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1、2.1 液压油,作为能量传递介质，液压油在液压系统中起着非常重要的作用,大多数液压油是为了满足工作要求而配制的化合物，根据特性要求还需特殊添加剂,为了保证液压系统的正常工作，必须熟悉液压油的相关知识,一、液压油的主要性质,1.液压油的功用,1）传递动力；2）润滑运动零件；3）密封表面粗糙零件间的间隙；4）散热 5）防锈,单位体积液压油的质量称为该种液压油的密度，以表示，即 密度随着液压油温度和压力的变化而变化，变化量很小，可忽略不计，故实际应用中可认为密度不受温度和压力变化的影响。般液压油的密度为900/m3。,2.液压油的密度,3.液体的可压缩性,常温下，液压油不可压缩 混入气体或挥发性物质
2、，抗压能力会下降 对液压系统工作性能产生不利影响,可压缩性：液体在压力作用下体积减小的性质,4.液体的粘性,（1）粘性的本质,液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩擦力，它使液体各层间的运动速度不等，这种现象叫做液体的粘性 静止液体不呈现粘性。,（2）牛顿液体内摩擦定律,下板固定上板以u0运动,液体存在粘性及与壁面间的附着力，液体内部各层间的速度将呈阶梯状分布,下平板液体层速度为0上平板液体层速度为u中间各层液体的速度则呈线性规律分布,内摩擦力,式中：粘性系数(粘度)A 液层接触面积 du/dy速度梯度,牛顿内摩擦定律,两液层的速度差,两液层间
3、的距离,切应力:,（3）粘度,三种表示方法：,单位：N.s/m2=Pa.S（帕秒）,1)动力粘度,粘度是用来表示液体粘性大小的指标,根据牛顿内摩擦定律导出的粘度单位,物理意义：液体在单位速度梯度下流动时，液层间单位面积上产生的内摩擦力,机械油的牌号,用40时运动粘度的平均值来标志,2)运动粘度,单位：m2/s(此单位太大),=106 mm2/s,是工程实际中经常用到的物理量，国际标准化组织ISO规定采用运动粘度来表示液压油的粘度等级,如10号机械油就是指其在40时的运动粘度的平均值为10厘斯(cSt),动力粘度与运动粘度不容易测,3)相对粘度(恩氏粘度),式中：t1 tOC油流出的时间 t22
4、0OC蒸馏水流出时间,恩氏粘度与运动粘度的换算关系,通常以20、40、100OC作为标准测定温度，记为：,（4）粘温特性,T 粘温特性,粘度的影响：大，阻力大，能耗 小，油变稀，泄漏限制油温：T，加冷却器 T，加热器,油液的粘度随温度变化的性质,2.2 液体静力学,1液体的压力,液体单位面积上所受的法向力称为压力。（在物理中称为压强）压力通常以p表示。p F/A(Pa,N/m2;MPa),在液压传动中，所谓压力都是指液体静压力,产生原因：来自于液体自重 及其表面所受的作用力,2.静压力的两个特性,（1）液体的静压力垂直于其受压表面，且方向与该面的内法线方向一致;因为液体只能抵抗压缩,（2）液体
5、内任意点的压力沿各方向大小相等 反证法：如果不等，则会流动，与假设不符;,静止液体压力的分布 1）内部任意点处的压力p液面上的压力p。+液体自重形成的压力gh两部分组成；2）p随液体深度h呈线性规律变化液体在外力作用的情况下，gh相对非常小，分析液压系统压力时可忽略不计，可近似认为整个液体内部的压力是相等的，即其是由外力产生的、作用于液体单位面积上的力,p=po+gh,3.静止液体压力的分布,液体静力学基本方程,液体内部的压力是由外界负载作用所形成的，即压力决定于负载,4.压力的传递,帕斯卡定律,帕斯卡定律：在密闭容器内，施加于静止液体的压力可以等值的传递到液体各处。,5.压力的表示,1）绝对
6、压力：以绝对真空为基准来度量的压力,2）相对压力：以大气压力为基准来度量的压力 在地球表面上用压力表所测得的压力数值就是相对压力，液压技术中的压力一般也都是相对压力,3）真空度：若液体中某点的压力小于大气压力，那么比大气压力小的那部分数值叫做真空度,绝对压力=相对压力+大气压力,真空度=大气压力-绝对压力,6.液体对固体壁面的作用力,F=PA,固体壁面为平面,Fx=PAx,固体壁面为曲面,2.3 液体动力学基础,本节主要讨论液体流动时的运动规律、能量转换和流动液体对固体壁面的作用力问题,具体介绍三大方程-连续性方程、伯努利方程及动量方程,1.理想液体与恒定流动,恒定流动：当液体流动时，如果液体
