 ．E x p e c t a ti o n fi n e f o r e g r o u n d f o r ma d e i n C h i n a l o w t e mpe r a t u r e h y d r a u l i c l u b e ． Ke y wo r d s l o w t e m peratu r e h y d r a u li c l u b e ； ma c h i n e a t c o l d ZOn e ； c s t 有人把低温液压油 比做寒 区工程机械的“ 严寒 卫士” ， 这一点都不夸张。我国寒 区及严寒地区的覆 盖面很大， 个别地 区冬季甚至可低达 一5 0 c 【 。这些 地区的许多企业常年在露天作业， 对在冬季作业的 液压机械则要求使用低温启动性和低温泵送性很好 的液压油。低温液压油 的主要性能是低温启动性和 低温泵送性。各国都根据不同的使用条件， 研制出 能够满足工程机械需要的不同牌号的低温液压油。 在液压油 中， 基础油含量超过 9 0 ％， 基础油 的 好坏直接影响 了油品的理化性能 ； 而根据国家标 准 G B ／ T 1 1 1 l 8 ． 1 对低凝抗 磨液压油 的要求来看 ， 对油 品的低温性能要求更严格 。 1 寒区工程机械对液压油的要求 寒区工程机械对液压油 的要求 ， 除 了具有 良好 的抗磨性、 抗氧化性和抗腐蚀性外， 还必须提出一些 专门的要求。如 倾点低 、 低温时的最大粘度 、 高温 时的最小粘度 、 剪切安定性和可过滤性等。 1 ． 1 倾点 倾点是指在低温下油品能从容器倾倒出来的最 低温度 ， 系用来评定油品 的低温流动性。在大多数 石蜡基液压油 中， 使用 降凝剂来 降低油品 的倾 点。 收稿 日期 2 0 0 31 01 5 作者简介 李树楫 1 9 5 1 一 ， 男 ， 讲师 ， 1 9 8 2毕业 于大 连水产 学院机 械 系造船专业 ， 现从事教学及科研工作。 虽然降凝剂可以破坏蜡结 晶的网状结构 ， 但却不能 抑制蜡在低温下析出， 石蜡分子仍然会堵塞精油过 滤器， 从而阻碍液压油的循环。因此 ， 要求低温液压 油的蜡含量要很低， 同时在使用温度条件下蜡不易 析出。 1 ． 2 低温粘度 液压系统在低温条件下， 其冷启动主要取决于 油品的粘度。一般要求可启动的最大粘度为7 0 0 1 6 5 0 - m l2 ／ s ， 其确切值则要看液压泵的类型， 及液压 系统的组合形式， 如 管路、 阀门、 滤油器等形式与尺 寸。 瑞典机械工程师协会根据实机在现场运行曾经 推荐 l 5 0 O 咖l2 ／ s 作为可能启动的最大粘度。天津工 程机械研究所在我国东北及青藏高原等寒冷地 区进 行现场 试验， 结果 表 明， 冷启 动 的最 大 粘度为 1 0 0 0 r m l 2 ／ s 左右。应 注意， 最大启 动粘度与最大运 行粘度之间的差异。最大运行粘度直接关系到低温 泵送性 指在低温下 ， 油被泵送到各磨擦面的能力 。 按泵类型推 荐的最 大运行 粘度 m m 2 ／ s 为 齿轮泵 或叶片泵 8 50 、 螺杆泵或柱塞泵 不带阀 5 0 0 、 柱塞泵 带阎 2 0 0 。 1 ． 3 高温粘度 在适宜的粘度范围内， 所有液压系统都具有最 高效率和最大功率。但随着油温的上升油品粘度将 下降， 当粘度低于最佳值时， 由于内泄而使泵的容积 效率下降， 甚至有时会使液压系统操作失灵。 生程i交 霹地 维普资讯 2 O O 4年第 1 期 李树楫 寒区工程机械低温液压油 为了满足长时间连续作业的要求 ， 对液压油的 冷却是很重要 的。