液压传动工作介质的选用

1、液体的流动状态
19世纪末，雷诺首先通过试验观察了水在圆管 内的流动情况，发现液体有两种流动状态：层流和 紊流。
2.4.1液体的流动状态
1.层流和紊流 层流和紊流是两种不 同性质的流态。层流时， 液体流速较低，质点受黏 性制约，不能随意运动， 黏性力起主导作用；紊流 时液体流速较高，黏性的 制约作用减弱，惯性力其
动力黏度μ
在流体中取两面积各为1m2，相距
1m，相对移动速度为1m/s时所产生的阻
力称为动力粘度。单位Pa.s（帕.秒）。过
去使用的动力粘度单位为泊或厘泊。
1、液压油的物理性质

1、液压油的物理性质
相对黏度
相对黏度又称为条件黏度，是液体 黏度与水的黏度比较的相对值所表示的 黏度。因测定的方法不同，各国采用的 相对黏度也不同，中国、德国和俄罗斯 用恩式黏度（°E），英国采用雷式黏度 （R1S），美国采用赛式黏度（SUS）， 法国采用巴氏黏度（°B）。
3.1 基本概念
1）理想液体 既具有黏性又可压缩的液体称为实际液 体。理想液体就是指没有黏性、不可压缩 的液体。 2）恒定流量 液体流动时，液体中任意点处的压力、 流速和密度都不随时间而变化，称为恒定 流动。反之，流体的运动参数中，只要有 一个运动参数随时间而变化，液体的运动 就是非定常流动或非恒定流动。
四、液压冲击与气穴现象
4、液压冲击与气穴现象
1、 液压冲击 在液压系统中由于某种原因，液体压 力在一瞬间会突然升高,产生很高的压力 峰值,这种现象称为液压冲击。 液压冲击产生的压力峰值往往比正 常工作压力高好几倍，且常伴有噪声和 振动，从而损坏液压元件、密封装置、 管件等。
4、 液压冲击与气穴现象
3.1 基本概念

4、流量连续性方程
4、 流量连续性方程
【例】 某液压系统，两液压缸串联， 缸1的活塞是主运动，缸2的活塞对外 克服负载（从动运动），如图所示。 已知小活塞大面积A1=14cm2，小活 塞大面积A2=40cm2，连接两液压缸 管路的流量 ，试求两液压缸运动速 度及速比。 说明：流速和通流截面的面积成反比
1.液压冲击的类型 （1）液流通道迅速关闭或液流迅速换向使液流 速度的大小或方向突然变化时，由于液流的惯 力引起的液压冲击。 （2）运动着的工作部件突然制动或换向时，因 工作部件的惯性引起的液压冲击。 （3）某些液压元件动作失灵或不灵敏，使系统 压力升高而引起的液压冲击。 2. 产生原因 (1)阀门突然关闭引起液压冲击。 (2)运动部件突然制动或换向时引起液压冲击。
1、液压油的物理性质
2.压缩性和热膨涨性 液体的压缩性是指液体受压力作用 后体积减小的性质。 液体的热膨胀性是指在液体因温度 升高而体积增大的性质。
1、液压油的物理性质
3.液体的粘度 液体在外力作用下流动时，分子间 的内聚力会阻碍分子间的相对运动而产 生一种内摩擦力。这一特性称作液体的 粘性。粘性的大小用粘度表示，粘性是 液体重要的物理特性，也是选择液压油 的主要依据。粘性使流动液体内部各液 层间的速度不等。
主要作用。
1、液体的流动状态
雷诺数
2、沿程压力损失
液体在直管中流动时的压力损失是由液体流动时的摩擦引起 的，称之为沿程压力损失。它主要取决于管路的长度、内径、液 体的流速和粘度等。液体的流态不同，沿程压力损失也不同。液 体在圆管中层流流动在液压传动中最为常见，因此，在设计液压 系统时，常希望管道中的液流保持层流流动的状态。液体在等径 直管中流动时多数情况下为层流。
1、液压油的物理性质
几种国产液压油的黏温特性曲线如图所示。
1、液压油的物理性质
4.其他性质 （1）闪点和燃点 （2）流动点和凝点 (3) 酸值 （4）腐蚀 （5）化学稳定性和热稳定性
2、液压油的种类与使用方法
略
3、液压油的污染与防治措施
液压油是否清洁，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。
3、液压油的污染与防治措施
3.防止污染的措施 为防止油液污染，在实际工作中应采 取如下措施：
（1）使液压油在使用前保持清洁。 (2)使液压系统在装配后、运转前保持清洁。 (3)使液压油在工作中保持清洁。 (4)采用合适的滤油器。 (5)定期更换液压油。 (6)控制液压油的工作温度。
二、 液压传动中的压力和流量
3、液压油的污染与防治措施
2.油液污染的危害 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， 使液压元件寿命缩短。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里，会 使元件的滑动部分磨损加剧，并可能堵塞 液压元件里的节流孔、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 它加速氧化变质，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。
1、液压油的物理性质
3.液体的粘度 油液的黏度直接影响液压系统的正 常工作、效率和灵敏性，在机械系统中 所用的油液主要是根据黏度来选择的。
1、液压油的物理性质
3.液体的粘度 黏度的表示方法有三种，即动力黏 度、运动黏度和相对黏度。 1）动力黏度 2）运动黏度 3）相对黏度
绝对黏度
1、液压油的物理性质
5、 伯努利方程
能量守恒是自然界的客观规律，流 动液体也遵守能量守恒定律，这个规律 是用伯努利方程的数学形式来表达的。 伯努利方程是一个能量方程。
5、 伯努利方程

