第1章液压传动基础知识

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1、液压与气压传动液压与气压传动(第第5版版)第一节第一节 液压传动的工作介质液压传动的工作介质第二节第二节 液体静力学液体静力学 第三节第三节 液体动力学液体动力学 第四节第四节 定常管流的压力损失计算定常管流的压力损失计算 第五节第五节 孔口和缝隙流量孔口和缝隙流量 第六节第六节 空穴现象和液压冲击空穴现象和液压冲击 液压传动最常用的工作介质是液压油，此外，还有乳化型传动液和合成型传动液等，此处仅介绍几个常用的液压传动工作介质的性质。一、液压传动工作介质的性质 1密度单位体积液体的质量称为液体的密度。体积为，质量为的液体的密度为 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

2、加，但变动值很小，可以认为是常值。我国采用20摄氏度时的密度作为油液的标准密度，以20表示。常用液压油和传统的密度如下： 以液体的静压能传递动力的液体传动是以油液作为工作介质的，为此必须了解油液的种类物理性质，研究油液的静力学运动学和动力学规律，本章主要介绍这方面的内容。常用工作介质的密度种类 20种类20石油基液压油 850900增粘高水基液1003水包油乳化 998水乙二醇液1060油包水乳化液 932磷酸酯液1150( kg/m )3压力为p0、体积为V0的液体，如压力增大p 时，体积减小V ，则此液体的可压缩性可用体积压缩系数 ，即单位压力变化下的体积相对变化量来表示 由于压力增大时液

3、体的体积减小，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，简称体积模量。即=/ 。 n2可压缩性可压缩性 封闭在容器内的液体在外力作用下的情况就如一弹簧：外力增大，体积减小；外力减小，体积增大。其弹簧刚度 h，在液体承压面积A不变时，可以通过压力变化P=F/A和体积变化V=AL求出，即 液压传动工作介质的可压缩性对动态工作的液压系统来说影响极大；但当液压系统在静态下（稳态）工作时，一般可以不予考虑。3. 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的一种内摩擦力，这种现象就叫粘性。静止液体是不会有粘性的。液体流动时相

4、邻液层间的内摩擦力Ft 与液层接触面积A液层间的速度梯度du/dy成正比即 式中 为比例常数，称为粘性系数或粘度。粘度是衡量液体粘性的标准。粘度称动力粘度，单位Pa s（帕 秒）。以前沿用的单位为P（泊，dyne s/cm ）.液体的动力粘度与其密度的比值，成为运动粘度，即/，单位m /s。以前沿用的单位为St（斯） 2. 1Pa s=10 cP（厘泊） . 3 21m /s = 10 St = 10 cSt（厘斯）= 10 mm /s2 4 6 62为切应力. 就物理意义而言，不是一个粘度的量，但习惯上常用它来标志液体粘度，液压传动工作介质的粘度是以40摄氏度时的运动粘度（以mm /s）的中

5、心值来划分的，如某一种牌号L-HL22 普通液压油在40摄氏度时运动粘度的中心值为22mm /s 22 液体的粘度随液体的压力和温度而变，对液压传动工作介质来说，压力增大时，粘度增大。在一般液压系统使用的压力范围内，增大的数值很小，可以忽略不计。 右图所示，温度升高，粘度下降。这个变化率的大小直接影响液压传动工作介质的使用，其重要性不亚于粘度本身。4.其它性质 液压传动工作介质还有其它的一些性质，如稳定性（热稳定性氧化稳定性水解稳定性水解稳定性剪切稳定性等）抗泡沫性抗乳化性防锈性润滑性以及相容性（对所接触的金属密封材料涂料等作用程度）、导热性等，都对它的选择和使用有重要影响，这些性质需要在精炼

6、的矿物油中加入各种添加剂来获得，其含义较为明显。2)润滑性能好。即油液润滑时产生的油膜强度高，以免产生干摩擦。3)质地纯净，杂质少。不应含有杂质，以免刮伤表面。4)对金属和密封件有良好的相容性。不应含有腐蚀性物质，以免侵蚀机件和密封元件。5)对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性。防止油液氧化后变酸性腐蚀金属表面。6)抗泡沫好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好。7)体积膨胀系数小，比热容大。8)流动点和凝固点低，闪点(明火能使油面上油蒸气闪燃，但油本身不燃烧时的温度)和燃点高。9)对人体无害，成本低。对轧钢机、压铸机、挤压机和飞机等液压系统则须突出耐高温、热稳定、不腐蚀、无毒、 不挥发、防火等项

