项目二液压系统工作介质课件.ppt

液压传动技术刁文婧液压系统工作介质项目二液压油的特性液压油的使用液体力学基础知识液体流动压力损失目录CONTENTS气穴现象和液压冲击液压油的特性任务一任务一 液压油的特性一、液压油的类型一、液压油的类型矿物油基型矿物油基型任务一 液压油的特性一、液压油的类型一、液压油的类型常用液压油及其主要性能和适用范围：1.L-HL液压油具有一定的抗氧防锈和抗泡性，适用于系统压力低于7MPa的液压系统和一些低载荷的齿轮箱润滑。2.L-HM抗磨液压油除了具有L-HL液压油的性能外，抗磨性能强，适用于系统压力为721MPa的液压系统。高压抗磨液压油能在系统压力为35MPa的情况下正常工作。3.L-HV低温抗磨液压油和L-HS低凝抗磨液压油在L-HM抗磨液压油的基础上加强了粘温性能和低温流动性，适合在寒区或严寒区工程机械液压系统中使用。4.L-HG液压导轨油具有防爬性，适用于润滑机床导轨及其液压系统。5.抗燃液压油抗燃性好，应用在高温易燃的场合。任务一 液压油的特性二、液压油的物理性质二、液压油的物理性质1.液体的密度单位体积液体的质量称为该液体的密度。单位kg/m=mV对于矿物油基液压油，其密度 ；液体的密度随着压力或温度的变化而发生变化,但其变化量一般很小,在工程计算中可以忽略不计。3=850960kg/m任务一 液压油的特性二、液压油的物理性质二、液压油的物理性质2.液体的可压缩性液体的压缩性是指液体受压后其体积变小的性能。液体的压缩性极小，在很多场合下，可以忽略不计。但在受压体积较大或进行动态分析时就有必要考虑液体的可压缩性。液体的相对压缩量与压力增量成正比。-VpV体积压缩率或压缩系数。值的物理意义：液体的压力增加为单位增量时，体积的相对变化率。常用液压油的体积压缩率-102= 5710m /N任务一 液压油的特性二、液压油的物理性能二、液压油的物理性能2.液体的粘性任务一 液压油的特性三、液压油的要求和选用三、液压油的要求和选用1.液压油的要求液压油的要求1）要有适宜的粘度和良好的粘温特性，一般液压系统所选用的液压油的运动粘度为 （40）。（2）具有良好的润滑性，以减少液压元件中相对运动表面的磨损。（3）具有良好的热稳定性和氧化稳定性。（4）具有较好的相容性，即对密封件、软管、涂料等无溶解的有害影响。（5）质量要纯净，不含或含有极少量的杂质、水分和水溶性酸碱等。（6）具有良好的抗泡沫性，抗乳化性要好，腐蚀性要小，防锈性要好。（7）液压油用于高温场合时，为了防火安全，闪点要求要高；在温度低的环境下工作时，凝点要求要低。液压油的一般使用温度为4050。当温度超过80时，液压油氧化加剧；当温度低于10时，液压油的黏度增大，造成液压系统起动困难。-62m /s（1368） 10任务一 液压油的特性三、液压油的要求和选用三、液压油的要求和选用2.液压油的合理选用液压油的合理选用（1）液压油品种的选择任务一 液压油的特性三、液压油的要求和选用三、液压油的要求和选用2.液压油的合理选用液压油的合理选用（2）液压油牌号的选择在液压油品种已定的情况下，选择液压油的牌号时，最先考虑的应是液压油的黏度。如果黏度太低，会使泄漏增加，从而降低效率和润滑性，增加磨损；如果黏度太高，液体流动的阻力就会增大，磨损增大，液压泵的吸油阻力增大，容易产生吸空现象（也称气穴现象，即油液中产生气泡的现象）和噪声。表2-3 按工作温度选择液压油工作温度主要对液压油的粘温特性和热稳定性提出要求工作温度主要对液压油的粘温特性和热稳定性提出要求任务一 液压油的特性三、液压油的要求和选用三、液压油的要求和选用2.液压油的合理选用液压油的合理选用（2）液压油牌号的选择工作压力主要对液压油的润滑性（抗磨性）提出要求。工作压力主要对液压油的润滑性（抗磨性）提出要求。