液壓傳動以液體為工作介質傳遞能量。同時，液體還有潤滑、防腐、防銹及冷卻作用。

工作液性質的不同及品質的優劣會大大影響液壓系統的工作性能及工作的可靠性。

液壓液的主要物理性質

1．密度及重度

單位體積物質的質量及重力分別稱為該物質的密度 ρ （ kg/m³ ）及重度γ （ N/m³ ），

即

ρ = m V γ =W V = ρg （2.1）

式中 m 、W ——液體的質量及重力； V——液體的體積；

g ——重力加速度。

液壓液的密度因液體的種類而異。表 2-1 列出了幾種常用液壓液的密度值。液壓液的 密度隨溫度的升高而略有減小，隨著工作壓力的升高而略有增加。通常對這種變化忽略不

計，認為礦物油的密度 ρ = 900 kg/m³ 。

2.粘性

流體在外力作用下流動（或有流動的趨勢）時，分子間的內聚力阻止分子間相對運動

而產生一種內摩擦力，流體的這種特性稱為粘性。

如圖 2-1 所示，設兩平行平板間充滿液體，下平板不動，

上平板以速度

υ 向右平移。由于液體的粘性作用，緊貼下平

0

板的液體層速度為零，緊貼上平板的液體層速度為

υ 。而中

0

間各層液體的速度則根據它與下平板間的距離大小近似呈線性規律分布。

dυ

F = μA （2.2）

dy

若用單位接觸面積上的內摩擦力τ （切應力）來表示，則上式可改寫成

dυ

τ = μ （2.3）

dy

式中 μ ——比例系數，也稱為液體的粘度系數或粘度；

dυ

——相對運動速度對液層間距離的變化率，也稱為速度梯度或剪切率。

dy

式（2.3）表達的就是牛頓內摩擦定律。

 在液體靜止時，由于 dυ = 0，內摩擦力 F 為零，因此，液體在靜止狀態時不呈現粘性。 液體的粘性的大小用粘度來表示。常用粘度有三種：動力粘度，運動粘度和相對粘度。（1）動力粘度。動力粘度也稱為絕對粘度，它是表征流動液體內摩擦力大小的粘性系

數，用 μ 表示。其量值等于液體在以單位速度梯度（ d dy

υ

＝1）流動時，液層接觸面單位面

積上的內摩擦力，即

F dυ dυ

μ = ⁻¹ =τ −1 （2.4）

( ) ( )

A dy dy

 動力粘度的法定計量單位為 Pa ⋅s （帕•秒， N ⋅s/ m² ），它與以前沿用的非法定計量單位 P （泊， dyne⋅s/ cm² ）之間的關系是1Pa ⋅s =10P 。

（2）運動粘度。液體動力粘度 μ 與其密度 ρ 的比值稱為該液體的運動粘度，用v 表示。即 v = μ / ρ （2.5）

運動粘度的法定計量單位為 m² /s （米 ²/秒），由于該單位偏大，實際上常用 cm² /s 、

mm /s 及以前沿用的非法定計量單位 cSt （厘斯）。它們之間的關系為：

1m /s =10 cm /s =10 mm /s =10 cSt

2 4 2 6 2 6

 運動粘度 v 無實際的物理意義，因為在其單位中只有長度和時間的量綱，類似于運動 學的物理量，故稱為運動粘度。它是工程實際中常用的一個物理量。國際標準化組織 ISO規定，各類液壓油的牌號是按其在一定溫度下的運動粘度的平均值來標定的。例如，牌號

