第2章液压传动基础知识

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1、第2章 液压传动 基础知识通过本章的学习使同学们了解液体的基本物理性质，掌握液体的静力学、运动学和动力学规律，为液压系统的设计打下坚实的基础。流体力学与流体传动知识第2章 液压传动基础知识l 主要内容简介：主要内容简介：液体基本物理性质，液体的静力学、运动学和动力学规律。l 教学目标：教学目标：l1.了解液体的基本物理性质；l 2.掌握液压油选用原则及其污染控制方法；l 3.掌握液体的静力学、运动学和动力学相关概念及规律并能灵活加以应用。l 4.掌握液体在管路中流动特点及流动损失计算；l 5.掌握液压冲击及空穴现象产生的原因及其避免措施。l 教学方法：教学方法：讲授法，讨论法。流体力学与流体传

2、动知识第2章 液压传动基础知识第1节 液压传动的工作介质l工作介质的作用：传递动力与信号、润滑、冷却及防锈。l1、密度l=m/V (2-1)l特点 ： 随T 、p的变化而变化 。l在计算时，通常取15时的液压油密度=900 kg/m3。流体力学与流体传动知识第2章 液压传动基础知识第1节 液压传动的工作介质l2、可压缩性l 定义：液体受压力作用而发生体积减小的性质。l 表示方法：用体积压缩系数来表示，它是指液体在单位压力变化下的体积相对变化量，即：流体力学与流体传动知识第2章 液压传动基础知识2）-（2 1 VVp加负号的目的是：使为正值。常用液压油的体积压缩系数=(57)10-10 m2/N

3、。体积压缩系数的倒数称为液体的体积弹性模量。各种工作介质的弹性模量见表2-1。第1节 液压传动的工作介质l3、粘性l（1）定义：液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力阻碍分子间的相对运动而产生内摩擦力的性质称为粘性。l粘性的特点：流动液体才呈现粘性；粘性越大，流动阻力越大。l（2）粘性的度量即表示方法l液体粘性的大小用粘度表示。常用的粘度有三种，即动力粘度、运动粘度和相对粘度。流体力学与流体传动知识第2章 液压传动基础知识第1节 液压传动的工作介质l 1） 动力粘度（又称绝对粘度）l 如图为图2-1液体粘性示意图。在所示装置中的动板带动下两板之间液体的流动特点：液体流动特点：液体流动时，由于它

4、和固体壁面间的附着力以及它的粘性，会使其内各液层间的速度大小不等。流体力学与流体传动知识第2章 液压传动基础知识动板定板图2-1 液体的粘性第1节 液压传动的工作介质l实际测定表明：液体流动时，相邻液层间的内摩擦力F与液层间的接触面积A和液层间相对运动的速度du成正比，而与液层间的距离dy成反比。即：流体力学与流体传动知识第2章 液压传动基础知识yuAFddf(2-4)若用单位面积上的摩擦力(切应力)来表示，则上式可以改写成yuAFdd/f(2-5)上式称为牛顿液体的内摩擦定律第1节 液压传动的工作介质l动力粘度的物理意义：当速度梯度等于1时，流动液体液层间单位面积上的内摩擦力。l单位：国际单

5、位制中为Ns/m2或Pas 。在厘米克秒制中其单位为P（泊）或cP厘泊。l由动力粘度的单位可以看出：它为动力学的量，因此称其为动力粘度。流体力学与流体传动知识第2章 液压传动基础知识第1节 液压传动的工作介质l2） 运动粘度l定义： 动力粘度和液体密度之比值称为运动粘度，用表示。即：l =/ (2-6)l特点：运动粘度没有明确的物理意义。l单位：国际单位制和我国法定计量单位为 m2/s。 在厘米克秒制中其单位为cm2/s，通常称为St（斯），工程常用cSt。l注意：工程中常用它来标志液体的粘度。流体力学与流体传动知识第2章 液压传动基础知识第1节 液压传动的工作介质l如液压油的牌号，就是这种油

6、液在40时的运动粘度(mm2/s)的平均值。例如Y4N32液压油就是指这种液压油在40时的运动粘度的平均值为32 mm2/s。l再如40号全损耗系统用油就是指这种油在40时的运动粘度(mm2/s)的平均值为40mm2/s。流体力学与流体传动知识第2章 液压传动基础知识第1节 液压传动的工作介质l3） 相对粘度（又称条件粘度）l它是采用特定的粘度计，在规定的条件下测出的液体粘度。l测量条件不同相对粘度的单位也不相同。我国我国采用恩氏粘度(E)。具体测定方法由同学们自学。l恩氏粘度与运动粘度间的换算关系见式（2-8）。流体力学与流体传动知识第2章 液压传动基础知识第1节 液压传动的工作介质l（3）