液压泵的类型液压泵的类型较多，如齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等，同类泵又液压泵的类型液压泵的类型较多，如齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等，同类泵又因功率、转速、压力、流量、材质等因素的影响而使液压油的选用较为复杂。因功率、转速、压力、流量、材质等因素的影响而使液压油的选用较为复杂。21mm s（）液压油的使用任务二任务二 液压油的使用一、液压油污染的控制一、液压油污染的控制1.污染物的种类污染物的种类（1）残留污染主要指液压元件在制造、储存、运输、安装或维修时残留下来的铁屑、毛刺、焊渣、铁锈、砂粒、涂料渣、清洗液等对液压油的污染。（2）侵入污染主要是外界环境中的空气、尘埃、切屑、棉纱、水滴、冷却用乳化液等，通过油箱通气孔、外露的往复运动活塞杆和注油孔等处侵入系统而造成的污染。（3）生成污染主要指在工作过程中系统内产生的污染，主要有液压油变质后的胶状生成物、涂料及密封件的剥离物、金属氧化后剥落的微屑及元件磨损而形成的颗粒等。任务二 液压油的使用一、液压油污染的控制一、液压油污染的控制2.2.液压油污染的危害液压油污染的危害油液的污染直接影响液压系统的工作可靠性和元件的使用寿命。资料显示，液压系统故障的70%是由液压油污染造成的。液压油被污染后，将对液压系统和液压元件产生下述不良影响:（1）元件的磨损固体颗粒、胶状物、棉纱等杂物会加速元件的磨损。（2）元件的堵塞与卡紧固体颗粒堵塞阀类件的小孔和缝隙，致使阀类件的动作失灵而导致其性能下降；堵塞滤油器使泵吸油困难并产生噪声，还能擦伤密封件，使油的泄漏量增加。（3）加速油液性能劣化水分、空气的混入会使系统工作不稳定，产生振动、噪声、低速爬行及启动时突然前冲的现象；还会在管路狭窄处产生气泡，加速元件的氧化腐蚀；清洗液、涂料、漆屑等混入液压油中后，会降低液压油的润滑性并使液压油氧化变质。任务二 液压油的使用一、液压油污染的控制一、液压油污染的控制3.液压油污染的控制措施液压油污染的控制措施（1）严格清洗元件和系统液压元件、油箱和各种管件在组装前应严格清洗，组装后应对系统进行全面彻底的冲洗，并将清洗后的介质换掉。（2）防止污染物侵入在设备运输、安装、加注和使用过程中，应防止液压油被污染。注入液压油时，必须经过滤油器；油箱通大气处要加空气滤清器；采用密闭油箱，防止尘土、磨料和冷却液侵入等；维修、拆卸元件应在无尘区进行。（3）控制液压油的温度应采取适当措施（如水冷、风冷等）控制系统的工作温度，以防止温度过高造成液压油氧化变质，产生各种生成物。一般液压系统的温度应控制在65以下，机床的液压系统应更低一些。（4）采用高性能的过滤器研究表明，由于液压元件相对运动表面间隙较小，如果采用高精度的过滤器有效地控制15的污染颗粒，液压泵、液压马达、各种液压阀及液压油的使用寿命均可大大延长，液压故障就会明显减少。另外，必须定期检查和清洗过滤器或更换滤芯。（5）定期检查和更换工作介质每隔一段时间，要对系统中的液压油进行抽样检查，分析其污染程度是否还在系统允许的使用范围内，如不符合要求，应及时更换。在更换新的液压油前，必须对整个液压系统进行彻底清洗。任务二 液压油的使用一、液压油污染的控制一、液压油污染的控制4.液压油的更换指标液压油的更换指标任务二 液压油的使用二、液压油的存放和使用二、液压油的存放和使用1.液压油的存放原则液压油的存放原则液压油存放在清洁、通风良好的室内，此储存室应满足一切适用的安全标准。若没打开的油桶不得已存放在室外，则应遵守以下的原则。（1）油桶宜以侧面存放且借助木质垫板或滑行架保持底面清洁，以防下部锈蚀，绝不允许直接放在易腐蚀金属的表面上。（2）油桶绝不可在上边切一大孔或完全去掉一端。即便孔被盖上，污染的概率也大为增加。把一个敞口容器沉入油液中汲油也是不正确的，这样一来不仅有可能使空气中的污物侵入，而且汲取容器本身的外侧可能附有污物。