上式适用的条件如下。 （1）稳定流动的不可压缩液体，即密度为 常数。 （2）液体所受质量力只有重力，忽略惯性 力的影响。 （3）所选择的两个通流截面必须在同一个 连续流动的流场中是渐变流（即流线近于平 行线，有效截面近于平面）。而不考虑两截 面间的流动状况 （4）流体为理想流体。
3、局部压力损失
局部压力损失是液体流经阀口、弯 管、通流截面变化等时，产生的能量损 失称为局部压力损失。液流通过这些地 方时，由于液流方向和速度均发生变化， 形成旋涡（见图2.18），使液体的质点间 相互撞击和摩擦，从而产生较大的能量 损耗。
5、管路压力总损失
液压系统中管路通常由若干段管道 串联而成。其中每一段又串联一些诸如 弯头、控制阀、管接头等形成局部阻力 的装置，因此管路系统总的压力损失等 于所有直管中的沿程压力损失及所有局 部压力损失Σ 之和。
1、液体静压力及其特性

静压力特性
1、液体静压力垂直于承压面，其方向和 该面的法线方向一致。 2、静止液体内任一点所受的压力在各个 方向上都相等，如果某一点受到的压力 在某个方向上不相等，那么液体就会流 动。
2、静力学基本方程

3、压力的表示方法
液压系统中的压力就是指压强，液 体压力通常有绝对压力、相对压力(表压 力)、真空度三种表示方法。
4 、 帕斯卡原理
如果垂直液压缸的活塞上没有负载，即F1=0， 则当略去活塞重量及其他阻力时，不论怎样推动 水平液压缸的活塞也不能在液体中形成压力。这 说明液压系统中的压力是由外界负载决定的，这 是液压传动的一个基本概念。
三、液体动力学基础
3、 液体动力学基础
在液压传动系统中，液压油总是在 不断的流动中，因此要研究液体在外力 作用下的运动规律及作用在流体上的力 及这些力和流体运动特性之间的关系。
盛放在密闭容器内的液体，其外 加压力P0发生变化时，只要液体仍保持 其原来的静止状态不变，液体中任意 一点的压力均将发生同样大小的变化。 这就是帕斯卡原理，或称静压传递原 理。帕斯卡原理是液压传动的一个基 本原理。
裂桶实验
帕斯卡在1648年表演了 一个著名的实验：他用一个 密闭的装满水的桶，在桶盖 上插入一根细长的管子，从 楼房的阳台上向细管子里灌 水。结果只用了几杯水，就 把桶压裂了，桶里的水就从 裂缝中流了出来。 这就是著名的帕斯卡裂 桶实验。
项目二 液压传动工作介质选用
【本章要点】 能正确选择、使用液压油。 能计算液压系统的压力损失的大小。 【知识目标】 掌握液压油的物理性质和选用原则。 掌握液体静力学基础知识。 掌握液体动力学基础知识。 了解液压冲击与气穴现象。

