液力傳動油的現狀與(yu)發(fa)展(zhan)
流體傳動包括氣體(壓)傳動和液體傳動，液體傳動分為傳(chuan)(chuan)(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)、液(ye)力傳(chuan)(chuan)(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)和(he)液(ye)粘(zhan)傳(chuan)(chuan)(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)。液(ye)壓傳(chuan)(chuan)(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)基于(yu)帕卡定律，以(yi)液(ye)體(ti)(ti)的(de)壓能來傳(chuan)(chuan)(chuan)遞(di)動(dong)(dong)(dong)(dong)力；液(ye)力傳(chuan)(chuan)(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)基于(yu)歐(ou)拉方程，以(yi)液(ye)體(ti)(ti)動(dong)(dong)(dong)(dong)量短的(de)變(bian)化來傳(chuan)(chuan)(chuan)遞(di)動(dong)(dong)(dong)(dong)力；液(ye)粘(zhan)傳(chuan)(chuan)(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)基于(yu)牛頓內摩擦(ca)定律，以(yi)液(ye)體(ti)(ti)的(de)粘(zhan)性來傳(chuan)(chuan)(chuan)遞(di)動(dong)(dong)(dong)(dong)力。
液力傳動的基本元件是液力偶合器和液力變矩器。液力偶合器的基本構件是具有若干徑向平面葉片的、構成工作腔的泵輪和渦輪。液力傳動油在工作腔里高速循環流動傳遞動力，油液隨從泵輪做牽連運動的同時因受離心力作用而做離心運動，從泵輪(及輸入軸)吸收機械能并轉化為動量矩(mVR)增量，高速液流從泵輪沖入渦輪做向心流動釋放動量矩，推動渦輪(及輸出軸)旋轉，帶動工作機(及負載)做功。液力變矩器的基本構件是泵輪、渦輪和導輪，它們均是具有空間(彎曲)葉片的工作輪，按相關順序排列構成工作腔。液力傳動油在工作腔中被泵輪渦輪攪動，使液流獲得動量矩增量，經過導輪調轉液流方向后沖入渦輪，釋放動量矩(動能)推動渦輪帶動工作機旋轉做功。
我(wo)國液力元件近年發(fa)展(zhan)較快，2003年液力偶合(he)(he)器(qi)的全國年產量約(yue)7萬臺(tai)。廣泛(fan)應用于帶式輸(shu)送機(ji)、刮(gua)板輸(shu)送機(ji)、球磨機(ji)、風機(ji)、壓縮機(ji)、水泵和油泵等設備(bei)的傳動(dong)中，提高(gao)傳動(dong)品(pin)質并節(jie)約(yue)能(neng)源。當前我(wo)國液力偶合(he)(he)器(qi)的最高(gao)輸(shu)出轉速(su)為6500r/min，最小功率為0.3kW，最大功率為7100kW。液力偶合(he)(he)器(qi)的發(fa)展(zhan)趨勢是高(gao)轉速(su)、大功率。
國際上液力偶合器產品以德國福依特公司最為著名，據資料稱已有轉速達20000r/min、功率達55000kW的產品，可見我國與之尚有相當大的差距。當然，功率大的液力元件對液力傳動油的要求較高。
液力變矩器主要用(yong)于工(gong)程機(ji)(ji)械、石(shi)油(you)機(ji)(ji)械和內燃機(ji)(ji)車。液力變矩器主要與內燃機(ji)(ji)匹(pi)配應用(yong)，其轉速范(fan)圍在2000～3000r/min。工(gong)程機(ji)(ji)械應用(yong)較(jiao)多，最大功(gong)率(lv)(lv)700HP左右，年產(chan)量(liang)約7萬臺。石(shi)油(you)機(ji)(ji)械應用(yong)較(jiao)少，功(gong)率(lv)(lv)達1500HP。內燃機(ji)(ji)車應用(yong)更少，功(gong)率(lv)(lv)高達3000HP。
液(ye)(ye)粘傳(chuan)動是液(ye)(ye)體(ti)傳(chuan)動一(yi)門新興學(xue)科，在我(wo)國尚處于(yu)起步階段。由于(yu)液(ye)(ye)粘傳(chuan)動產(chan)品(如液(ye)(ye)粘調速)與液力傳動產品(如調速型液力偶合器)雖有本質上的不同，但由于有相似的性能和相同的用途(調速節能)，在若干技術活動(如制訂發展規劃、標準、技術管理、訂貨活動等)中均被視為同一類型，與液力行業有共性，故本文另辟章節介紹其產品結構和傳動用油。
一(yi)、液力傳動油的(de)性能(neng)特點及發展