但 由于工程机械的特点 ， 油 的冷 却很不够， 因此 ， 运行 中油温通常为 6 0～8 0 C， 有时 甚至可达 9 0～1 0 0 。故 必须规定液压油在高温时 的粘度 ， 以确保机械的容积效率 ， 及不能造成元件的 异常磨损。为此推荐运行温度下的最佳粘度 3 0 c s t ， 最大功率时的最小粘度 1 0 c s t 。剪切安定性。 在工程机械液压系统中， 高压油将经受剪切 应 力的作用， 其剪切速度可达 1 0 7 L ／ S 。因此， 当油品 中含有聚合物添加剂时， 应考虑到油 品的暂时粘度 损失及永久粘度损失。在低温和不同剪切应力的条 件下 ， 大多数加 有聚合物的油品都显示 “ 非牛顿液 体” 的特性， 其流变特性极其复杂， 随着剪切应力的 变化 ， 油品粘度要变化。图 1 是油品 的暂时及永久 粘度损失与剪切速度之间关系的示意图。 2 摆 1 ． 新油 ； 2 ． 旧油 ； F 1 增加剪切速度 ； F 2 减少剪切速度 ； △ l 永久粘度损失 ； AV 2 暂 时粘度损 失 图 1 暂时及永久性粘度损失与剪切速度之间的关系 1 ． 4 可过滤性 液压系统对颗粒物质非常敏感 ， 它能引起阀门 卡死 ， 或者造成元件过早磨损而使系统失灵 。为了 延长液压元件的使用寿命 ， 保证元件的调控作用 ， 在 液压系统 中都安装 了足够精细的过滤器 ， 因此 ， 要求 油品具有 良好的可过滤性 。 不同组分液压油的可过滤性差别较大 ， 见图 2 。 时问／ s 1 ． 过滤性好的油； 2 ． 过滤性差 的油 图2 不同液压油的可过滤性比较 2 低温液压油的规格与性质 在 2 o世纪 7 0年 代， 欧美 国家 尚没有寒 区用液 压油的规格 ， 当时的设备制造厂和用户也不可能 比 较各种用途的液压油， 也无法推荐用油。而位于寒 带地区的瑞典则迫切要求制定低温用油的标准。于 是 ， 在 1 9 7 3年 ， 瑞典 机械工程 师协会 液压技术委员 会制定了一个有代表性的暂行标准。该标准包括 四 种油 S H1 5 、 S H 4 6 、 S H 6 8 、 S H 3 2 。其适用于所有 的工 程机械液压系统。该标准中主要的要求见表 1 。 表 1 寒区用液压油规格中的主要要求 瑞典标准 ；I Ii 的 睦 昙 项 龋 施 s } n 5 啦 ⋯ 一 3 ．2 5 ．5 7 ．5 6 ．0 5 0 3 lo I ． 胛1 ． s I I I ． I 4 4 5 一 l5 0 0 4 0 0 0 一 F 10 4 ． IP 7 1 ． 聊． D l 5 0 0 一 一 3 5 0 0 3 1 0 4 ． 唧l ， ． 0 4 4 5 ∞ 2 5 j ∞D l 3 ． 一 ∞ 5 D 一 ∞一 7 0 5 8 5 2 5 7 注 在 D I N 5 1 3 8 2 ， I P 2 9 4 ， 经 2 5 0次循环试验。 寒区工程机械用的液压油实质上是具有 良好低 温性能的抗磨液压油 ， 国际标准化组织 I S O将其分 类为 H V， 国外许多厂家生产了不同牌号 的油 ， 其指 标性质见表 2 。 表 2 国外某些公司 H V液压油性质 3 低温液压油的性能评定 如前所述 ， 工程机械用的低温液压油 ， 实质上是 盹 瓤鼗 圳 罨 ； 代 牯度 黻烈舶 维普资讯 李树楫 寒 区工程机械低温液压油 2 O O 4年第 1 期 具有良好低温性能的抗磨液压油 ， 因此 ， 评定抗磨液 压油性能的试验方法仍适用 。下面讨论低温特性 、 剪切安定性和可过滤性的评定方法。 