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1、项目二 液压传动流体力学基础,课题一 液压系统的工作介质 课题二 液压流体静力学 课题三 液压流体动力学 课题四 管道中液流能量的损失 课题五 液体流经孔口的压力流量特征,返回,课题一 液压系统的工作介质,一、液压油的特性 （一）液压油的物理特性 .密度和重度 单位体积的液体具有的质量称为密度，通常用符号表示，即 单位体积液体的重量称为重度，通常用符号表示，即,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,同一种液压油的密度和重度随压力和温度的变化而变化，压力增高，密度和重度增大；温度升高，密度和重度减小。由于液压系统中的工作压力变化不太大，液压油的温度又是在控制范围内，所以由压力和温度引起的密度
2、和重度的变化甚微，在实际应用中，液压油的密度和重度可近似地视为常数。计算时可取密度或重度.。 .黏性和黏度 ）黏性 液体在外力作用下流动时，因液体分子间互相吸引的内聚力阻碍其分子之间相对运动，而在液体内部产生一种内摩擦力的现象，称为液体的黏性。但是，静止液体不呈现黏性。黏性是液体的重要物理性质，也是选择液压油的主要依据之一。,上一页,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,液体流动时，由于液体的黏性以及液体和固体壁面间的附着力，会使液体内部各液层之间的流动速度大小不同。如图所示，两平行平板间充满液体，下平板固定，上平板以速度向右平移。由于黏性和附着力的作用，紧贴上平板表面的这层流体将与上平板
3、以相同的速度向右运动，紧贴下平板表面的这层流体则保持不动，而中间各层流体的运动速度则根据其与下平板间的距离大小呈线性规律分布。这种流动可以看成是许多无限薄的流体层在运动，当运动较快的流体层在运动较慢的流体层上滑过时，两流体层间由于黏性就产生内摩擦力的作用。根据实际测定的数据所知，相邻两流体层间的内摩擦力与流体层的接触面积及流体层的相对流速成正比，而与此二流体层间的距离成反比，即,上一页,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,）黏度 液体黏性的大小用黏度来衡量。工程中黏度的表示方法有以下几种： （）动力黏度。液体的动力黏度又称绝对黏度，直接表示流体的黏性即内摩擦力的大小，用符号表示。 动力黏
4、度的物理意义是：液体在单位速度梯度下流动时，单位面积上产生的内摩擦力，即,上一页,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,（）运动黏度。液体的运动黏度是其绝对黏度与密度的比值，用符号表示，即 （）相对黏度。相对黏度又称条件黏度，是以相对于蒸馏水的黏性的大小来表示某种液体的黏度，并采用特定的黏度计在规定的条件下测得。由于测量条件不同，各国采用的相对黏度也有所不同。美国采用赛氏黏度，英国采用雷氏黏度，我国、德国和俄罗斯均采用恩氏黏度。,上一页,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,恩氏黏度采用如图所示的恩氏黏度计测定。恩氏黏度计的底部带有锥管（其出口小孔直径为.）的储液器放置在水槽中，被测液
5、体自储液器小孔引出。温度为的的被测液体在自重作用下流过恩氏黏度计中小孔所需的时间，与温度为的的蒸馏水在流过上述小孔所需的时间 （，通常取）的比值，称为该被测液体在温度时的恩氏黏度，用符号表示，是一个无量纲数。即,上一页,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,.可压缩性 液体因所受压力增大而发生体积缩小的性质称为液体的可压缩性，用体积压缩系数表示。其物理意义是单位压力变化下的液体体积相对变化量，即 （二）黏度与压力的关系 液体所受的压力增加时，其分子间的距离将减小，其内聚力增加，黏度也随之增大。液体的黏度与压力的关系可表示为,上一页,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,（三）黏度与温度