液力傳動油作(zuo)為工作(zuo)介質不僅(jin)傳遞(di)動力，而(er)且還用以潤滑軸(zhou)承和，同時又是滑差熱的載體，帶走熱量。液力傳動油是一個復雜而需專門研究的課題，它直接關系到液力元件的可靠性、傳動效率和使用壽命。應引起人們的重視，展開廣泛深入的研究。
液力傳動油(you)應(ying)能滿(man)足(zu)以下要求(qiu)：
1、要有適宜的粘度(du)
液體粘度低，表明液體內摩擦小，流動阻力損失小，可減少液力元件的液力損失；但從潤滑密封角度考慮，粘度不能過低。因此應在滿足潤滑和密封要求前提下，盡量采用粘度低的液體，以提高液力元件傳動效率。同時要求液體粘溫性要好，以便在高溫或低溫時仍能保持有效的潤滑和密封。
2、要有較大的重度(du)
由于液力元件傳遞的力矩和功率與工作液體的重度成正比，故液體重度越高越好。
3、性能(neng)穩定
不易產生泡沫、老化和沉淀。
4、酸值要低
對密封件應是中性，有良好的相容性，不泡脹，不溶解，對金屬無腐蝕作用。
5、要有較(jiao)高的閃點(dian)和較(jiao)低的凝點(dian)
液力元件工作時油溫變化幅度很大，有時可達160℃，因此要求閃點要高于180℃，而凝點要低 -20℃ ，以利于低溫環境下液力元件的起動。
6、要有良好的潤滑性能
液體要有足夠的油性，能很好的粘附在零件表面上，起到良好的潤滑作用。
目前，國內外液(ye)(ye)力(li)傳動(dong)應(ying)用(yong)(yong)(yong)的工(gong)作液(ye)(ye)體(ti)種類較多，除各種石油(you)基產品外，也(ye)有(you)采用(yong)(yong)(yong)清水或其它難燃(ran)(ran)液(ye)(ye)體(ti)的(煤礦井下為防引燃(ran)(ran)爆炸而應(ying)用(yong)(yong)(yong))。國內液(ye)(ye)力(li)元件通常采用(yong)(yong)(yong)6號液(ye)(ye)力(li)傳動(dong)油(you)(也(ye)有(you)用(yong)(yong)(yong)8號液(ye)(ye)力(li)傳動(dong)油(you)的)，有(you)時以22號汽輪機油(you)替代(dai)。
內燃機車有專用油，要求使和壽命不小于2000小時，要求新設備裝油初次運行100小時和500小時之后進行第一、第二次換油，進行濾清后仍可使用。
屬(shu)下列情(qing)況(kuang)之一時(shi)，需要更換新(xin)油：
含水量大于0.2%時；
在50℃時的粘度比新(xin)油高出(chu)6厘沲(duo)時；
機(ji)械雜質(苯(ben)不(bu)溶物(wu))達到0.2%時；
出現水(shui)溶性(xing)酸(suan)堿或有高的酸(suan)值時；
泡(pao)沫過多影響傳(chuan)動功率(lv)時(shi)。
以上各條對內燃機車專用油以外的液力傳動油也有一定的參照價值。
二、國內(nei)外液力傳動(dong)油的(de)品牌(pai)對照（略）
三、液粘傳動對傳動油的要求
液(ye)粘(zhan)傳(chuan)(chuan)動(dong)可(ke)按(an)運(yun)(yun)行(xing)中油(you)(you)臘厚(hou)度是否變(bian)化(hua)(hua)分(fen)為(wei)兩大類(lei)(lei)，一類(lei)(lei)是在運(yun)(yun)行(xing)中油(you)(you)膜(mo)厚(hou)度始終不(bu)變(bian)的(de)(de)液(ye)粘(zhan)傳(chuan)(chuan)動(dong)，如硅油(you)(you)風扇(shan)離合器油(you)(you)膜(mo)厚(hou)度是固(gu)定的(de)(de)，運(yun)(yun)行(xing)中變(bian)化(hua)(hua)工(gong)作腔中油(you)(you)液(ye)充滿(man)程度以(yi)調節輸(shu)出轉速(su)(su)。另一類(lei)(lei)是運(yun)(yun)行(xing)中油(you)(you)膜(mo)厚(hou)度是可(ke)變(bian)的(de)(de)液(ye)粘(zhan)傳(chuan)(chuan)動(dong)，這類(lei)(lei)液(ye)粘(zhan)傳(chuan)(chuan)動(dong)產品包括有(you)液(ye)粘(zhan)調速(su)(su)離合器、液(ye)粘(zhan)、液(ye)粘測功機、液(ye)粘、液(ye)(ye)粘調(diao)速(su)裝置(zhi)。當前(qian)應用較多(duo)的是液(ye)(ye)粘調(diao)速(su)離(li)合器、液(ye)(ye)粘調(diao)速(su)裝置(zhi)和硅(gui)油風扇離(li)合器。
1、液粘調速離合器與傳動油