7、中任意点处压力、速度和密度都不随时间而变化；反之为非恒定流动,理想液体：无粘性、不压缩实际液体：有粘性、可压缩,为了分析和计算方便，先不考虑粘性而对 结果再修正,过流断面：垂直于流动方向的截面,体积流量：单位时间内流过某一过流断面的液体体积,平均流速：,液压缸工作时，活塞的运动速度等于缸内液体的平均流速，当液压缸有效面积一定时，活塞运动速度由输入液压缸的流量决定。,2.过流断面、流量和平均流速,3.流态,液体在管道中流动时存在两种流动状态,1）层流：液体流速低，粘性力主导,2）紊流：液体流速高，惯性力主导,2.4 液体流动时的压力损失,压力损失：实际液体具有粘性，流动时会产生 阻力，克服这种阻
8、力，流动的液体 需要损耗一部分能量，这种能量损失,1）沿程压力损失：,液体在等径直管中流动时因粘性摩擦而产生的压力损失,可分为：沿程压力损失、局部压力损失,沿程阻力系数,理论时=64/Re;金属管实际值=75/Re,层流：,=0.3164Re-0.25,紊流：,2）局部压力损失,液体流经管路的弯头、接头、突变截面以及阀口、滤网等局部装置时，液流会产生漩涡，并发生强烈的紊动现象，造成压力损失,3）管路系统的总压力损失,p=p+p+p,压力损失将转变为热能，造成系统温升，泄漏增大,2.5 小孔和缝隙流量,液压传动中常利用液体流经阀的小孔或缝隙来控制流量和压力，以达到调速和调压的目的,当小孔的通流长
9、度l和孔径d之比，即长径比l/d=0.5时，称为薄壁小孔；当0.54时，称为细长孔；,孔的类型：,薄壁孔由于流程很短、流量稳定，宜做节流器用。但薄壁孔加工困难，实际应用较多的是短孔。,1.小孔流量,1）通用公式：q=kApm,式中 A、p 小孔的过流断面面积和两端压力差；k由孔的形状、尺寸和液体性质决定的系数；m由孔的长径比决定，薄壁孔为0.5,细长孔为1。,2强调：上式常用分析小孔的流量压力特性之用,2.缝隙流量,1）平板缝隙：,2）环缝隙(1)同心圆环缝隙：(2)偏心圆环缝隙：,式中：-内外圆同心时的缝隙厚度；-相对偏心率即e/,式中，第一项为压差流动，第二项为剪切流动；当平板移动方向和压
10、差方向相同时取“+”，相反时取“-”,分析：当=0时，它就是同心圆环缝隙；当=1时，其压差流量为同心圆环缝隙的2.5倍,2.6 液压冲击及气穴现象,1.液压冲击,1）定义：在液压系统中，因某种原因造成液体压力在一瞬间突然升高时，会产生一个很高的压力峰值，这种现象称为,2）类型（1）管路阀门突然关闭时的液压冲击（2）运动部件制动时产生的液压冲击,3）减小液压冲击的措施,延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间，可采用换向时间可调的换向阀；,限制管路流速及运动部件的速度，一般在液压系统中将管路流速控制在44.5m/s以内；,适当增大管径，不仅降低流速，而且减少压力冲击波传播速度；,尽量缩短管道长度，可
11、减少压力波的传播时间；,用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，以吸收冲击的能量；也可以在容易出现液压冲击的地方，安装限制压力升高的安全阀,2.气穴现象,1）定义：在液压系统中，如果某点出的压力低于液压油所在温度下的空气分离压时，原先溶解在液体中得空气就会分离出来，使液体中迅速出现大量气泡，这种现象称之为气穴。,2）产生原因、部位及危害 气穴现象多发生在阀门和泵的吸油口：通流截面较小、泵的安装高度太大、吸油口过滤器和管路阻力、油液粘度等。危害：高温高压、冲击、振动噪声、气蚀,3）减小措施,减小阀孔或其它元件通道前后的压力降；尽量降低泵的吸有高度，采用内径较大的吸油管并少用弯头，吸油端的过滤器容量要大；各元件密封处可靠，以防空气进入；对易产生气蚀的元件要增大其机械强度,粘温图,