主要内容

任务一：选用液压油 任务二：液压传动中的压力和流量
6、流动液体的压力和流量损失
液体在管路中流动时会产生能量损 失，即压力损失。这种能量损失转变为 热量，使液压系统温度升高，泄漏量增 加，效率下降和液压系统性能变坏。 在液压技术中，研究阻力的目的是： ①为了正确计算液压系统中的阻力；② 为了找出减少流动阻力的途径；③为了 利用阻力所形成的压差 p来控制某些液压 元件的动作。
油液黏度与压力和温度的关系
油液的黏度随压力和温度的变化有所不 同，随着压力的增大，分子间距离将减小， 内摩擦力增大，因此黏度会随之增大。 油液的黏度对温度的变化十分敏感，当 油液的温度升高时，其黏度显著降低。油 液黏度随温度变化的性质叫做黏温特性。 油液黏度的变化直接影响液压系统的工作 性能和泄漏量。
减少压力损失的措施：
减少流速、缩短管路长度、减少管路 的突变，提高管壁加工质量等，都可以使 压力损失减少。在这些因素中，流速的影 响最大，特别是局部压力损失与速度的平 方成比例关系。故在液压传动系统中，管 路的流速不应过高。但流速过低，又会使 管路及阀类元件的尺寸加大，造成成本增 高，有时在结构上也不允许。
5、 伯努利方程

5、 伯努利方程
对伯努利方程可作如下的理解。 （1）伯努利方程式是一个能量方程式，它表明在空 间各相应通流断面处流通液体的能量守恒规律。 （2）理想液体的伯努利方程只适用于重力作用下的 理想液体作恒定流动的情况。 （3）任一微小流束都对应一个确定的伯努利方程式， 即对于不同的微小流束，它们的常量值不同。 伯努利方程的物理意义为：在密封管道内作定常流 动的理想液体在任意一个通流断面上具有三种形成 的能量，即压力能、势能和动能。三种能量的总合 是一个恒定的常量，而且三种能量之间是可以相互 转换的，即在不同的通流断面上，同一种能量的值 会是不同的，但各断面上的总能量值都是相同的。
1、液压油的物理性质
1.油液的密度 液体单位体积内的质量称为密度，通常 用 “������”表示，单位为kg/m3。 ������ =m/v 式中：m——液体质量，kg； v——液体体积，m3 。
我国采用油温为20°时的油压密度为液压 油的标准密度，工程机械常用的液压油密度为 ρ20 =880Kg/M3。

任务三：液压冲击和气穴现象
一、液压油
液压油是液压系统的工作介质，其主 要作用是完成能量的转换和传递，还兼有 润滑、密封、冷却、防锈等功能，因此液 压油的质量（物理、化学性能）的优劣， 尤其是力学性能对液压系统的工作的影响 很大。所以，在研பைடு நூலகம்液压系统之前，必须 对所用的液压油的性能进行深入了解，以 便进一步理解液压传动的基本原理。
3、 压力的表示方法
以绝对零压力为基准所表示的压力称 之为绝对压力；以当地大气压为基准所表 示的压力为相对压力。绝大多数测压仪表 因其外部均受大气压力作用，所以仪表指 示的压力为相对压力，故相对压力又称表 压力。 (1)绝对压力＝大气压力+相对压力 (2)真空度＝大气压力-绝对压力
4、液压传动的基本原理 ----帕斯卡原理
1、液压油的物理性质
恩式黏度
恩式黏度用恩式黏度计测定，即将 200ml被测液体装入底部有Ф2.8mm的小 孔的容器中，在某一特定温度下，测定 液体在自重作用下流过小孔所需要的时 间t1，和同体积的蒸馏水在20°C时流过 同一小孔所需要的时间t2之比值，便是该 液体在该温度下的恩式黏度。
1、液压油的物理性质
3、液压油的污染与防治措施
1.液压油被污染的原因 液压油被污染的原因主要有以下几方面。 (1)液压系统的管道及液压元件内的型砂、切屑、 磨料、焊渣、锈片、灰尘等污垢在系统使用前冲 洗时未被洗干净，在液压系统工作时，这些污垢 就进入到液压油里。 (2)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 液压油里。另外在检修时，稍不注意也会使灰尘、 棉绒等进入液压油里。 (3)液压系统本身也不断地产生污垢，而直接进入 液压油里，如金属和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。