液(ye)(ye)(ye)粘(zhan)調速(su)離(li)合(he)(he)器通過其主(zhu)、從動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)摩(mo)擦(ca)(ca)片(pian)(pian)間(jian)的(de)若(ruo)干(gan)油(you)膜(mo)來傳(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)力(li)(li)，依靠(kao)油(you)液(ye)(ye)(ye)的(de)粘(zhan)性主(zhu)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)摩(mo)擦(ca)(ca)片(pian)(pian)“拉(la)著"從動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)摩(mo)擦(ca)(ca)片(pian)(pian)同方向旋(xuan)轉，傳(chuan)遞力(li)(li)矩與(yu)油(you)液(ye)(ye)(ye)粘(zhan)度(du)、兩片(pian)(pian)間(jian)“滑差"成正比，而與(yu)油(you)膜(mo)厚度(du)(片(pian)(pian)間(jian)隙)成反(fan)比。主(zhu)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)摩(mo)擦(ca)(ca)片(pian)(pian)及(ji)輸入軸與(yu)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)力(li)(li)機相(xiang)聯(lian)，輸入轉速(su)可視為常量。從動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)摩(mo)擦(ca)(ca)片(pian)(pian)及(ji)輸出軸與(yu)工(gong)(gong)作機相(xiang)聯(lian)，輸出轉速(su)隨控制壓(ya)力(li)(li)而變(bian)(bian)化(hua)(hua)，球狀(zhuang)(zhuang)油(you)缸的(de)控制壓(ya)力(li)(li)大，則(ze)片(pian)(pian)間(jian)油(you)膜(mo)變(bian)(bian)薄，則(ze)輸出轉速(su)升高，反(fan)之亦然(ran)。當(dang)控制壓(ya)力(li)(li)足夠(gou)大時，主(zhu)、從動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)摩(mo)擦(ca)(ca)片(pian)(pian)粘(zhan)合(he)(he)，變(bian)(bian)為直聯(lian)傳(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)。當(dang)控制壓(ya)力(li)(li)足夠(gou)時小，主(zhu)、從動(dong)(dong)(dong)(dong)(dong)摩(mo)擦(ca)(ca)片(pian)(pian)脫離(li)，則(ze)輸出轉速(su)為零。在(zai)液(ye)(ye)(ye)粘(zhan)調速(su)離(li)合(he)(he)器轉速(su)比從0→1變(bian)(bian)化(hua)(hua)過程中(zhong)，片(pian)(pian)間(jian)摩(mo)擦(ca)(ca)狀(zhuang)(zhuang)況呈(cheng)現出液(ye)(ye)(ye)體摩(mo)擦(ca)(ca)→(機械(xie)一(yi)液(ye)(ye)(ye)體)混合(he)(he)摩(mo)擦(ca)(ca)→(純機械(xie)的(de))邊界摩(mo)擦(ca)(ca)。因此液(ye)(ye)(ye)粘(zhan)調速(su)離(li)合(he)(he)器在(zai)調速(su)過程中(zhong)有分離(li)工(gong)(gong)況、調速(su)工(gong)(gong)況和接合(he)(he)工(gong)(gong)況。
工作液體在液粘傳動中的作用是傳遞動力、冷卻散熱和潤滑，應具有以下性能：
(1)有適(shi)宜的粘度。
(2)有(you)離(li)好的潤滑性(xing)能(油性(xing)和極(ji)壓性(xing))。
(3)有良(liang)好的氧化安(an)定性。
(4)有較高的比熱容和較高的熱導率。
除上述要求外，工(gong)作液體還應具有防銹作用、抗(kang)泡沫能力、凝(ning)點要低、閃點應高、不易揮(hui)發、無毒等(deng)。
目前國產液粘調速離合器多采用8號液力傳動油為工作液體。
當前(qian)國產液粘調(diao)速離合器有TL型(xing)和HC型(xing)，額定轉速多為1500r/min，個別有3000r/min的(de)。傳遞功率最小75kW，最大達1100kW。
液粘(zhan)調(diao)速離(li)合器同調(diao)速型(xing)液力偶合器一樣(yang)，均是在驅動的轉速向下調節，且在低速時功率小，效率低。為此在液粘調速離合器的輸入前或輸出端后加裝齒輪傳動，以適應與動力機或與工作機的匹配，如此產生了新的裝置——液粘調速裝置。
2、液(ye)粘調速裝置