6、的关系 黏度对温度的变化是十分敏感的，当温度升高时，液体分子间的内聚力减小，黏度就随之降低，这一特性称为黏温特性。 不同种类的液压油有不同的黏温特性，如图所示为几种典型液压油的黏温特性曲线图。 二、液压油的类型、选择与使用 .对液压传动工作介质的要求 在液压传动系统中，液压油既是用来传递能量的工作介质，还起着润滑运动部件和保护金属不被锈蚀的作用，因此对其有较高的要求。具体要求大致可概括如下。,上一页,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,（）适宜的黏度和良好的黏温性能。一般液压系统所用的液压油的黏度范围为. （）。 （）良好的润滑性能。在液压传动机械设备中，除液压元件外，其他一些有相对滑动
7、的零件也要用液压油来润滑，因此，液压油应具有良好的润滑性能。 （）良好的化学稳定性。具体包括液压油液的热稳定性、氧化稳定性、水解稳定性、剪切稳定性，即液压油液在高温下长期与空气接触（抗氧化） 以及在高速下通过缝隙或小孔（抗剪切）后仍能保持其原有的化学性质不变的性质。 （）质地纯净、不含腐蚀性物质等杂质。 （）抗泡沫性和抗乳化性好，对金属和密封件材料具有良好的相容性。,上一页,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,（）比热容和热传导率大，热膨胀系数小。 （）流动点和凝固点低，闪点和燃点高。 （）对人畜无害，价格低廉。 （）可滤性好，即液压油液中的颗粒污染物容易通过滤网过滤，以保证较高的清洁度
8、。 .液压油的类型 液压油的品种很多，主要可分为三大类：矿油型、合成型和乳化型液压油。 矿油型液压油是以机械油为原料，经精炼后按需要加入适当添加剂而成的液压油。这类液压油在液压系统中最常用，各项性能都优于其他品种，润滑性能好，但抗燃性较差。,上一页,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,在一些高温、易燃、易爆的工作场合，为了安全起见，应该在液压系统中使用磷酸酯、水乙二醇等合成型液压油和油包水、水包油等乳化型液压油。液压油的主要品种及其特性和用途见表。 .液压油的选择和使用 正确而合理地选用液压油，是保证液压系统正常和高效工作的前提。选用液压油时常常采用两种方法，一种是根据液压元件生产厂的样
9、本或说明书推荐的油类品种和规格，选用液压油；另一种是根据液压系统的具体情况，如工作压力、工作温度、运动速度、液压元件种类及经济性等因素，全面地考虑来选用液压油。在选用液压油时，要做的主要工作包括确定液压油的黏度范围；选择合适的液压油品种；满足液压系统工作时的特殊需要。通常根据以下几方面进行选用液压油品种和黏度。,上一页,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,）根据工作机械的不同要求选用 精密机械与一般机械对黏度的要求不同。为了避免温度升高而引起机件变形，影响工作精度，精密机械宜采用黏度较低的液压油。例如机床的液压伺服系统，为保证伺服机构动作的灵敏性，宜采用黏度较低的液压油。 ）根据液压泵的
10、类型选用 液压泵的类型较多，如齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等，是液压系统的重要元件，在系统中液压泵的运动速度、压力和温度都较高，工作时间又长，因而对黏度要求较严格，所以选择黏度时应先考虑到液压泵的类型。在一般情况下，可将液压泵要求液压油的黏度作为选择液压油的基准，见表。,上一页,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,）根据液压系统的工作压力选用 通常，当工作压力较高时，宜采用黏度较高的液压油，以免系统泄漏过多，效率过低；当工作压力较低时，宜采用黏度较低的液压油，这样可以减少压力损失，见表。例如，机床液压传动的工作压力一般低于.，采用的液压油；工作机械的液压系统，其工作压力属于高压，多采用黏度较高
