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1、液液 压压 传传 动动黄黄 朗朗 宁宁本章介绍本章介绍本章介绍本章介绍:1 1 1 1、液压油液的特性、液压油液的特性、液压油液的特性、液压油液的特性2 2 2 2、管路压力损失、管路压力损失、管路压力损失、管路压力损失 3 3 3 3、液压冲击和气穴现象、液压冲击和气穴现象、液压冲击和气穴现象、液压冲击和气穴现象 第二章第二章液液压压油油液压介质要完成的功能有：(1)传递能量和信号；(2)润滑液压元件，减少摩擦和磨损；(3)散热；(4)防止锈蚀；(5)密封液压元件对偶摩擦副中的间隙；(6)传输、分离和沉淀非可溶性污染物；(7)为元件和系统失效提供诊断信息;液压油液在液压系统中不仅是传递动力和
2、信号的工作介质，同时，还起到润滑、冷却和防锈的作用。第一节第一节第一节第一节 液压油液的特性液压油液的特性液压油液的特性液压油液的特性一、液压油液的特性一、液压油液的特性 液压系统中使用的液压油液的种类如表所示。工业液压油液石油型机械油汽轮机油普通液压油 专液 用压 油抗磨液压油 低温液压油液压导轨油 高粘度指数液压油其他专用液压油难燃型乳化型水包油乳化液油包水乳化液 合 成型水-乙二醇液磷酸脂液 其他为了改善液压油液的性能，往往在油液中加入各种各样的添添加剂加剂。添加剂有两类：一类是改改善善油油液液化化学学性性能能的，如抗氧化剂、防腐剂、防锈剂等，另一类是改改善善油油液液物物理理性性能能的，
3、如增粘剂、抗泡剂、抗磨剂等。二、液压油液的物理性质二、液压油液的物理性质 (一一)密度密度：单位体积液体的质量称为液体的密度。体积为V、质量为m的液体的密度为m/V（1-1）矿物型液压油的密度随温度和压力而变化的，但其变动值很小，可认为其为常数，一般矿物油系液压油在20时密度约为850900kg/m3左右(二二)可压缩性可压缩性 压力为p0、体积为v0的液体，如压力增大p时，体积减小V，可用体积压缩系数，即单位压力变化下的体积相对变化量来表示。可压缩性由于压力增大时液体的体积成小，因此上式右边须加一负号，以使成为正值。液体体积压缩系数的倒数，称为体积弹性模量K，简称体积模量。k=1/液压油液的
4、体积模量与温度、压力有关：温度增大时，k值减小，在液压油液正常的工作范围内，k值会有5一25的变化，压力增大时，k值增大，但这种变化不呈线性关系当p3MPa时，K值基本上不再增大。液压油液中如混有气泡时，k值将大大减小(二二)粘性粘性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一种内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。液体只有在流动(或有流动趋势)时才会呈现出粘性，静止液体是不呈现粘性的。实验测定指出，液体流动时相邻液层间的内摩擦力Ff与液层接触面积A、液层间的速度梯度dudy成正比，即Vzdzzvv+dvFf牛顿剪切实验牛顿剪切实验 由上可知，液体的粘度是指它在
5、单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。粘度是街量液体粘性的指标。这里的枯度()又称绝对枯度，或动力粘度，它的法定计量单位为Pas，以前沿用的单位为P（泊，dyne.sm2），1Pas10P1000cP(厘泊)。当油液在外力作用下发生流动时，由于油液分子与固体壁面之间的附着力和分子之间内聚力的作用，会导致油液分子间产生相对运动，从而在油液中产生内摩擦力。人们称油液在流动时产生内摩擦力的特性为粘性。从油液的粘性定义可知，油液只有在流动时才有粘性，静止状态则不显示粘性。油液粘性的大小可用粘度粘度来衡量。粘度是表征油液流粘度是表征油液流动时内摩擦力大小的系数。动时内摩擦力大小的系数。通常用粘度