7、要求。二、对液压传动工作介质的要求二、对液压传动工作介质的要求 不同的工作机械、不同的使用情况对液压传动工作介质的要求有很大的不同；为了很好地传递运动和动力，液压传动工作介质应具备如下性能： 1)合适的粘度，较好的粘温特性。粘度随温度变化越小越好。 1.分类 液压系统工作介质的品种以其代号和后面的数字组成，代号为L是石油产品的总分类号，H表示液压系统用的工作介质，数字表示该工作介质的粘度等级。2.工作介质的选用原则 选择液压系统的工作介质一般需考虑以下几点：三、工作介质的分类和选择三、工作介质的分类和选择（1）液压系统的工作条件 （2）液压系统的工作环境 （3）综合经济分析 四、液压系统的污染

8、控制四、液压系统的污染控制工作介质的污染是液压系统发生故障的主要原因。它严重影响液压系统的可靠性及液压元件的寿命，因此工作介质的正确使用、管理以及污染控制，是提高液压系统的可靠性及延长液压元件使用寿命的重要手段。1.污染的根源进入工作介质的固体污染物有四个根源：已被污染的新油、残留污染、侵入污染和内部生成污染。2.污染的的危害液压系统的故障75以上是由工作介质污染物造成的。3.污染的测定污染度测定方法有测重法和颗粒计数法两种。4.污染度的等级我国制定的国家标准GB/T14039-93液压系统工作介质固体颗粒污染等级代号和目前仍被采用的美国NASl638油液污染度等级。5.工作介质的污染控制工作

9、介质污染的原因很复杂，工作介质自身又在不断产生污染物，因此要彻底解决工作介质的污染问题是很困难的。为了延长液压元件的寿命，保证液压系统可靠地工作，将工作介质的污染度控制在某一限度内是较为切实可行的办法. 为了减少工作介质的污染，应采取如下一些措施：(1)对元件和系统进行清洗，才能正式运转。(2)防止污染物从外界侵入。(3)在液压系统合适部位设置合适的过滤器。(4)控制工作介质的温度，工作介质温度过高会加速其氧化变质，产生各种生成物，缩短它的使用期限。(5)定期检查和更换工作介质，定期对液压系统的工作介质进行抽样检查，分析其污染度，如已不合要求，必须立即更换。更换新的工作介质前，必须对整个液压系

10、统彻底清洗一遍。一、液体静压力及其特性二、液体静压力基本方程 三、压力的表示方法及单位四、帕斯卡原理 五、液体静压力对固体壁面的作用力 （一） 液体的静压力 作用在液体上的力有两种类型：质量力和表面力。前者作用在液体的所有质点上，如重力、惯性力等,数值上等于加速度；后者作用在液体的表面上，如切向力和法向力。表面力可能是容器作用在液体上的外力，也可能是来自另一部分液体的内力。 静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。如果在液体内部某点处微小面积A上作用有法向力F，则F/A的极限定义为该点处的静压力，用p表示，即 若在液体的面积A上受均匀分布的作用力F，则静压力可表示为 液体静压力在物理学上称

11、为压强，在工程应用中习惯称为压力。（二） 液体静压力的特性 1) 液体静压力垂直于作用表面，其方向和该面的内法线方向一致； 2) 静止液体内任一点所受的静压力在各个方向上都相等。 液体静压力特性表明：静止液体内部的任何质点都受平衡压力的作用。 （1）静压力基本方程式）静压力基本方程式 在重力作用下的静止液体，其受力情况如图所示 则点所受的压力为 式中，g为重力加速度，此表达式即为液体静压力的基本方程，由此式可知： (1)静止液体内任一点处的压力由两部分组成，一部分是液面上的压力 p0，另一部分是 g与该点离液面深度 h的乘积。 (2)同一容器中同一液体内的静压力随液体深度h的增加而线性地增加。