1、第二章液压油液第二章液压油液第一节液压油液的性质一、液压油液的粘性1.牛顿液体内摩擦定律图2-1液体的粘性示意图第二章液压油液2.粘度(1)动力粘度表征流体粘性的内摩擦因数或绝对粘度，用表示。(2)运动粘度动力粘度与其密度的比值，称为运动粘度，用表示。第二章液压油液(3)相对粘度相对粘度又称条件粘度，由于测量仪器和条件不同，各国相对粘度的含义也不同，如美国采用赛氏粘度(SSU)；英国采用雷氏粘度(R)；而我国、德国和前苏联则采用恩氏粘度E。(4)调合油的粘度选择合适粘度的液压油，对液压系统的工作性能起着重要的作用。第二章液压油液表2-1实验系数c的值3.粘度与压力的关系液体所受的压力增加时，其
2、分子间的距离将减小，于是内聚力增加，粘度也略随之增大，液体的粘度与压力的关系公式第二章液压油液图2-2几种国产常用油液粘温图4.粘度与温度的关系液压油粘度对温度的变化十分敏感，温度升高，粘度下降。第二章液压油液二、液体的可压缩性液体受压力作用而使其体积发生变化的性质，称为液体的可压缩性。第二章液压油液三、液体的静力学性质液体的静力学性质是指液体处于相对平衡状态下的力学规律及其特性。1.液体的静压力当液体相对静止时，液体单位面积上所受的法向力称为压力，它在物理学中称为压强，但在液压传动中称为压力，压力通常用p表示。第二章液压油液图2-3外力作用形成的压力当液体受到外力的作用时，就形成液体的压力，
3、如图2-3所示。第二章液压油液2.液体静压力特性1)液体的压力沿着内法线方向作用于承压面，即静止液体承受的只是法向压力，而不承受剪切力和拉力。2)静止液体内任一点外所受到的静压力在各方向上的压力都相等。第二章液压油液3.液体静力学的基本方程如图2-4所示，密度为的液体在容器内处于静止状态，作用在液面上的压力为p0，若计算离液面深度为h处某点的压力p，图2-4静止液体内压力分布规律可以假想从液面往下切取高度为h、底面积为A的一个小液柱为研究体。图2-4静止液体内压力分布规律第二章液压油液式称为液体静力学基本方程。由上式可知：1)静止液体中任一点处的静压力是作用液面上的压力p0和液体重力所产生的压
4、力gh之和。2)液体静压力随液深呈线性规律分布。3)离液面深度相同的各点组成了等压面，此等压面为一水平面。第二章液压油液如图2-5所示，密封容器内液面上的压力为p0，取一基准平面M-M为相对高度的起始点，则A点的压力，按式(2-13)可写成图2-5第二章液压油液4.压力的传递例2-1图2-6所示为相互连通的两个液压缸，已知大缸内径D=100mm，小缸内径d=20mm，大活塞上放一重物G=20000N。问在小活塞上应加多大的力F才能使大活塞顶起重物?解根据帕斯卡原理，由外力产生压力在两缸中相等即故顶起重物时在小活塞上应加的力为第二章液压油液图2-6帕斯卡原理应用实例第二章液压油液5.绝对压力、相
5、对压力、真空度 绝对压力和相对压力的关系如下 相对压力=绝对压力-大气压力 当绝对压力小于大气压力时，比大气压力小的那部分数值称为真空度，即 真空度=大气压力-绝对压力 绝对压力、相对压力和真空度的相对关系见图2-7。第二章液压油液图2-7绝对压力、相对压力及真空度第二章液压油液6.液体作用在固体壁面上的力液体与固体相接触时，固体壁面将受到液压力的作用。当壁面为平面时，液压力作用平面上的F等于液体的压力p与承受面积A的乘积，即 F=pA (2-15)第二章液压油液 当壁面为曲面时，计算液体压力作用在曲面上的力，必须明确要计算的是哪一个方向上的力，设该力为Fx，其值等于液体压力p与曲面在该方向投
6、影面积Ax的乘积，即 Fx=pAx (2-16)第二章液压油液四、液体的动力学性质1.基本概念(1)理想液体和稳定流动(2)流量和平均流速图2-10实际流速和平均流速第二章液压油液3)层流和紊流液体流动呈现出流态是层流还是紊流，可利用雷诺数来判别。实验证明，液体在管中的流动状态不仅与管内液体的平均流速v有关，还与管道水力直径dH及液体的运动粘度有关，而以上述三个因数所组成的一个量纲为1的数就是雷诺数，用Re表示第二章液压油液图2-11雷诺实验装置1隔板2水杯3开关4水箱5细导管6玻璃管7开关第二章液压油液表2-2常见管路的液流临界雷诺数第二章液压油液2.连续性方程连续性方程是质量守恒定律在液体