7、粘度与温度的关系 l温度对油液的粘度的影响较大，当油温升高时其粘度会显著降低，这一特性称为油液的粘温特性。l油液的粘温特性直接影响着液压系统的工作性能，因此在液压系统中总是希望油液的粘度随温度的变化越小越好。各种油液的粘特性曲线如图2-2所示。流体力学与流体传动知识第2章 液压传动基础知识第1节 液压传动的工作介质l（4）压力对粘度的影响 l随着油受到的压力增加其粘度会有所增加，但是在压力不高时这种变化并不明显，一般可忽略不计。当压力高于50 MPa时，压力对粘度的影响较明显，此时则必须考虑压力对粘度的影响。 流体力学与流体传动知识第2章 液压传动基础知识第1节 液压传动的工作介质l 4、液压

8、系统对工作介质性能的要求l 5、工作介质的类型与选用l （1）类型 表2-2l （2）工作介质的选用l 在选择工作介质时需要考虑的多种因素（自学）。一般根据粘度选择液压油的原则是：运动速度高或配合间隙小时，宜采用粘度较低的液压油以减少摩擦损失；工作压力高或温度高时，宜采用粘度较高的液压油以减少泄漏。实际上，系统中使用的液压泵对液压油粘度的选用往往起决定性作用。流体力学与流体传动知识第2章 液压传动基础知识第2节 液压油的污染及其控制l液压油是液压机械的血液，具有传递动力、减少元件间的摩擦、隔离磨损表面、虚浮污染物、控制元件表面氧化、冷却液压元件等功能。因此液压油是否清洁，不仅影响液压系统的工作

9、性能和液压元件的使用寿命，而且直接关系机械能否正常工作。液压机械的故障直接与液压的污染度有关，因此控制液压油污染是十分重要的。流体力学与流体传动知识第2章 液压传动基础知识第2节 液压油的污染及其控制l 一、液压油污染物的来源 l 1、固体污染物：来自液压系统的管道、液压元件如液压缸，胶管、泵、马达、阀、液压油箱等，在系统使用前未冲洗干净，在液压系统工作时，污染物就进入到液压油中。 l 2、外界侵入的污染物：外界的空气、水、灰尘、固体颗粒，在液压系统工作过程中，通过液压缸活塞杆、胶管接头、液压油箱、空气滤清器等进入液压油中。 3、内部生成污染物：液压系统组装、运转、调试及液压油变质也不断产生污

10、染，直接进入液压油中，如金属和密封材料的磨损颗粒，吸油、回油滤芯脱落的颗粒和纤维，液压油因油温升高、氧化变质而生成胶状物，吸油管路密封不严造成吸入空气等。 l 4、维护、保养、维修中造成的污染：在设备正常维护保养中更换滤芯和液压油、清洗油箱，维修拆装液压缸、阀等等也会使固体颗粒、水、空气、纤维等进入液压油中。 流体力学与流体传动知识第2章 液压传动基础知识第2节 液压油的污染及其控制l 二、污染带来的各种危害 l 1、液压系统中，固体颗粒污染会导致：加剧液压元件的表面腐蚀和磨损，增大泄露量，油温升高、压力降低、效率低、响应慢、不稳定、改变运动方向，运动速度减低，承载能力下降，阀芯卡死，烧毁电磁

11、线圈。 l 2、液压系统中，水污染会导致：油变质（如添加剂析出及油的氧化），润滑油膜变薄，腐蚀并加速金属表面疲劳失效，低温产生冷却、淤塞运动元件，绝缘油的绝缘强度降低。l 3、空气的浸入污染会导致：系统振动、爬行等。 流体力学与流体传动知识第2章 液压传动基础知识第2节 液压油的污染及其控制l三、污染测定的方法与标准l方法：质量分析法、显微镜计数法、显微镜比较法等。（自学）l标准：ISO4406（自学）l四、防止污染的措施l用前严格清洗及污染防护、加装滤油器、控制油温、定期检查和更换液压油。流体力学与流体传动知识第2章 液压传动基础知识第3节 液体静力学l静止液体：指液体内部质点之间没有相对运