為 L − HL 32 的液壓油就是指在溫度為 40℃時，運動粘度的平均值為 32 mm² /s 的液壓油。

（3）相對粘度。相對粘度又稱為條件粘度。它是采用特定的粘度計在規定的條件下測

出來的液體粘度。測量條件不同，采用的相對粘度單位也不同。例如，我國、德國、俄羅

斯采用恩氏粘度（°E ），美國采用國際賽氏粘度（SSU），英國采用商用雷氏粘度（"R ）等。

恩氏粘度用恩氏粘度計測定。溫度為t ℃的 200 cm³ 被測液體由恩氏粘度計的小孔中流

出所用的時間t ，與溫度為 20℃的 200 cm³ 蒸餾水由恩氏粘度計的小孔中流出所用的時間t

1 2

（通常 ₂ 51s

t = ）之比，稱為該被測液體在t ℃下的恩氏粘度，記為°E ，即

t

t t

° = = （2.6）

E 1 1

t

t

2 51s

這一特性稱為粘溫特性。不同種類的液壓油有不同的粘溫特性。圖 2-2 為幾種典型液壓油

的粘溫特性曲線圖。

  圖 2-2 幾種典型液壓油的粘溫特性曲線圖

1—石油型普通液壓油 2—石油型高粘度指數液壓油 3—水包油乳化油 4—水-乙二醇液 5—磷酸酯液

液體的粘溫特性常用粘度指數VI 來度量。VI 表示該液體的粘度變化的程度與標準油

液的粘度變化程度之比。通常在各種工作介質的質量標準中都給出粘度指數。粘度指數高，

說明粘度隨溫度的變化小，其粘溫特性好。一般要求工作介質的粘度指數應在 90 以上，優

異的在 100 以上。幾種常用工作介質的粘度指數見表 2-2。

表 2-2 常見工作介質的粘度指數

液體所受的壓力增大時，其分子間的距離將減小，其內聚力將增加，粘度亦隨之增

大。但對于一般的液壓系統，當壓力在 32 MPa 以下時，壓力對粘度的影響很小，可以忽

略不計。

3．可壓縮性

液體因受壓力增大而發生體積縮小的性質稱為可壓縮性。若壓力為 p 時液體的體積為

0

v，當壓力增加 Δp 時，液體的體積減小 ΔV ，則液體在單位壓力變化下的體積相對變化量

為

式中 κ ——液體的壓縮系數。

由于壓力增加時液體的體積減?。?/font> ΔV <0），因此式（2.8）的右邊須加一負號，以使κ 為正值。

液體壓縮系數κ 的倒數 K ，稱為液體的體積模量，即

K 表示產生單位體積相對變化量所需要的壓力增量。在實際應用中，常用 K 值來說明 液體抵抗壓縮能力的大小。在常溫下，純凈油液的體積模量 K = （1.4～2）×10³ MPa ，數

值很大，故一般認為油液是不可壓縮的。

 表 2-3 列出了各種工作介質的體積模量。由表中數值可見，石油基液壓油的可壓縮性是鋼的 100～150 倍（鋼的彈性模量為 2.1×10⁵ MPa ）。

在中低壓系統中，工作介質的可壓縮性對液壓系統的性能影響很小，可忽略不計，但

在高壓下或研究系統的動態性能時，則應予以考慮。另外，值得注意的是，由于空氣的可

壓縮性很大，所以當工作介質中有游離氣泡時， K 值將大大減小，這會嚴重影響液壓系統

的工作性能，故應采取措施盡量減小液壓系統工作介質中游離空氣的含量。

4．其他性質

液壓系統的工作介質還有許多性質。物理性質有潤滑性、防銹性、閃點、凝點、抗燃

性、抗凝性、抗泡沫性以及抗乳化性等；化學性質有熱穩定性、氧化穩定性、水解穩定性

和相容性（對密封材料不侵蝕、不溶脹的性質）等。

2.1.1 對液壓液的要求

在液壓系統中，為了更好地傳遞動力，要求液壓液應滿足下列要求：

（1）適當的粘度和良好的粘溫性；

（2）有良好的化學穩定性（包括良好的氧化穩定性、熱穩定性及不易氧化、變質等）；

（3）良好的潤滑性，以減小相對運動副間的磨損；

（4）良好的抗泡沫性（起泡少，消泡快）、抗乳化性及對金屬具有良好的相容性；

（5）體積壓縮系數、流動點、凝點低，比熱容、傳熱系數、閃點及燃點高；

（6）成分純凈，不含有腐蝕性物質，并具有足夠的清潔度；

（7）對人體無害，對環境污染小，價格便宜。