Trong hệ thống điều khiển thủy lực việc chọn lựa chất lỏng thủy lực (lưu chất) tùy thuộc phần lớn vào chức năng hoạt động. Chọn đúng chất lỏng thì hệ thống sẽ ít bị lỗi, tuổi thọ và lợi ích kinh tế gia tăng.
Chất lỏng tạo áp suất trong hệ thống điều khiển thủy lực phải thỏa mãn nhiều nhiệm vụ và phải đáp ứng đầy đủ những yêu cầu sau đây:
■ Truyền tải năng lượng áp suất từ bơm cho đến cơ cấu dẫn động (động cơ, xi lanh)
■ Truyền tải tín hiệu điều khiển van
■ Bôi trơn các cấu kiện thủy lực chuyển động (thí dụ pit tông, mặt trượt của thanh đẩy)
■ Cân bằng độ sai lệch nhiệt độ trong hệ thống điều khiển thủy lực
■ Bảo vệ các cấu kiện thủy lực chống sự ăn mòn
■ Cuốn đi những chất bẩn (do sự cọ mòn), nước và không khí đến bộ lọc hay bồn chứa nhiên liệu
■ Giảm thiểu va chạm áp suất phát sinh khi chuyển đổi quá trình
■ Có khả năng loại bỏ không khí
■ Không tạo ra tạo bọt
Chất lỏng thủy lực phải tuân theo những yêu cầu này về áp suất, nhiệt độ và tốc độ chảy khác nhau trong một thời gian dài nhất có thể.
Thông thường chất lỏng tạo áp suất dựa trên nền loại dầu khoáng được sử dụng mà ta gọi là dầu thủy lực. Bên cạnh dầu thủy lực này, trong môi trường có nguy cơ cháy cao (thí dụ hầm mỏ, máy đúc áp lực, máy rèn dập, đường cán dây chuyền), ta còn có chất lỏng tạo áp suất khộ bắt lửa, thí dụ lò hơi thủy lực, khi rò rỉ hay đường ống dẫn bị vỡ, chất lỏng này không bắt lửa tại các bộ phận rất nóng của hệ thông.
Ngày càng nhiều chất lỏng tạo áp suất có thể bị phân hủy sinh học, bảo vệ môi trường được sử dụng (thí dụ những cụm thiết bị thủy lực di động trong nông nghiệp hay lâm nghiệp).
Trong trường hợp bị rò rỉ ta không phải sợ làm ô nhiễm môi trường, vì chất lỏng thủy lực có thể bị phân hủy sinh học.
Theo tiêu chuẩn DIN 51524 phần đến 3 dầu thủy lực (Bảng 1) được phân chia thành 3 nhóm.
Dầu thủy lực nhóm (loại, hạng) HL là dầu khoáng với chất phụ gia để tăng cường bảo vệ chống lại sự ăn mòn và lão hóa. Dầu thủy lực nhóm HLP cũng là dầu khoáng như nhóm HL, nhưng ở đây còn thêm chất phụ gia để tăng cường bảo vệ sự hao mòn. Dầu ở nhóm HV so với dầu nhóm HLP có độ nhớt (độ nhờn) theo nhiệt độ tốt hơn nhờ chất phụ gia.
Trong chất lỏng thủy lực khó bắt lửa (Bảng 2) ta phân biệt chất lỏng thủy lực có nước, không có nước, và tổng hợp (có nghĩa là loại dầu nhân tạo, không phải là sản phẩm do thiên nhiên). Chất lỏng thủy lực khó bắt lửa được ghi chép trong trang VDMA 24317 và 24320. Chất lỏng nhóm HFA là nước trong dầu có hàm lượng nước từ 80% đến 98%, trong khi đó nhóm HFB nước trong dầu có hàm lượng nước 40%.
Hỗn hợp glycol-nước với lượng nước khoảng 35% đến 45% tạo ra nhóm HFC. Chất lỏng không chứa nước, tổng hợp dựa trên gốc (nền, cơ bản) este photphoric hay hydro carbon (CxHy) có chứa chlor, tạo thành chất lỏng thủy lực nhóm HFD.
Do ý thức bảo vệ môi trường tăng và nhiều chỉ tiêu được nhà nước đưa ra, các nhà chế tạo môi chất ngày càng chào hàng nhiều chất lỏng thủy lực có thể phân hủy sinh học (Bảng 3). Người ta phân biệt lưu chất làm ba nhóm.
