Chapter 3 液壓油

3-1 液壓油之種類 (a)礦物油基 最常使用 (b)合成油 (c)水乙二醇液 (d)油中水型及水中油型乳化液 (e)高水份流體(HWCF)

3-2 說明 ‧礦物油基 廣泛使用 價格便宜 抗火性較差(易燃) (適用溫度<100℃) 可添加添加劑以提高抗火性抗 ‧礦物油基 廣泛使用 價格便宜 抗火性較差(易燃) (適用溫度<100℃) 可添加添加劑以提高抗火性抗 腐蝕性、抗磨秏性、抗氧化性 …等等 ‧其餘四種基本上抗火性較佳 。合成油 不含水，由燐酸酯及氯化碳化烴合 成；不適高溫 。水乙二醇液 含35~55%水 。水中油型(油中水型)乳化液 含35~40%水 。HWCF 含90%以上水

3-3 各種液壓油性質之比較 ‧由上表可知，石油系(即礦物油基)除了耐火性較差外，其餘之性質均屬最優。

3-4 液壓油最重要之物理性質- 粘度 1 stoke =1 cm2/sec 1cst = 1 mm2/sec 3-4 液壓油最重要之物理性質- 粘度 ‧常用之粘度單位有二： (a) 動力粘度： (dynamic viscosity) (b) 動粘度： (kinematic viscosity) 1 poise = 0.1 N．S/m2 1 CP = 10-2 poise 1 stoke =1 cm2/sec 1cst = 1 mm2/sec

V = A． = V0 § Compressibility of hydraulic fluids F=(P0 + P)．A P0  P0 + P V0  V0 – V V = A． = V0 Where Eoil : bulk modulus (unit = bar or N/m2) Eoil : – V0 ( )T = 等溫下 compressibility coeff.

§ Consider a thin pipe shown as follows tangent stress T = axial stress A = P=P1-P2

(a)X2 (長度變化於X2方向) 1. due to T : where E: Young’s modulus 2. due to A : where : Poisson’s number (b) X1(長度變化於X1方向) 1. due to A : 2. due to T : total strain εT = similarly εA = (c) U (圓周長之變化) U = U ． εT =π．D( – ) = U=πD U + U = πD(1+ εT) thus u = πD εT=U εT (d) D ( 直徑的增加) D=

for  = 0.33 ½[2 -  + 0.5 - ] = 0.917 (e) A (斷面積之變化) cf. (g) Vp (體積之變化) Vp = A．  + ．A ∵V=A． = ∴dV=dA． +A．d  = for  = 0.33 ½[2 -  + 0.5 - ] = 0.917  = 0.25 ½[2 -  + 0.5 - ] = 1.0 ≒1 thus Vp = where V : change in volume due to compressibility of oil Vp : change in volume due to deflection of the thin pipe Eoil’: modified bulk modulus

for thin pipe Vtotal= V + VP = V0 + V0 ． = V0 P( + ) thus Eoil’ = Similarly, for thick pipe: VP=VP Where

§ Density of hydraulic fluids T: temperature Let (: thermal expansion coefficient) V= V0．．T Ex: thus T=100℃

§ Viscosity of hydraulic fluids — dynamic viscosity — kinematic viscosity For convenience:

‧一般液壓系統所使用液壓油之粘度範圍為10~900 cst。更精確之值一般均由製造廠來推薦。 ‧若就泵來決定，則可參考下表：

3-5 空穴現象(Cavitation) ‧油中多少都含有空氣。在適當之條件下，油中之空氣會 逸出，造成液體、氣體共同存在管路及元件中。其影響所 及，將產生噪音、振動，甚至可能損壞元件(氣蝕)。 ‧空氣可能自油中逸出的二個條件： (a)壓力降低 (b)溫度升高 ‧空穴現象最常發生在泵內(尤其當操作壓力過低時)。一般 可經由泵所發出之異音來判斷是否產生空穴。 Ex: Cavitation of orifice

Def: coefficient of Cavitation From Bernoulli’s eq.