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1、第二章液压传动介质本讲稿第一页，共二十页1.1.液体的密度液体的密度 密度：密度：=m/v kg/m3 密度随着温度或压力的变化而变化，密度随着温度或压力的变化而变化，P，稍有稍有 T，但变化不大，通常忽略，一般取但变化不大，通常忽略，一般取900kg/m3。单位体积内液体的质量单位体积内液体的质量2.1.1液压油的主要物理性质液压油的主要物理性质本讲稿第二页，共二十页2.2.液体的可液体的可压缩性性液体的体积压缩系数液体的体积压缩系数o定义：体积为定义：体积为v的液体，当压力增大的液体，当压力增大p时，体积减时，体积减小小v，则液体在，则液体在单位压力变化下体积的相对变化单位压力变化下体积的
2、相对变化量量，为压缩系数。，为压缩系数。o公式公式k=-v/（p.v）k=（57）10-10 m2/No物理意义：单位压力所引起液体体积的变化。物理意义：单位压力所引起液体体积的变化。P，v 故为保证故为保证k为正值，式中须加负号为正值，式中须加负号液体受压力作用而发生体液体受压力作用而发生体积缩小的性质积缩小的性质本讲稿第三页，共二十页p 工程上常用液体体积弹性模数工程上常用液体体积弹性模数K K来表示其可压来表示其可压缩性，取缩性，取 K=1/k K=1/k。p物理意义：表示单位体积相对变化量所需要的压力增物理意义：表示单位体积相对变化量所需要的压力增量，也即液体抵抗压缩能力的大小。量，也
3、即液体抵抗压缩能力的大小。p 一般认为油液不可压缩（因压缩性很小）一般认为油液不可压缩（因压缩性很小）液体体积弹性模数液体体积弹性模数一般矿物油的体积弹性模量为：一般矿物油的体积弹性模量为：K=K=（1.41.91.41.9）10103 3MpaMpa可压缩性是钢的可压缩性是钢的100150100150倍。倍。本讲稿第四页，共二十页含气量含气量对压缩性的影响性的影响 一般情况下，油的可压缩性对液压系统性能影响不大，但一般情况下，油的可压缩性对液压系统性能影响不大，但在高压情况下以及在研究系统动态性能时则不能忽略。在高压情况下以及在研究系统动态性能时则不能忽略。由于空由于空气的可压缩性很大，且随
4、工作压力的改变而大幅度变化，气的可压缩性很大，且随工作压力的改变而大幅度变化，所以游离空气对当量体积弹性模量影响很大。所以游离空气对当量体积弹性模量影响很大。实际使用中，由于液体中不可避免地混入空气，其抗压实际使用中，由于液体中不可避免地混入空气，其抗压缩能力显著降低，会影响液压系统的工作性能。造成系统不缩能力显著降低，会影响液压系统的工作性能。造成系统不稳定，噪声大。稳定，噪声大。本讲稿第五页，共二十页3.3.粘性的物理本粘性的物理本质 液体静止时，液体静止时，du/dy=0 静止液体不呈现粘性静止液体不呈现粘性液体抵抗剪切变形的能力液体抵抗剪切变形的能力1.粘性的概念粘性的概念2.牛顿内摩
5、擦定律牛顿内摩擦定律3.粘性的物理本质粘性的物理本质液体流动时，分子之间产生液体流动时，分子之间产生内摩擦力内摩擦力的性质。的性质。速度梯度：在垂直速度方向速度梯度：在垂直速度方向上的速度变化率。上的速度变化率。本讲稿第六页，共二十页粘性的度量粘性的度量-粘度粘度（1 1）动力粘度）动力粘度 （2 2）运动粘度）运动粘度 （3 3）相对粘度）相对粘度0 0E Et t 粘度是表示粘性大小的物理量。流体抵抗粘度是表示粘性大小的物理量。流体抵抗剪切变形能力的度量，粘度越大，这种能剪切变形能力的度量，粘度越大，这种能力越强。力越强。粘度概念粘度概念表表示示方方法法本讲稿第七页，共二十页公式公式:=F
6、/A=du/dy:=F/A=du/dy（N/mN/m）=dy/du =dy/du（Ns/mNs/m）物理意义：液体在单位速度梯度下流动时，接触液层间物理意义：液体在单位速度梯度下流动时，接触液层间单位面积上内摩擦力。单位面积上内摩擦力。单位：国际单位（单位：国际单位（SISI制）中：制）中：帕帕秒（秒（PaSPaS）或牛顿）或牛顿秒秒/米米2 2（NS/mNS/m）；）；（1 1）动力粘度）动力粘度本讲稿第八页，共二十页o动力粘度与液体密度之比值动力粘度与液体密度之比值 公式：公式：=/（单位：（单位：m/s）o物理意义：无。物理意义：无。（只是因为（只是因为/在流体力学中经常出现在流体力学中
7、经常出现，因此用，因此用代替（代替（/）o单位说明单位说明 单位中只有长度和时间量纲，类似运动学量。单位中只有长度和时间量纲，类似运动学量。称运动粘度，常用于液压油牌号标注。称运动粘度，常用于液压油牌号标注。（2 2）运动粘度）运动粘度本讲稿第九页，共二十页液压油牌号标注：液压油牌号标注：老牌号老牌号2020号液压油，指这种油在号液压油，指这种油在50C50C 时的平均运动粘度为时的平均运动粘度为20 mm/s 20 mm/s。新牌号新牌号LHL32LHL32号液压油，指这种油在号液压油，指这种油在 40C40C时的平均运动粘度为时的平均运动粘度为32 mm/s 32 mm/s。我国机械油牌号