11、的液压油。 ）根据液压系统的环境温度选用 矿物油的黏度由于温度的影响变化很大，为保证在工作温度时有较适宜的黏度，还必须考虑周围环境温度的影响。当周围温度高时，宜采用黏度较高的液压油；当周围温度低时，宜采用黏度较低的液压油，见表。,上一页,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,）根据工作部件的运动速度选用 当液压系统中工作部件的运动速度很高时，液压油的流速也高，液压损失随着增大，而泄漏相对减少，因此宜用黏度较低的液压油液；反之，当液压系统中工作部件的运动速度较低时，每分钟所需的液压油量很小，泄漏相对较大，对系统的运动速度影响也较大，所以宜选用黏度较高的液压油。 三、液压油的污染与防护 液压油
12、是否清洁，不仅影响液压系统的工作性能和液压元件的使用寿命，而且直接关系到液压系统是否能正常工作。液压系统中的多数故障与液压油受到污染有关，因此控制液压油的污染是十分重要的。,上一页,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,.液压油被污染的原因 （）液压系统的管道及液压元件内的型砂、切屑、磨料、焊渣、锈片以及灰尘等污垢在系统使用前未被洗干净，在液压系统工作时，这些污垢就进入到液压油里。 （）外界的灰尘、砂粒等，在液压系统工作过程中，通过往复伸缩的活塞杆、流回油箱的漏油等进入液压油。另外在检修时，稍不注意也会使灰尘、棉绒等进入液压油。 （）液压系统本身也不断地产生污垢，而直接进入液压油，如金属和
13、密封材料的磨损颗粒，过滤材料脱落的颗粒或纤维及油液因油温升高氧化变质而生成的胶状物等。,上一页,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,.液压油污染的危害 液压油污染严重时，直接影响液压系统的工作性能，使液压系统经常发生故障，液压元件的使用寿命缩短。造成这些危害的原因主要是污垢中的颗粒。对于液压元件来说，由于这些固体颗粒进入到元件，会使元件的滑动部分磨损加剧，并可能堵塞节流孔、阻尼孔，或使阀芯卡死，从而造成液压系统的故障。水分和空气的混入使液压油的润滑能力降低并使其加速氧化变质，产生气蚀，使液压元件加速腐蚀，使液压系统出现振动、爬行等。,上一页,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,.防
14、止液压油污染的措施 造成液压油污染的原因多而复杂，液压油自身又在不断地产生脏物，因此要彻底解决液压油的污染问题是很困难的。为了延长液压元件的使用寿命，保证液压系统可靠地工作，将液压油的污染度控制在某一限度内是较为切实可行的办法。对液压油的污染控制工作主要是从两个方面着手：一是防止污物侵入液压系统；二是把已经侵入的污物从系统中清除出去。污染控制要贯穿于整个液压装置的设计、制造、安装、使用、维护和修理等各个阶段。为防止油液污染，在实际工作中应采取如下措施。 （）液压油在使用前要保持清洁。液压油在运输和保管过程中都会受到外界污染，新买来的液压油看上去很清洁，其实很“脏”，必须将其静放数天过滤后再加入
15、液压系统中使用。,上一页,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,（）液压系统在装配后、运转前要保持清洁。液压元件在加工和装配过程中必须清洗干净，液压系统在装配后、运转前应彻底进行清洗，最好用系统工作中使用的油液清洗，清洗时油箱除通气孔（加防尘罩）外必须全部密封，密封件不可有飞边、毛刺。 （）使液压油在工作中保持清洁。液压油在工作过程中会受到环境污染，因此应尽量防止空气和水分的侵入，为完全消除水、气和污物的侵入，采用密封油箱，通气孔上加空气滤清器，防止尘土、磨料和冷却液侵入，经常检查并定期更换密封件和蓄能器中的胶囊。 （）采用合适的滤油器。这是控制液压油污染的重要手段。应根据设备的要求，在液
16、压系统中选用不同的过滤方式，不同的精度和不同结构的滤油器，并要定期检查和清洗滤油器和油箱。,上一页,下一页,返回,课题一 液压系统的工作介质,（）定期更换液压油。更换新油前，油箱必须先清洗一次，系统较脏时，可用煤油清洗，排尽后注入新油。 （）控制液压油的工作温度。液压油的工作温度过高对液压装置不利，液压油本身也会加速氧化变质，产生各种生成物，缩短使用期限，一般液压系统的工作温度最好控制在以下，机床液压系统则应控制在以下。,上一页,返回,课题二 液压流体静力学,一、液体静力学及其特性 .液体静压力 作用在液体上的力有两种，一种是质量力，另一种是表面力。 质量力作用在液体所有的质点上，其大小与质量成正比，属于这种力