6、单位表示粘度的大小，我国常用的粘度单位有三种。即：动力粘度、运动粘度和相对粘度。1、动力粘度、动力粘度：是用液体流动时所产生的内摩接力大小来表示的粘度。它的物理意义是：面积各为1cm2，相距为1cm的两层液体，以lcms的速度相对运动，此时所产生的内摩擦力，称为动力粕度，用表示。为动力粘度系数。动力粘度的单位在法定计量单位中，是用帕斯卡秒表示，简称为帕秒(Pas)。2、运动枯度、运动枯度：在相同温度下，液体的动力粘度与它的密度之比，称为运动粘度，用表示，即=/运动粘度具有速度的量纲而得名，它的物理含义不明确，主要是为了使用上的方便。因为在流体力学计算中，、总是以/形式出现的。在工程上，的法定计
7、量单位是米2秒(m2s)，或毫米2秒(mm2s)。3、相对粘度、相对粘度(恩氏粘度恩氏粘度)：用恩氏粘度计进行测量，故称恩氏粘度 恩氏粘度的测定方法是：特被测的油放在一个特制的容器里(恩氏粘度计)，加热至tC后，由容器底部一个28mm的孔流出，测量出200cm3体积的油液流尽所需时间t油，与流出同样体积的20C的蒸馏水所需时间t水相比，比值就是该油在温度20C时的恩氏粘度，用符号Et表示。Et=t油/t水式中：t油200cm3被测油液流过恩氏粘度计小孔所需要的时间(s)；t水200cm3蒸馏水，在20 C温度下流过恩氏粘度计小孔所需的时间(s)。恩氏粘度与运动粘度间的换算关系式为（三）温度和压
8、力对液压油粘度的影响（三）温度和压力对液压油粘度的影响 1 1、温度影响温度影响：油液粘度的变化是受温度和压力影响的。当温度升高时，油的粘度下降。油液粘度的变化直接影响液压系统的性能和泄漏量，因此希望粘度随温度的变化越小越好粘度随温度的变化越小越好。油液粘度随温度的变化关系称为油液的粘温特性。油液粘度随温度变化越小，则粘温特性越好。不同种类的液压油，它的粘度随温度变化的规律也不相同，粘温图表示液压泊粘度随温度变化的关系。2 2、压力影响、压力影响：压力越高，分子问的距离越小，因此粘度变大。绝大部分液体的粘度都随压力的增高而增大，但在压力低于5MPa时，其粘度增大的不多，可忽略不计；高压时，液压
9、油的粘度急剧增大。三、选用的液压油应满足的基本要求三、选用的液压油应满足的基本要求粘温性能应在使用的温度范围内，油液粘度随温度的变化应比较小。一般液压系统 所选用的液压油，其 运动粘度大多为（1368 cSt）（40下）或25.8。具有良好的润滑性能。工作油液不仅是传递能量的介质，也是相对运动零件之间的润滑剂，油液应当能在零件的滑动表面上形成强度较高的油膜，以便形成液体润滑，避免干摩擦。质地应当纯净，不含有各种杂质。如果含有酸碱，会使机件和密封装置受腐蚀，如含有机械杂质，容易使油路堵塞。如果含有挥发性物质，在长期使用后就会使泊液变稠，同时容易在油液中产生气泡。不易氧化。油液在使用过程中，由于温
10、度升高可能氧化而产生胶质和沥青质，使油液变质，同时这些物质容易使油路堵塞以及附着在相对运动机体表面上而影响工作。在需要防火的地方，油液的闪点要高，在气候寒冷的条件下工作时，凝固点要佩。在油液中如加入水分会使油液乳化，降低油的润滑性能，增加油的酸值，缩短油的使用寿命。油液在使用中产生泡沫，以致在系统中引起断泊或空穴现象，影响系统的正常工作。因此油液要具有良好的抗乳化性和抗泡沫性。具有较好的相容性，即对密封件、软管和涂料等有良好的相容性第二节第二节管路压力损失管路压力损失 1 1、液阻、液阻 实际液体具有粘性，在管道中流动就会产生阻力，这种阻力称为液阻。2 2、压力损失、压力损失 液体在管道中流动
11、时就必须多消耗一些能量来克服前进路上的阻力损失。这种能量消耗称为压力损失。3 3、压力损失的形式、压力损失的形式 1）沿程压力损失：沿程压力损失：液体在直管中流动时，由于液体具有粘性，因液体各质点的运动速度不同。液体分子间存在内摩擦力的作用，液体与管壁间也产生摩擦，由于摩擦阻力的存在，液体流动必须克服摩擦力的阻碍，因此消耗了一部分能量，这是沿程压力损失沿程压力损失。2）局部压力损失：局部压力损失：液体在管道中流动时，还会遇到管道的弯曲、直径突然扩大或缩小、管道分支、小孔、阀口等局部装置，液体流经这些局部地区时就会产生撞击，速度突然变化而产生附加摩擦，流向改变形成旋涡等，因此要消耗一部分能量，这