（3）油桶要以其侧面放置在适当高度的木质托架上，用开关控制向外释放油液，开关下要备有集液槽，或将桶直立，用手动或电动泵汲取油液。（4）如果由于某种原因，油桶不得不以端部存放时，则应高出地面且应倒置（即桶盖作底）。如不能这样，则应把桶盖上，以使雨水不能聚集在四周，浸泡桶盖。（5）用来分配液压油的容器、漏斗及管子等必须保持清洁，并且备作专用。这些容器要定期清洗，并用不起毛的棉纤维拭干。（6）油液存放在大容器中时，很可能产生冷凝水和精细的灰尘结合到一起，在箱底形成一层淤泥。因此，储油箱底应是碟形的或倾斜的，并且箱底要设有排污塞，这些排污塞可以定期排除沉渣。（7）要对所有贮油器进行常规检查和漏损检验。任务二 液压油的使用二、液压油的存放和使用二、液压油的存放和使用2.液压油的使用液压油的使用按要求选择或配制液压油液后，需要合理使用液压油。如液压油使用不当，会导致油液的性质发生变化的，液压系统产生故障。在使用液压油液时，应注意以下事项。（1）对长期使用的液压油，氧化稳定性和热稳定性是决定温度界限的主要因素，在实际使用时，应使液压油液长期在低于它开始氧化的温度下工作，尽量将液压油工作温度控制在60以下。（2）在液压油贮存、搬运及加注过程中，应防止油液被污染。（3）对油液定期抽样检验，并建立定期换油制度。一般情况下，一年至少更换两次液压油。（4）调试用液压油不能直接作为液压系统的正常用油使用。（5）油箱的贮油量应充分，以利于系统的散热。（6）保持液压系统的良好密封性。液体力学基础知识任务三任务三 液体力学基础知识一一、液体静力学基础液体静力学基础液体静力学主要研究液体处于相对平衡状态下的力学规律及这些规律的实际应用。1.1.液体的静压力液体的静压力当液体静止时，液体质点间没有相对运动，不存在摩擦力，所以静止液体的表面力只有法向力。液体内某点单位面积上所受到的法向力称为静压力FpA液体的静压力特性（1）液体的压力沿着内法线方向作用于承压面，即静止液体只承受法向压力，不承受剪切力和拉力，否则就破坏了液体静止的条件。（2）静止液体内，任意点处所受到的压力在各个方向都相等。如果在液体中某点受到各个方向的压力不相等，那么液体就会产生运动，也就破坏了液体静止的条件。任务三 液体力学基础知识一一、液体静力学基础液体静力学基础2.2.液体静力学基本方程液体静力学基本方程在重力作用下的静止液体，其受力情况如图所示。0p ApAgh A 0ppgh重力作用下静止液体的压力分布有如下特征:（1）静止液体内任一点处的压力由两部分组成（2）液体内的压力随液体深度的增加而线性增加。（3）液体内深度相同处的压力都相等。由压力相等的点组成的面称为等压面。重力作用下，静止液体中的等压面是一个水平面。任务三 液体力学基础知识一一、液体静力学基础液体静力学基础3.3.绝对压力、相对压力、真空度绝对压力、相对压力、真空度压力的表示法分为绝对压力和相对压力。绝对压力是以绝对真空作为基准所表示的压力；相对压力是以大气压力作为基准所表示的压力。绝对压力、相对压力和真空度的关系为:绝对压力=相对压力+大气压力真空度=大气压力-绝对压力任务三 液体力学基础知识一一、液体静力学基础液体静力学基础4.4.静压力的传递静压力的传递也就是说，在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到各点。这就是静压传递原理或称帕斯卡原理例如图所示，一个密闭容器内，已知大缸直径D=150mm，小缸直径d=30mm，大活塞上重物的质量m=1500kg，问小活塞上用多大的力W才可顶起该重物?任务三 液体力学基础知识 VAlqAutt任务三 液体力学基础知识一一、液体动力学基础液体动力学基础2.2.过流断面、流量和平均流速过流断面、流量和平均流速（3）平均流速vqA活塞运动的速度取决于输入液压缸的流量。