液压油氧化耐久性Vickers 20VQ5高压泵台架评定方法研究

黄胜军，王泽恩

（中国石油大连润滑油研究开发中心，辽宁大连 116032）

液压油氧化耐久性Vickers 20VQ5高压泵台架评定方法研究

黄胜军，王泽恩

（中国石油大连润滑油研究开发中心，辽宁大连 116032）

为考察液压油的氧化耐久性能，设计建立了Vickers 20VQ5高压叶片泵台架系统及液压油氧化耐久性评定方法，在高温、高压下进行空气夹带试验。考察油品黏度变化、酸值增加和油泥生成情况。参比油实验表明，台架运行平稳，能较好地区分不同液压油品氧化耐久性能和油泥生成趋势，满足长寿命液压油新产品开发的试验评定需求。

液压油;叶片泵;台架;评定;氧化耐久

0 引言

随着液压技术的发展，液压系统元件的使用条件变得更加苛刻，对液压介质的工作压力、温度和使用寿命等方面性能提出更高的要求。现代液压系统特别是建筑工程机械液压系统要求液压油在高温高压和有氧条件下能够长期保持稳定。例如，日本工程机械设备制造商小松（Komatsu）的液压油换油期由2000 h延长至5000 h，日立建机（Hitachi）的液压油换油期由2500 h延长至4000 h，有的甚至规定换油期与设备大修同步。因此，需要液压油配方具有较好的氧化耐久性能。

目前，液压油台架评定主要侧重于油品抗磨性能考察，如Vickers规格中的Vickers35VQ25A高压叶片泵台架和Vickers104C叶片泵评定台架，都以叶片泵的摩擦副失重来评价油品抗磨性能。为满足建筑工程机械液压系统用油开发需求，进行油品氧化耐久性能考察和配方筛选，自主设计建立了液压油氧化耐久性高压叶片泵台架系统，选择Vickers公司小排量20VQ5高压叶片泵作为试验泵，在高温、高压下进行空气夹带试验。考察油品的黏度变化、酸值增加及油泥生成情况，建立了液压油氧化耐久性试验方法。

1 台架建立

台架建立包括台架流程设计、试验泵选型安装、空气夹带系统设计、采样系统设计、冷却系统设计、配电系统设计、仪表控制系统设计等。台架流程如图1所示。台架系统主要由Vickers 20VQ5试验泵、加载阀、流量计、冷却器、过滤器、油箱、变频电机、空气夹带装置及温度、压力、转速、扭矩传感器等组成。

台架系统驱动电机可在0～2500 r/min变频调速;电机与泵之间安装有转速转矩测量仪，可测试电机扭矩、输入功率、液压功率及试验泵效率;试验压力采用比例溢流阀加载;系统回油管路设置高精度双筒过滤器;采用计算机系统控制温度、压力、转速以及信号数据的采集处理。

图1 V ickers 20VQ5台架系统示意

设计了空气夹带系统，在试验泵入口管路上，定量向油管注入空气，使油品充分与空气接触。空气夹带装置可向泵入口管路缓慢持续注入空气，进气流量1 L/h，控制平稳。Vickers 20VQ5叶片泵台架主要技术参数如表1所示。

表1 Vickers 20VQ5叶片泵台架主要技术参数

2 试验方法研究

2.1 试验条件考察

Vickers25VQ5泵的性能特点是由其设计结构决定的，并与所用的液压油黏温性能关系密切。叶片泵运转推荐使用的黏度范围为10～108 mm2/s，以HM46单级液压油为例，其温度范围大约在20～80℃之间。液压油使用温度较高，泵的内泄漏将增大，容积效率急剧下降，会大大影响泵的使用性能。根据氧化试验特点，尽量将试验油温条件提高，有助于油品氧化衰变考察。通过测试，液压油入口温度控制在80℃，兼顾了泵的使用性能要求和氧化试验温度要求。

液压油的运行压力和温度是影响泵使用性能的重要因素。在台架试验时，高温下油品黏度必须满足泵的机械公差和设计性能要求，不能造成严重的内泄，致使容积效率较低。这对于台架试验评定，确定试验条件是必须考虑的因素。通过试验泵性能考察，确定试验压力为21MPa、试验温度80℃、转速1800 r/ min，可以使用VG46黏度等级的液压油作为参比油。

2.2 参比油

选择了同一黏度级别的A和B两种液压油作为参比油进行台架方法研究。试验油的理化指标如表2所示。

表2 参比油理化指标

2.3 参比油试验

通过参比油台架试验，考察台架运行的可靠性和稳定性。使用不同的参比油，在高温、高压条件下，通入一定量的空气，进行油品氧化耐久性能的区分性考察，建立液压油氧化耐久性能评定方法。