3 ． 1 低温特性的评定 液压油的低温特性 ， 包括低温流动性 、 冷启动性 和低温泵送性三个方面。 1 低温流动性以倾点来表示。 2 国外许多厂家规定 以可能启动 的最大粘 度 来表示油品的冷启动性。冷启动试验是在 一4 5 C的 冷室 内进行 ， 叶片泵 由电动机驱动 ， 液压齿轮马达由 叶片泵供油。启动时如果 泵能使油循环 ， 则液压齿 轮马达的输出杆就转动， 泵旋转 6 0 s 后 ， 由旋转速度 计算流量。假如启动 6 0 s 后液压马达仍不旋转 ， 则 试验失败。 3 测定油品的低温泵送性也是在一个冷室 中 进行 ， 冷室内安装一台液压台架 ， 用电驱动的泵将油 从油箱抽 出， 通过一个 系统 进行循环 ， 系统压力为 7 M P a 。整个 台架和试油在试验 温度 下恒 温 1 2 h ， 观 察试验温度下头 3 0 s 油 的流量 ， 并用最大流量的百 分数 R P ％ 来表示 ， R P ％为相对泵送性 即 实际流 量／ 最大流量 。如果规定 了一个相对泵送性的点， 例如 R P ％， 就可以进行油品的泵送性 比较。 3 ． 2 可过滤性的评定 国外评定液压油 的可过滤性 ， 一 般采用美 国丹 尼森公司 D e n i s o n 的“ 液压油可过滤性测定法” ， 该 方法概述如下 在真空度为 3 9 ． 9 9 6 k P a 下 ， 1 0 0 m L试油通过规定 的过滤器， 例如采用 3 2 5 m m的圆形膜式过滤器 ， 测定其过滤时间， 以秒 为单位。下面表 3列 出某些 液压油的可过滤的评定结果。 表 3 液压油的可过滤性评定结果 3 ． 3 压 油的监测 一 般来说 ， 如果液压油没有被污染和老化 ， 那 么 就可以长时间的使用。但是 ， 无论哪种油品混入外 界尘土、 金属碎末 和水等的污染都可能急剧地降低 液压油的使用寿命 。 由于工程机械的特点 ， 液压油 比较容易受污染 ， 因此 ， 更加有必要对使用 中的液压油进行监测了解 油品质量情况 。这样可 以保证机器正常运转， 特别 是在低温下设备的正常操作与润滑。 据调查， 液压设备发生故障的原 因大约有 7 0 ％ 是由于液压油的使用和管理不 当而引起的。使用中 液压油性能变化大体上是 外观 、 气味 、 水份 、 固体物 含量 、 酸值和粘度。如果能定期检验这些项 目， 那么 就可 以提前发现液压系统 可能 出现的问题 ， 并采取 相应措施避免发生故障。所有液压油在使用过程中 都会有轻微变黑 ， 但是显著变黑并且还有强烈 的酸 臭味时 ， 则表明液压油 的使用时间太长 ， 或在液压系 统某处受到高温的作用。在发现油品变黑和有酸臭 味时 ， 要检验油品的酸值 、 粘度和观测污染物。 液压油的老化可以使酸性物质增加和油泥的形 成用户可以利用酸值增加的增长情况来预测换油 时间 ， 一般要求酸值增加到大于 0 ． 5 m g K O H ／ g 时就 需要换油。粘度必须限制在一定范 围内， 以满足泵 的要求。如果粘度变化大 于 1 5 ％就必须换油。污 染物或沉淀的观察方法是 将 1 0 0 m L油样经 5 wn过 滤器过滤 ， 把杂质集中在一起 ， 用显微镜观察 ， 这很 容易看出固体物的类型 ， 就此可采取相应措施加以 防止。当固体 物超过 1 0 m ／ 1 0 0 m L时 ， 就意味着 必 须换油。 关于检测 的周期问题 ， 一般为 1 ～3 个月。在运 行一段时间之后 ， 如果发现油质有显著变化 ， 就必须 增加采样分析的次数 ， 以保证监测的效果。 