8、就是相应的运动粘度。我国机械油牌号就是相应的运动粘度。本讲稿第十页，共二十页 因因、不易直接测量，只用于理论计算，不易直接测量，只用于理论计算，相对粘度是相对值，无量纲。相对粘度是相对值，无量纲。工程上常用相对粘度：工程上常用相对粘度：恩氏度恩氏度0Et 中国、德国、前苏联等中国、德国、前苏联等 赛氏秒赛氏秒SSU 美国美国 雷氏秒雷氏秒Ra 英国英国 巴氏度巴氏度0B 法国法国 恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系 t=（7.310Et-6.31/0Et）10-6 (m/s)（3 3）相对粘度相对粘度（条件粘度）：（条件粘度）：本讲稿第十一页，共二十页 液体的粘度
9、对温度很敏感，温度略液体的粘度对温度很敏感，温度略，内聚力内聚力，粘度显著降低粘度显著降低。粘度与温度、压力的关系粘度与温度、压力的关系粘压特性粘压特性粘温特性粘温特性粘度随温度变化的关系叫粘度随温度变化的关系叫粘温特性粘温特性。粘度随温度的变化较小，即粘温特性较好。粘度随温度的变化较小，即粘温特性较好。随随p而而，压力较小时忽略，压力较小时忽略 本讲稿第十二页，共二十页液压油的粘性摩擦在管道中造成压力损失（能量损失），在液压油的粘性摩擦在管道中造成压力损失（能量损失），在液压阀中增加了阀芯运动的阻力。液压阀中增加了阀芯运动的阻力。粘度低时，增大泄漏，造成流量损失（能量损失）。粘度低时，增大泄
10、漏，造成流量损失（能量损失）。流体的粘性给液压系统流体的粘性给液压系统带来了什么影响？带来了什么影响？本讲稿第十三页，共二十页（1）合适的粘度和良好的粘温特性；）合适的粘度和良好的粘温特性；（2）良好的润滑性；）良好的润滑性；（3）对热、氧化水解都有良好稳定性，使用寿命长；）对热、氧化水解都有良好稳定性，使用寿命长；（4）抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好，腐蚀性小；）抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好，腐蚀性小；（5）比热和传热系数大，体积膨胀系数小，）比热和传热系数大，体积膨胀系数小，闪点闪点和和 燃点高，流动点和凝固点低。燃点高，流动点和凝固点低。（6）纯净度好，杂质少；）纯净度好，杂质少；（7）对
11、人体无害，对环境污染小，价格便宜。）对人体无害，对环境污染小，价格便宜。总之：粘度第一位总之：粘度第一位2.1.2 液压油的使用要求液压油的使用要求本讲稿第十四页，共二十页2.1.3 液压油的选择液压油的选择 p液压油类型：机械油、液压油类型：机械油、精密机床液压油、精密机床液压油、气轮机油气轮机油选选择择时时要要注注意意n液压系统的工作压力液压系统的工作压力 压力高，选用粘度较大的液压油。压力高，选用粘度较大的液压油。n环境温度环境温度 温度高，选用粘度较大的液压油。温度高，选用粘度较大的液压油。n运动速度运动速度 速度高，选用粘度较小的液压油。速度高，选用粘度较小的液压油。n液压泵的类型液
12、压泵的类型 各类型泵适用的粘度范围各类型泵适用的粘度范围本讲稿第十五页，共二十页2.2 液压油的污染与控制液压油的污染与控制一、污染物的种类及危害一、污染物的种类及危害水水空气空气微生物微生物固体颗粒固体颗粒溶剂、表面活性化合物溶剂、表面活性化合物不正当的热能、静电能、磁场能及放射能不正当的热能、静电能、磁场能及放射能本讲稿第十六页，共二十页二、污染的原因二、污染的原因 外界侵入外界侵入的污染物的污染物液压油液运输过程中带来的污染物液压油液运输过程中带来的污染物液压装置组装的残留物（液压装置组装的残留物（切屑、毛刺、型砂、磨粒、铁切屑、毛刺、型砂、磨粒、铁锈等锈等）从周围环境混入的污染物（从周
13、围环境混入的污染物（空气、尘埃、水滴等空气、尘埃、水滴等）工作过程中工作过程中产生的污染物产生的污染物液压装置中相对运动件磨损时产生的污染物液压装置中相对运动件磨损时产生的污染物（金属微粒、锈斑、涂料剥离片、密封材料剥离金属微粒、锈斑、涂料剥离片、密封材料剥离片片）液压油液物理化学性能变化时产生的污染物液压油液物理化学性能变化时产生的污染物（水分、气泡以及液压油液变质后的胶状生水分、气泡以及液压油液变质后的胶状生成物等）成物等）本讲稿第十七页，共二十页（1 1）对元件和系统进行清洗，清除在加工和组装过程）对元件和系统进行清洗，清除在加工和组装过程中残留的污染物。液压元件在加工的每道工序后都中残
14、留的污染物。液压元件在加工的每道工序后都应净化，装配后经严格的清洗。应净化，装配后经严格的清洗。（2 2）防止污染物从外界侵入。）防止污染物从外界侵入。（3 3）采用合适的过滤器。）采用合适的过滤器。（4 4）控制液压油液的温度。）控制液压油液的温度。（5 5）定期检查和更换液压油液。）定期检查和更换液压油液。三、油压油液的污染控制三、油压油液的污染控制本讲稿第十八页，共二十页提问作业提问作业1 1、粘性是如何产生的？静止的液体有无粘性？、粘性是如何产生的？静止的液体有无粘性？2 2、液压油的动力粘度如何表达？、液压油的动力粘度如何表达？3 3、给你一杯液压油，如何测量它的粘度？、给你一杯液压油，如何测量它的粘度？本讲稿第十九页，共二十页本讲稿第二十页，共二十页