任务三 液体力学基础知识一一、液体动力学基础液体动力学基础3.3.层流、紊流、雷诺数层流、紊流、雷诺数液体流动时有两种流态分别为层流和紊流。dRe当 为层流，当 为紊流。LReReLReRe任务三 液体力学基础知识一一、液体动力学基础液体动力学基础3.3.层流、紊流、雷诺数层流、紊流、雷诺数液体流动时有两种流态分别为层流和紊流。LReLRe任务三 液体力学基础知识一一、液体动力学基础液体动力学基础4 4. .连续方程连续方程连续性方程是质量守恒定律在流动液体中的表现形式。1122ddA tA t1122=AAq5 5. .伯努力方程伯努力方程伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。流动的液体不仅具有压力能和位能，由于它有一定的流速，因而还具有动能。（1）理想液体的伯努利方程任务三 液体力学基础知识一一、液体动力学基础液体动力学基础5 5. .伯努力方程伯努力方程伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。流动的液体不仅具有压力能和位能，由于它有一定的流速，因而还具有动能。（1）理想液体的伯努利方程任务三 液体力学基础知识一一、液体动力学基础液体动力学基础5 5. .伯努力方程伯努力方程（1）实际液体的伯努利方程22111 12222w1122pghpghp 紊流时取 ，层流时取=1=2例2-2用伯努利方程分析图2-10所示液压泵的吸油过程，并得到对液压泵装置的设计、安装和合理使用等方面有用的结论。液体流动的压力损失任务四任务四 液体流动的压力损失一一、沿程压力损失沿程压力损失液体在等截面直管中流动时因粘性摩擦而产生的压力损失称为沿程压力损失。1 1. .层流时的沿程压力损失层流时的沿程压力损失2.2.紊流时的沿程压力损失紊流时的沿程压力损失22llpd沿程阻力系数0.250.3164Re二二、局部压力损失局部压力损失液体流经管道的弯头、接头、突变截面以及过滤网等局部装置时，会使液流的方向和大小发生剧烈的变化，形成漩涡、脱流，液体质点产生相互撞击而造成能量损失。2r2p任务四 液体流动的压力损失三三、管路系统中的总压力损失管路系统中的总压力损失管路系统中的总压力损失等于所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和。wrlppp气穴现象和液压冲击任务五任务五 气穴现象和液压冲击一、气穴现象一、气穴现象在液体流动中，因某点处的压力低于空气分离压而产生大量气泡的现象，称为气穴现象。防止产生气穴现象的措施：（1）减小阀孔前后的压差，一般应使油液在阀前与阀后的压力比小于3.5。（2）正确设计液压泵的结构参数，适当加大吸油管的内径，限制吸油管中液流的速度，尽量避免管路急剧转弯或存在局部狭窄处，接头要有良好的密封，滤油器要及时清洗或更换滤芯以防堵塞，高压泵上应设置辅助泵向主泵的吸油口供应低压油的装置。（3）提高零件的机械强度，采用抗腐蚀能力强的金属材料，使零件加工的表面粗糙度细化等。二、液压冲击二、液压冲击在液压系统中，常常由于某些原因而使液体压力突然急剧上升，形成很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。减小液压冲击的措施（1）延长阀门关闭时间和运动部件的制动时间。实践证明，当运动部件的制动时间大于0.2s时，液压冲击就可大为减小。（2）限制管道中液体的流速和运动部件的运动速度。在机床液压系统中，管道中液体的流速一般应限制在4.5m/s以下，运动部件的运动速度一般不宜超过10m/min。（3）适当加大管道直径，尽量缩短管路长度。（4）在液压元件中设置缓冲装置（如液压缸中的缓冲装置），或采用软管以增加管道的弹性。（5）在液压系统中设置蓄能器或安全阀。