4 结语 低温液压油当前 在国内尚未系列化成批生产 ， 尤其还不能满足 一3 0 C 严寒地区液压机械使用的要 求 。为此 ， 今后应该加强台架试验 、 整机使用考核及 探讨正确的评定试验 方法 ， 尽快实现 系列化成批生 产， 以满足不同环境 温度下 的使用要求 。基础油 的 选择就成了开发低凝抗磨液压油产品的技术关键。 现有数据表明 ， A P I 的 I类 、 Ⅱ类基 础油都不能满足 低凝抗磨液压油 LH S系列油品低温性能 的要求。 在“ 七五” 科技攻关期 间， 中石化总公司液压油攻关 组对低温液压油做了大量的工作， 他们选用的基础 油为 1 合成油； 2 J J u 氢尾油临氢降凝馏分油； 3 聚 a 一烯烃加氢油与大庆石蜡基混兑油。 根据文献及市场调查结果显 示， 国内企业 尚无 成熟的、 以全矿油为基础油做低凝抗磨液压油的产 维普资讯 化学工程师 C h e m i c a l E n g ine e r 2 0 0 4年 1 月 文章编号 1 0 0 2 1 1 2 4 200 4 0 1 0 0 5 7 0 3 氟表面活性剂的制备及应用 王正平 ， 陈兴娟 ， 李佳 哈尔滨工程大学． 黑龙江 哈尔滨 1 5 0 0 0 1 摘要 氟表面活性剂是特种表面活性剂中最重要的品种， 本文对具有“ 三高” 、 “ 两憎” 特点的特种表 面活性剂氟表面活性剂的合成方法及应用进行较为全面的论述。 关键词 氟表面活性剂； 全氟烷基磺酸盐； 表面张力； 合成 中图分类号 T Q 4 2 3 文献标识码 A P n h lld a n d a p l ma m o fa u mc n mr f a e mn t s WA N G 2 l e n g p i n g ， C H E N i r I g j u a n ， L I J i a D e p ． o f C h e m i c a l F ee, i ng， H a r b i n E n g i n e e r i n g U n i v e r s it r y ， H a r b in 1 5 0 0 0 1 ， Chi Al m l l ta c t W e h a v e in mx t u c e d t h e ma i n p h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s a n d s y n t h esiz me t h o d s o f fl t mr o cm t x m s u r f a c t a nt s ． Ke y W O r d S -“ fl u o n s u _, f a c t a n t s ； p e r fl u o r a l k y l s u l f o n a t e ； s u r fa c e t e n s i o n ； s y n t l esi s 氟表面活性剂是特种表面活性剂中最重要的品 种， 是迄今为止在表面活性剂里表面活性最高的一 种。它的独特性能可以概括为“ 三高” 、 “ 两憎” ， 即高 表面活性 、 高耐热稳定性及高化学稳定性 ； 氟表面活 性剂的含氟烃基 即有憎水性 ， 又有憎油性 2。它的 高表面活性表现在一方面能使水 或有机溶剂 的表 面张力降至很低的数值 ， 另一方面表现在用量很少 ， 即可发挥显著作用 2。氟表面活性剂其水溶液的最 低表 面 张力 可达 到 2 0 m N ／ m 以下 ， 甚 至 到 1 6 m N ／ 收稿 日期 2 0 ∞ 一1 1 2 0 作者简介 王正平 1 9 5 8 一 ， 男 ， 教授 ， 1 9 8 2年毕业 于浙江大学 ， 硕士 生导师， 主要从事精细化学品的研究开发工作。 