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1、（一）操 作 方 法液压与气压传动液压与气压传动第第2 2章章 液压流体力学基础液压流体力学基础之工作介质之工作介质2.1 流体力学流体力学 流体力学的研究对象是流体，研究流体的宏观运动、流体力学的研究对象是流体，研究流体的宏观运动、流体力学的研究对象是流体，研究流体的宏观运动、流体力学的研究对象是流体，研究流体的宏观运动、平衡规律及流体与固体的相互作用等。平衡规律及流体与固体的相互作用等。平衡规律及流体与固体的相互作用等。平衡规律及流体与固体的相互作用等。2因此本章在叙述这些基本方程时以液体为主要研究对象。因此本章在叙述这些基本方程时以液体为主要研究对象。因此本章在叙述这些基本方程时以液体为
2、主要研究对象。因此本章在叙述这些基本方程时以液体为主要研究对象。流体的连续性方程、伯努利方程和动量方程是流体运动学和流体动力学的三个基流体的连续性方程、伯努利方程和动量方程是流体运动学和流体动力学的三个基流体的连续性方程、伯努利方程和动量方程是流体运动学和流体动力学的三个基流体的连续性方程、伯努利方程和动量方程是流体运动学和流体动力学的三个基本方程。本方程。本方程。本方程。当气体流速比较低（当气体流速比较低（当气体流速比较低（当气体流速比较低（v v5m/s5m/s）时，气体和液体的这三个基本方程完全相同。）时，气体和液体的这三个基本方程完全相同。）时，气体和液体的这三个基本方程完全相同。）时
3、，气体和液体的这三个基本方程完全相同。连续性，不抗拉性，易流性，均质性。液体所具有的特性：液体是一种连续介质，几乎不能抵抗任何拉力而只能承受较大的压应力，不能抵抗剪切变形而只能对变形速度呈现阻力，而且不管作用的剪力怎样微小，液体总会发生连续的变形，这就是液体的易流性，它使得液体本身不能保持一定的形状，只能呈现所处容器的形状。液体的密度是均匀的，物理特性是相同的。工作介质在液压系统中的主要作用：传递运动与动力润滑冷却工作介质种类主要有：石油基液压油、高水基液压液等。液压油的主要物理性质一、液体的密度二、液体的可压缩三、液体的粘性四、其他性质一、液体的密度，一、液体的密度，密度为单位体积液体的质量
4、：密度为单位体积液体的质量：=m/v 单位：单位：kg/m3矿物油型液压油的密度随温度的上升而有所减小，随压力的矿物油型液压油的密度随温度的上升而有所减小，随压力的提高而稍有增加，但变动值很小，可以认为是常值。提高而稍有增加，但变动值很小，可以认为是常值。我国采用我国采用20C时的密度为油液的标准密度，以时的密度为油液的标准密度，以20表示。表示。石油基液压油的密度：石油基液压油的密度：0.85-0.875*103（kg/m3）抗燃液压液的密度：抗燃液压液的密度：0.93-1.15*103（kg/m3）。）。二、液体的可压缩液体体积随压力的变化而变化。在一定温度下，每增加一个液体体积随压力的变
5、化而变化。在一定温度下，每增加一个单位压力，液体体积的相对变化值，称为液体的压缩性。单位压力，液体体积的相对变化值，称为液体的压缩性。液体体积压缩系数的倒数称为体积弹性模量液体体积压缩系数的倒数称为体积弹性模量K，K=1/k。不同的液体，不同的液体，K 值越大的液体在受到相同的增压时，体积值越大的液体在受到相同的增压时，体积变化的越小，即抵抗体积变化的能力。变化的越小，即抵抗体积变化的能力。液体的可压缩性可用体积压缩系数液体的可压缩性可用体积压缩系数k k即：单位压力变化下的体积相对变化量来表示即：单位压力变化下的体积相对变化量来表示 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