當前生產和應用的有兩類不同結構的液粘調速裝置，一類是美國費城齒輪公司生產的平行軸液粘調速裝置，輸入轉速1785r/min，輸出轉速5000r/min，傳遞功率達5200kW。我國山西安太堡煤礦的帶式輸送機用的是較小規格。其傳動油系由美國帶來。保定螺旋漿制造廠設計、生產了與之結構相似的產品。另一類是美國道奇(DODGE)公司的CST液粘調速裝置，它是在園柱齒輪——行星輪系減速器差動輪系的輸出端、與輸出軸(連接太陽輪)并行輸出的大齒圈上裝有液粘調速離合器(從動摩擦片固定)，起動時液粘調速離合器處于分離工況(空轉)，逐漸加大控制壓力，當其傳遞扭矩與輸出軸承受扭矩相等時，輸出軸(帶負載)開始轉動，繼續增大控制壓力直至接合工況，則輸出軸承擔全部動力的輸出。CST液粘調速裝置被稱作大型帶式輸送機的軟起動系統，在我國煤礦大型帶式輸送機上已有應用。CST系列產品，輸入轉速1483r/min，額定減速比為15.38～57.66，傳遞功率范圍702～3115kW。CST系列產品由美國供應專用液力傳動油。
3、硅油(you)風扇離(li)合器與工(gong)作(zuo)液體
硅油風扇離合器的主、從動盤上各有若干緯向環狀葉片，兩者的環狀葉片相互交替的插入，構成若干園環狀間隙(油膜)，利用這些間隙中油膜的粘性來傳遞動力。工作過程中油膜厚度不變，通過改變充油量和油膜受剪切面積的大小來調速。
汽(qi)車發(fa)動(dong)(dong)機(ji)在適(shi)宜溫(wen)度(du)下才(cai)能(neng)有較(jiao)高(gao)的燃油(you)(you)效(xiao)(xiao)率，過冷(leng)(leng)(leng)過熱均(jun)不適(shi)宜。汽(qi)車用(yong)的硅油(you)(you)風扇(shan)(shan)離合器(qi)(qi)主(zhu)動(dong)(dong)盤(pan)與(yu)發(fa)動(dong)(dong)機(ji)相聯，從動(dong)(dong)盤(pan)與(yu)風扇(shan)(shan)相聯，工作液體(ti)為粘度(du)較(jiao)大的硅油(you)(you)。靠感溫(wen)器(qi)(qi)對(dui)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)箱(xiang)后方氣(qi)流溫(wen)度(du)的感受來控制充油(you)(you)量。當發(fa)動(dong)(dong)機(ji)的冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)溫(wen)度(du)低時，則氣(qi)流溫(wen)度(du)低，感溫(wen)器(qi)(qi)使充油(you)(you)量小(xiao)，油(you)(you)膜剪切面積小(xiao)，傳(chuan)動(dong)(dong)力(li)矩(ju)小(xiao)，則風扇(shan)(shan)轉(zhuan)速(su)低，對(dui)發(fa)動(dong)(dong)機(ji)的冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)能(neng)力(li)低。反之，當發(fa)動(dong)(dong)機(ji)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)水(shui)溫(wen)度(du)高(gao)時，則風扇(shan)(shan)轉(zhuan)速(su)高(gao)，提(ti)高(gao)對(dui)發(fa)動(dong)(dong)機(ji)的冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)效(xiao)(xiao)果。這樣可使發(fa)動(dong)(dong)經常在最適(shi)宜的溫(wen)度(du)下工作。燃油(you)(you)效(xiao)(xiao)率高(gao)，噪聲小(xiao)，延(yan)長發(fa)動(dong)(dong)機(ji)使用(yong)壽命。
硅油風扇離合器所用硅油是一種合成潤滑油，并非由石油提煉得來。它是一些半有機硅的聚合物或共聚物，含有重復的硅氧單元為元機骨干，并沿著聚合鏈的硅原子上取代烴基，一般不含支鏈。為了滿足規定的性能要求，可用不同的有機取代基或調整聚合物分子的大小(即改變其分子量)，以變化其粘度或獲得其它性能。
硅油的(de)(de)物理性(xing)能取決(jue)于聚合物的(de)(de)分子結構，如(ru)分子量、有機基因的(de)(de)類型和數量、支鏈的(de)(de)位置(zhi)及長短等。
在油膜厚度不變的液粘傳動中使用硅油的主要原因，在于它具有高的粘度、良好的粘溫性能和較強的抗剪切能力。
硅油風扇離合器可(ke)以應(ying)用在(zai)各種類型汽(qi)(qi)車(che)上，目前我國(guo)的應(ying)用主要是吉(ji)普(pu)車(che)、北京130型等(deng)汽(qi)(qi)車(che)上。生產廠有北京汽(qi)(qi)車(che)機油泵廠和(he)長(chang)春第(di)一汽(qi)(qi)車(che)制造廠等(deng)單位。