Nhóm chất lỏng HPG không chứa nước và được tổng hợp nhân tạo từ polyglycol. Đặc tính của chúng cũng tương tự như đặc tính của dầu thủy lực. Chất lỏng HPG không thể trộn lẫn với dầu khoáng này.
Chất lỏng nhóm HTG được cấu tạo cơ bản từ dầu thực vật (thí dụ dầu bằng hạt cải). Loại dầu này có thể trộn lẫn với dầu thủy lực nhóm HL, HLP và HV, nhưng làm giảm khả năng phân hủy sinh học. Chất lỏng thủy lực này không hòa tan trong nước, nhân tạo, gốc este, thuộc nhóm HT. Chúng cũng được phân hủy sinh học tốt nhất. Chất lỏng thuộc nhóm HPG, HTG và HT được xếp vào loại không gây độc hại cho nước (trước đây chất không làm ô nhiễm nước được xếp vào nhóm 0).
Dầu thủy lực bị lão hóa do tác động của sự thay đổi về hóa học, của nhiệt độ cao và tác dụng xúc tác (catalytic) với kim loại. Các chất bẩn do nước, rỉ sét, sự mài mòn, bụi… cũng làm tăng quá trình lão hóa.
Kiểm tra cho thấy rất nhiều hệ thống thủy lực bị hỏng vì sử dụng sai hay chất lượng của dầu thủy lực quá kém (thí dụ quá cũ). Vì lý do này ta phải chú ý theo lời khuyên của nhà chế tạo các cấu kiện hay hệ thống thủy lực để chọn lựa và bảo dưỡng đúng với dầu thủy lực đã quy định.
Độ nhớt (độ nhờn)
Đại lượng đặc trưng quan trọng nhất của chất lỏng thủy lực là độ nhớt động học V (kinematic vicosity). Đó là độ sệt hay khả năng lưu chuyển của chất lỏng. Độ nhớt được đo nhờ nhớt kế hình cầu (Hình 1). ở đây “thời gian rơi xuống” được đo, là thời gian cần thiết để một quả cầu (viên bi) chuẩn nằm trong chất lỏng ở một độ cao nhất định lăn xuống (ống chứa viên bi để nghiêng).
Độ nhớt động học cho biết sự ma sát bên trong mà chất lỏng khi chảy phải vượt qua. Chất lỏng thủy lực có độ nhớt động học càng cao thì có độ sệt càng cao. Độ nhớt động học theo DIN được phân chia thành 6 nhóm (Bảng 1).
Chất lỏng thủy lực có độ nhớt quá thấp (quá lỏng, quá loãng) gia tăng sự tiêu hao do rò rỉ và tạo ra màng bôi trơn quá mỏng làm tăng sự mài mòn. Chất lỏng thủy lực có độ nhớt cao (quá đặc) sẽ dẫn đến ma sát bên trong lớn ở vị trí tiết lưu (khớp nối và vòng đệm) làm giảm áp suất. Chúng cũng gây khó khăn trong việc tách bọt (bong bóng) không khí và do đó gây ra sự tạo bọt
Độ nhớt của chất lỏng thủy lực tùy thuộc nhiều vào áp suất và nhiệt độ (Hình 2). Điều này cũng nên lưu ý khi ta ứng dụng trong thực tế.
Bên cạnh độ nhớt còn có những đặc tính khác của chất lỏng thủy lực đóng vai trò quan trọng trong ứng dụng thực tế.
Khi áp suất lớn, tính chịu nén (thể tích bị thu nhỏ do áp suất cao) của chất lỏng thủy lực không được bỏ qua. Qua đó sẽ phát sinh vấn đề, thí dụ như việc định vị hay công việc điều khiển và điều chỉnh pít tông không chính xác. Trọng lượng riêng (tỷ trọng) cũng đóng vai trò quan trọng khi hút chất lỏng từ bồn chứa (tỷ trọng càng lớn, thì tầm hút lên càng nhỏ). Nếu chất lỏng thủy lực vận hành ở nhiệt độ cao, thì sự gia tăng thể tích do nhiệt độ tăng không thể bỏ qua. Cũng như khà năng bôi trơn và tách không khí của dầu thủy lực cũng cần phải lưu ý.