12、是局部压力损失局部压力损失。液体在管道中流动时的压力损失，就表现为沿程压力损失和局部压力损失这两种形式减少压力损失的常见措施：减少压力损失的常见措施：尽量缩短管道长度，减少管道弯曲和截面的突然变化 管道内壁力求光滑。选用的液压油粘度要适当。管道应有足够大的通流面积并将液流的速度限制在适当范围内。第三节第三节液压冲击与气穴现象液压冲击与气穴现象一、液压冲击一、液压冲击 1 1、液压冲击：、液压冲击：在液压系统中，由于某种原因而引起油液的压力在瞬间急剧升高，形成较大的压力峰值，这种现象叫做液压冲击。2 2、产生液压冲击的原因、产生液压冲击的原因 产生液压冲击的原因主要有以下几方面：液压冲击多发生在
13、液流突然停止运动的时候，例如迅速关闭阀门，液体的流动速度突然阵为零，这时液体受到挤压，使液体的动能转换为液体的压力能，于是液体的压力急剧升高，而引起液压冲击。在液压系统中，高速运动的工作部件的惯性力也会引起压力冲击，如工作部件换向或制动时，常在油液从液压缸排出的排油管路上由一个控制阀关闭油路，这时油液不能再从油缸中排出，但是运动部件因惯性的作用还不能立即停止运动，这样也会引起液压缸和管路中的油压急剧升高而产生液压冲击。由于液压系统中某些元件反映动作不够灵敏，也会造成液压冲击。例如，溢流阀在超压时不能迅速打开，形成压力的超量调；限压式变量液压泵在油压升高时不能及时减少输油量等都会造成液压冲击。3
14、 3、液压冲击的危害、液压冲击的危害 产生液压冲击时，系统的瞬时压力峰值有时比正常工作压力高好几倍，因此引起设备振动和噪声，影确系统正常工作；液压冲击还会损坏液压元件、密封装置，甚至使管子爆裂；由于压力增简，系统中的某些元件(如顺序阀和压力继电器等)也可能产生误动作，因而造成工作中的事故。4 4、减少和防止液压冲击的措施、减少和防止液压冲击的措施 是避免液流速度的急剧变化。常用的具体办法有：缓慢开、关阀门，减少冲击波的强度。限制管路中波流的流速。在液压元件中设置液压缓冲装置，如液动换向阀的节流元件和液压缸的缓冲装置等。在管路中容易发生液压冲击的地方设置蓄能器，以减小冲击波传播的距离。二、气穴现
15、象二、气穴现象 1 1、气穴、气穴 油液中能溶解的空气量比水中能溶解的要多。大气压下正常溶解于油液中的空气，当压力低于大气压时，就成为过饱和状态。如果压力继续降低到某一值，过饱和的空气将从油液中迅速分离析出而产生气泡。此外当油液中其一点处的压力低于当时温度下的蒸气压力时，油液将沸腾气化，也在油液中形成气泡。上述两种情况都会使气泡混杂在液体中，产生气穴，原来充满在管道或元件中的油液成为不连续状态，这种现象称为气穴现象。2 2、气蚀、气蚀 当气泡随着液流进入高压区时，在高压作用下迅速破裂或急剧缩小，又凝结成液体，原来气泡所占据的空间形成了局部真空，周围液体质点以极高速度来填补这一空间，质点相互碰撞
16、而产生局部高压，形成液压冲击。如果这个局部液压冲击作用在零件的金属表面上，使金屑表面产生腐蚀。这种因空穴产生的腐蚀则称为气蚀。气穴现象举例气穴现象举例 1）、节流口处的空穴现象2）、液压泵的空穴现象 3、气穴现象的危害？气穴现象的危害？如果在液流中产生了空穴现象 1）会使系统中的局部压力猛烈升高，引起噪声和振动 2）气泡中有氧气，在高温、高压和氧化的作用下就会产生气蚀，使零件表面受到腐蚀，甚至造成元件失灵。3）在液压泵部分发生空穴现象时，除了会产生噪声和振动外，还会由于液体的连续性被破坏，降低吸油能力，以致造成流量和压力的波动，使液压泵零件承受冲击载荷，降低液压泵的使用寿命。4 4、防止气穴现象的措施、防止气穴现象的措施 要想完全消除气穴现象是十分因难的，但可尽力加以防止，其主要措施有下面几点：保持液压系统中的油压高于空气分离的压力。对于管道来说，要求油管要有足够的管径，并尽量避免有狭窄处或急剧转弯处。对于液压泵，离油面的高度不得过高，以保证液压泵吸油管路中各处的油压都不低于空气分离压力。降低液体中气体的含量，例如管路的密封要好，不要漏气，以防空气侵入。对液压元件应选用抗腐蚀能力较强的金属材料，并进行合理的结构设计，适当增加零件的机械强度，减小表面粗糙度，以提高液压元件的抗气蚀能力。