分别进行了参比油高温、高压、有氧条件下的氧化耐久性能1000 h试验考察。每100 h采样进行理化分析。为比较油品氧化后油泥的生成情况，采用ISO 4405试验方法进行油样过滤，通过滤膜中油泥的质量判断油品氧化情况。过滤装置采用0.8μm的滤膜对100 mL油样进行过滤，滤膜干燥后使用万分之一精度的电子天平称量油泥质量，以检查油泥的生成情况。试验条件如表3。

表3 叶片泵台架试验条件

3 试验结果及讨论

图2为参比油酸值变化趋势。由图2可见，参比油A酸值变化较平稳。参比油B进行了2次试验，分别为B（1）和B（2），在1000 h时，酸值大幅上升，酸值由0.16 mgKOH/g增至0.66 mgKOH/g，可见参比油B在此阶段进入快速氧化期。

图2 参比油酸值变化

参比油1000 h试验的油泥生成趋势如图3所示。由图3可见，参比油B油泥生成量呈递增趋势，B（1）在1000 h滤膜堵塞，表明油泥生成量较大，同时油样理化分析表明，酸值大幅增加。参比油B第二次试验，为缩短实验时间，在油箱中悬挂一定长度的裸铜丝，在300 h即出现油泥大幅增加趋势，达到10.4 mg，在运行至600 h，滤膜发生堵塞现象，表明油样中油泥生成量较大（油样中油泥量较大时，滤膜发生堵塞，过滤时间较长，油泥超出暂定指标值，为便于比较，油泥量暂定为12 mg）。可见铜丝的加入，对油品氧化有促进作用，可有效缩短台架评定实验时间。

图3 参比油油泥生成趋势比较

参比油试验黏度变化比较如图4所示。由图4可见，黏度没有发生较大变化，参比油黏度变化率不大于1.7%。

图4 参比油黏度变化

图5为锥形瓶存放参比油试验油样的油泥不溶物产生情况。在进行理化分析的同时，采用锥形管存放试验中采集的油样，通过一定时间的存放，在锥形管下端，产生清晰可见的油泥不溶物。通过锥形瓶计量刻度，可读出油样中油泥不溶物含量。

图5 参比油油样油泥产生情况

通过参比油试验结果得知，台架运行平稳，数据采集准确，氧化耐久性台架可以较好地评价油品氧化寿命及油泥生成情况，为油品研发提供了试验平台。根据参比油实验结果，给出油品氧化耐久台架试验指标建议值，如表4所示。

表4 油品氧化耐久台架试验指标建议值

续表

4 小结

自主设计台架流程，并摸索实验条件，设计建立了液压油氧化耐久性试验台架。使用Vickers 20VQ5叶片泵，高温、高压下进行空气夹带试验。考察油品黏度变化、酸值增加及油泥生成情况，建立液压油氧化耐久性试验方法。

参比油实验表明，油品氧化耐久性能评定台架，系统参数控制平稳，可区分油品的耐久性能及油泥生成趋势，能够较好地评价油品抗氧化性能。满足长寿命液压油新产品研发的试验评定需求。Vickers 20VQ5高压泵台架评定方法弥补了国内液压油氧化耐久性能台架评定空白，为开发配方均衡的专用液压油品提供了评定平台。

［1］王泽恩.液压油评定试验台架［J］.润滑油，2000，15（4）: 22－26.

［2］黄胜军，梁德君，孙旭日，等.液压油湿相性能台架评定方法研究［J］.润滑油，2007，22（1）:44－47.

［3］严继东，浦海英，牟吉平，等.高压抗磨液压油评定模拟台架的研制与模拟法探讨［J］.石油炼制与化工，2001（5）: 33－36.

Study on Vickers 20VQ5 High－Pressure Pum p Bench Eva luation Method for the Oxidation Durab ility of Hyd raulic Oils

HUANG Sheng－jun，WANG Ze－en
（PetroChina Dalian Lubricating Oil R＆D Institute，Dalian 116032，China）

To study the oxidation durability of hydraulic oils，the Vickers20VQ5 high pressure vane pump test－bed system and hydraulic oil oxidation durability evaluation method were designed to do air entrainment test under high temperature and high pressure.The situation of oil viscosity，acid value increase and sludge formation was investigated.Reference oil experiment showed that the bench system keeps smooth operation，and can be used to distinguish different hydraulic oil oxidation durability and sludge formation trend，and can meet the testing and evaluation requirements of the development of long－lived hydraulic oil new products.

hydraulic oil;vane pump;bench;evaluation;oxidation durability

TE626.38

A

1002-3119（2012）02-0048-04

2011－09－26。

黄胜军（1979－），男，硕士，工程师，2005年毕业于同济大学机电工程专业，主要从事润滑油台架评定方法研究，已公开发表论文数篇。