6、下以及在研究系统动态性能时则不能忽略。混入液体的气体对液体的体积弹性模量影响很大。混入液体的气体对液体的体积弹性模量影响很大。但是在液体内游离气泡不可能完全避免，所以应采取措施尽量减少液压系统但是在液体内游离气泡不可能完全避免，所以应采取措施尽量减少液压系统工作介质中的游离空气的含量。工作介质中的游离空气的含量。三、液体的粘性 黏性是油液的基本属性，对液压元件的性能和系统的工作特性黏性是油液的基本属性，对液压元件的性能和系统的工作特性有极大影响。有极大影响。黏性也是选择液压用油的重要依据。黏性也是选择液压用油的重要依据。紧靠着下平板的液层速度为零紧靠着下平板的液层速度为零紧靠着上平板的液层速度
7、为紧靠着上平板的液层速度为u0中间各层液体的速度当层间距离中间各层液体的速度当层间距离h较小时，从上到下近似呈线较小时，从上到下近似呈线性递减规律分布。性递减规律分布。液体在外力作用下流动时，分子间内聚力的存在使其流动受到液体在外力作用下流动时，分子间内聚力的存在使其流动受到牵制从而沿其界面产生内摩擦力，这一特性称为液体的粘性。牵制从而沿其界面产生内摩擦力，这一特性称为液体的粘性。摩擦阻力是液体黏性的表现形式。摩擦阻力是液体黏性的表现形式。平行平板间连续流动的液体实验平行平板间连续流动的液体实验应用牛顿液体内摩擦定律：应用牛顿液体内摩擦定律：式中比例系数式中比例系数称为粘性系数或动力粘度称为粘
8、性系数或动力粘度。黏性是液体固有的物理特性，但是液体只有在流动黏性是液体固有的物理特性，但是液体只有在流动(或有或有流动趋势流动趋势)时才会呈现出黏性，静止的液体时才会呈现出黏性，静止的液体du/dy=0是不是不呈现黏性的呈现黏性的。实验测定表明，流动液体相邻液层间的内摩擦力与液层实验测定表明，流动液体相邻液层间的内摩擦力与液层接触面积接触面积A及液层之间的相对速度及液层之间的相对速度du成正比成正比,而与液层间的而与液层间的距离距离dy成反比。成反比。黏度可用动力黏度、运动黏度和相对黏度0E三种形式来量度。1、动力黏度：也称绝对黏度，动力粘度是表征流动液体内摩擦力大小的粘性系数。其量值等于液
9、体在以单位速度梯度流动时，单位面积上的内摩擦力。2、运动黏度：油液的动力黏度与密度之比，即=/（m2/S）3、相对黏度：也称条件黏度，是使用特定的黏度计在规定条件下可直接测量的黏度。我国采用的相对黏度为恩氏黏度。黏性的度量：粘度黏性的度量：粘度 其中运动粘度常用于液压油牌号标注。如：L-HH 46#:L表示液压油类别 HM 表示抗磨液压油 46就是液压油的运动粘度值。粘度和压力的关系，即粘压特性：当 液体内P，分子间的距离缩小，内聚力增加，内摩擦力F，动力粘度值。油液的黏性与压力、温度的关系 粘度和温度的关系，即粘温特性：温度上升，粘度降低，磨损增加，效率降低。油液黏性对温度十分敏感。在高压时
10、，压力对黏性的影响表现尤为突出（32Mpa以上才考虑），而在中、低压时并不显著。当油液温度升高时，黏性下降，泄漏增大，温度下降，粘度增大，造成流动困难及泵转动不易等问题。粘度随温度的变化较小，即粘温特性较好。四、液体的其他性质润滑性质,防锈性,闪点、凝点,抗燃性、抗凝性、抗泡沫性,稳定性(如：热、氧化、水解、剪切）,相容性（如：金属、密封、涂料）等等，这些可通过添加剂来控制。良好的黏温特性及适宜的黏度良好的润滑性能空气分离压、饱和蒸汽压低闪点、燃点高；凝点低化学稳定性好，即对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性，在高温下与空气长时间接触以及高速通过缝隙后仍能保持原有的化学成分不变。良好的防腐蚀性，不腐蚀金属及密封材料。对人体无害，质地纯净。液压系统对液压油的要求：