7、力学中的一种表达形式。图2-12液流的连续性原理第二章液压油液3.伯努利方程伯努利方程是能量守恒定律在液体力学中的一种表达形式。(1)理想液体伯努利方程图2-13所示为一液流管道，为了理论研究方便，假定其为理想液体，并稳定流动。第二章液压油液图2-13伯努利方程示意图第二章液压油液(2)实际液体伯努利方程实际液体在管道中流动时，由于液体有粘性，会产生内摩擦力；而且管道形状和尺寸有所变化，局部会使液体产生扰动，而造成能量损失。第二章液压油液4.动量方程动量方程是刚体力学中的动量定理在液体力学中的具体应用，用来计算液流作用在固体壁面上作用力的大小。第二章液压油液5.管路内的压力损失(1)沿程压力损
8、失液体在等径直管中流动时因内外摩擦而产生的压力损失，称为沿程压力损失。(2)局部压力损失液体流经管道的弯头、接头、突变截面以及阀口，致使流速的方向和大小发生剧烈变化，形成旋涡、脱流，因而使液体质点相互撞击，造成能量损失，这种能量损失表现为局部压力损失。(3)管路系统的总压力损失第二章液压油液6.液体流经小孔和间隙的流量(1)液体流经小孔的流量当管路长度l和圆管内径d之比(长径比)l/d0.5时，称为薄壁小孔；当l/d4，称为细长孔；当0.5l/d4时，则称为短孔。图2-16流经薄壁小孔的流量计算图第二章液压油液(2)液体流经间隙的流量液压元件内各零件间要保证相对运动，就必须有适当的间隙，间隙大
9、小对液压元件的性能影响极大。1)流经固定平行平板间隙的流量。图2-17流经固定平行平板间隙的流量第二章液压油液图2-18流经相对运动平行平板间隙的流量2)流经相对运动平行平板间隙的流量。图2-18a、2-18b所示为液体在平行平板间隙中既有压差流动又有剪切流动的状态。第二章液压油液图2-19流经环状间隙的流量计算图3)流经同心环状间隙的流量。第二章液压油液图2-20流经偏心环状4)流经偏心环状间隙的流量。第二章液压油液第二节液压油液的类型及选用一、液压油液的类型表2-3液压油液的分类和代号第二章液压油液二、液压油液产品名称的命名三、常用液压油液的粘度等级和适用场合表2-4常用液压油液的运动粘度
10、和主要应用场合第二章液压油液四、液压油液的选用1.液压油液的选用原则及其考虑的因素表2-5液压油液的选用原则及其考虑的因素第二章液压油液表2-6根据工作环境和工况选用液压油液2.根据工作环境工况选择液压油液设备液压系统所用的液压油液的类型应根据其工作性质和工作环境要求来选择。第二章液压油液3.根据液压泵选择液压油液液压泵是液压系统的动力源，是液压系统中最为重要的部分，选用液压油液时，也可根据液压泵的类型来选用。表2-7根据液压泵选用液压油液第二章液压油液第三节液压油液的污染与控制一、污染的危害1)固体颗粒和胶状物堵塞过滤器，使液压泵吸油困难，产生噪声，堵塞阀件的小孔和缝隙，使阀件的性能下降和动
11、作失灵，擦伤密封件而产生泄漏。2)水分和空气的混入会降低油液的润滑性能，并使其氧化变质；产生气蚀，加速元件的腐蚀；还可使液压系统出现振动、爬行等不良现象。第二章液压油液二、污染的原因1)液压装置组装时残留下来的污染物主要有铁屑、毛刺、砂粒、磨料、焊渣、铁锈等。2)从周围环境混入的污染物主要是空气、尘埃、水滴。3)在工作过程中产生的自生污染物主要是金属微粒、锈斑、液压油变质后的胶状物及涂料和密封件的剥离片等。第二章液压油液三、污染的控制1)力求减少外来污染。2)滤除系统产生的杂质。3)控制液压油的温度。4)定期检查和更换液压油。第二章液压油液四、液压油液的污染度1.油液污染等级代码的规定表2 8
12、为国家标准GB/T 140392002中有关确定油液污染等级代码的规定。1)油液污染的等级代号由23个代码组成。2)在表2-8中，按照每毫升油液中的颗粒数，油液污染被划分为30个等级。第二章液压油液表2-8油液污染等级代码的确定(摘自GB/T 140392002)第二章液压油液2.用自动颗粒计数器计数的等级代号确定(1)正常情况(2)存在无法计数或不需要计数的情况(3)含符号“”和“”时的情况3.用显微镜计数的代号确定用显微镜检测油液污染程度时，按颗粒尺寸为5m和15m两项指标来确定油液污染等级的代号。第二章液压油液五、液压系统的清洁度不同的液压系统，对油液的清洁度要求也不同。表2-9典型液压系统的清洁度第二章液压油液表2-9典型液压系统的清洁度第二章液压油液第四节液压冲击和空穴现象一、液压冲击1)缓慢开关阀门。2)限制管路中液流的速度。3)系统中设置蓄能器和起安全作用的溢流阀。4)在液压元件中设置缓冲装置(如节流孔)。第二章液压油液二、空穴现象1)减小液流在间隙处的压力降，一般希望间隙前后的压力比为p1/p23.5。2)降低吸油高度，适当加大吸油管内径，限制吸油管的流速，及时清洗过滤器。3)管路要有良好密封，防止空气进入。