m 【 3 J 。氟 表 面 活 性 剂 在 溶 液 中 的 质 量 分 数 为 0 ． 0 0 5 ％ ～0 ． 1 ％， 即 可 使 水 的 表 面 张 力 下 降 到 2 0 m N ／ m以下。而一般的碳氢表面活性剂在溶液 中 的质量分数为 0 ． 1 ％ ～1 ． O ％范围才可使水的表面张 力下降到 3 0～3 5 m N ／ m。氟表面活性剂如此突 出的 高表面活性以致其水溶液可在烃油表面铺展【4 J 。 氟表面活性剂有很高的耐热性， 如固态的全氟 烷基磺酸钾 ， 加热到 4 2 0 ℃以上才开始分解 ， 因而可 在 3 0 0 ℃以上的温度使用。氟表面活性剂有很高的 化学稳定性 ， 它可抵抗强氧化剂 、 强酸和强碱 的作 用， 而且在这种溶液中仍能保持良好的表面活性。 若将其制成油溶性表面活性剂还可降低有机溶剂的 表面张力L 2 J 。 品面市 ， 国外公司大多产品属合成油型， 性能指标虽 然可以达到我国严寒地区用户的要求， 但是其价格 却是国内用户难以接受的， 开发全矿油型油低凝抗 磨液压油产品， 为国内用户提供性价比高的产品， 满 足用户的使用需求， 显得十分重要。 在 2 O O 2年 ， 中石化润滑油长城润滑油分公司成 功地开发了新型全矿油型的低凝抗磨液压油 L H S 3 2 ， 产品达到 G B ／ T 1 1 1 1 8 ． 1 一等品规格要求， 较 相同质量级别相同粘度级别的“ 矿物油 一合成油” 型 配方 ， 降低成本 3 8 5 0元／ t 税后 ， 对后续全矿物 油 型低凝抗磨液压油系列产品及低温液压油系列产品 的开发具有重要的意义。 参考文献 [ 1 ] 杨华 ． 润滑油知识 ． 中国石化长城润滑油网， 2 O r B ， 1 ． [ 2 ] 张少甫 ． 机械基础[ M] 下册 ． 高等教育出版社， 1 9 9 8 ． 3 ． [ 3 ] W． P ． S c o t t ， D i a l k y ll m m me h m e d h l l 4 C a t f tr∞ 删_ e S t t,v l c e ， m．G l S I m k ∞ n ． 1 9 7 7 ． 【 4 ] C ． C ．m j o ， S c d _岫 妇p I 妇w it h h i V I h ， 矗 _ o iI ． i lmmt t k d 甲 凶m ∞p e Ⅲ 吨0 f h y kfl u id ， c b 时 1 2 ． 1 9 7 9 ． [ 5 ] 坂井敬一 ． 作动油 ． 油压技术便览， 1 9 7 6 ． [ 6 ] A ． L ． P ，M o d e m Jd 咖k fl u i db 岫 p 日 量 啊 蛳 E ，I S L E A E I n t e ma ti c m l l u i l 4 c a ti t m G咖 撇． 1 9 7 5 ． [ 7 ] 何成宗 ． 低温液压油的性能评定和监测[ M ] ． 1 9 8 3 ． ． [ 8 ] D ． F ． G ． } b ， S e l v i o g Ⅻ| li 憋 dh y d r mll c o i ls ． il mmt fi m q ∞ p e 唧删l o e t 碰 鸭 0 f l ic m甜 ， c I l啦4 ． 1 9 7 9 ． [ 9 ] 服部清三 ． 油压作动液 ． 润滑， 1 9 7 7 ， 2 2 ， 7 ． 芷耩瓤鬈一 维普资讯