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液压技术PPT第1页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 上堂课内容回顾上堂课内容回顾1、液压传动的基本概念？2、液压传动的优点和缺点？3、液压传动的应用和发展趋势？第2页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 第二章第二章 液压油与液压流体力学基础液压油与液压流体力学基础u液压传动是以液压传动是以液体作为工作介质液体作为工作介质传递能量的。传递能量的。液压系统中的液液压系统中的液压油既是传递功率的介质，又是液压元件的冷却、防锈和润滑压油既是传递功率的介质，又是液压元件的冷却、防锈和润滑剂。剂。u在工作中产生的磨粒和来自外界的在工作中产生的磨粒和来自外界的污染物污染物，也要靠液压油带走。，也要靠液压油带走。u液压油的液压油的物理、化学特性物理、化学特性将直接影响液压系统的工作。将直接影响液压系统的工作。第3页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 工业液压油液可分为：石油型工业液压油液可分为：石油型 和和 难燃型难燃型（1）石油型：）石油型：是以机械油为基础，精炼后按需要加入适当的添加剂而成。这类油液的润滑性好，但抗燃性差。我国目前大量采用的石油型液压油液为：机械油和汽轮机油。机械油是一种工业用润滑油，价格低，但物理化学性质较差，使用时易产生黏稠胶质，堵塞元件，影响系统性能。因此，只在压力低和要求不高的场合使用。汽轮机油与机械油相比，氧化稳定性好，使用寿命长，与水混合能迅速分离，纯净度高，使用广泛。第一节第一节 液压油液压油第4页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 （2）难燃型：包括）难燃型：包括乳化型和乳化型和 合成型合成型1）乳化型乳化型有两类为：水包油乳化液和油包水乳化液。水包油乳化液水包油乳化液为少量油分散在大量水中，也称为高水基液。油包水乳化液油包水乳化液为水分散在大量油中。润滑性比前者好。2）合成型有）合成型有水乙二醇液和 磷酸酯液 水乙二醇液水乙二醇液适用于防火的液压系统。磷酸酯液磷酸酯液自然点高，氧化稳定性好，润滑性好，使用温度宽，对绝大多数金属不腐蚀，但能溶解非金属材料，因此，必须选择合适的密封材料。注意：注意：该液体有毒。第5页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 （3）油液添加剂）油液添加剂 为了改善液压油液的性能，往往在油液中加入各种不同的添加剂。添加剂分为改善化学性质化学性质和和物理特性物理特性两类：1）改善油液）改善油液化学性质化学性质的添加剂：的添加剂：有抗氧化剂、防腐剂、防锈剂等。2）改善油液）改善油液物理特性物理特性的添加剂：的添加剂：有增粘剂、抗泡剂和抗磨剂等。第6页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 一、液压油液的物理性质一、液压油液的物理性质 1.液体的密度液体的密度 单位体积液体的质量称为液体的密度。体积为单位体积液体的质量称为液体的密度。体积为V、质量为、质量为m的液体的液体的密度的密度为为m/V 一般=890900kg/m3 注意：注意：G/V G为重量为重量 2.液体的可液体的可压缩压缩性性 (1)压缩压缩性：性：液体受液体受压压后体后体积变积变小的性小的性质质，用，用压缩压缩系数系数描述。描述。k=-(V/V)/p m2/kg 压压缩缩系系数数的的物物理理意意义义：指指液液体体所所受受压压力力增增加加一一个个工工程程大大气气压压时时所所发发生生的的体体积积相相对对变变化化率率,其其中中V为为压压缩缩前前的的体体积积，V为为体体积积为为V的的液液体体压压力力变变化化p时时体体积变积变化量。化量。第7页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 （2 2）液体体积压缩系数的倒数，称为液体的液体体积压缩系数的倒数，称为液体的体积弹性模量体积弹性模量，以，以E表示，表示，即即 E1/k 液压油的体积弹性模量和温度、压力以及含在油液中的空气有关。一液压油的体积弹性模量和温度、压力以及含在油液中的空气有关。一般在分析时取般在分析时取 E=7001400MPa。（3）封闭在容器内的液体在外力作用下的情况极像一个弹簧封闭在容器内的液体在外力作用下的情况极像一个弹簧（称为液压弹簧）：外力增大，体积减小；外力减小，体积增（称为液压弹簧）：外力增大，体积减小；外力减小，体积增大。大。液压弹簧的刚度液压弹簧的刚度：液体的可压缩性很小，在一般情况下当液压液体的可压缩性很小，在一般情况下当液压系统在稳态下工作时可以不考虑可压缩性的影系统在稳态下工作时可以不考虑可压缩性的影响。但在高压下或受压体积较大以及对液压系响。但在高压下或受压体积较大以及对液压系统进行动态分析时，就需要考虑液体可压缩性统进行动态分析时，就需要考虑液体可压缩性的影响。的影响。第8页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 热热膨膨胀胀液液体体受受热热，体体积积膨膨胀胀的的性性质质，用用体体积积膨膨胀胀系系数数t 来来表表示示：t=(V/V)/t 1/物物理理意意义义：温温度度改改变变1时时，液液体体体体积积的的相相对对变变化化率率。一一般般，t=0.00065 1/例例如如：油油温温从从20升升到到40，体体积积由由14000 cm3将将变变为为14182 cm2。由此可见，液压传动中，由于温度变化引起的体积变化，是不能忽由此可见，液压传动中，由于温度变化引起的体积变化，是不能忽视的，尤其是对闭式系统。视的，尤其是对闭式系统。3.热热膨膨胀胀性性第9页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 4.粘度粘度 液液体体在在外外力力作作用用流流动动（或或有有流流动动趋趋势势）时时，分分子子间间的的内内聚聚力力要要阻阻止止分分子子间间的的相相对对运运动动而而产产生生一一种种内内摩摩擦擦力力，这这种种现现象象叫叫做做液液体体的的粘粘性性。液液体体只只有有在在流流动动（或或有有流流动动趋趋势势）时时才才会会呈呈现现出出粘粘性性，静静止止液体是不呈现粘性的。液体是不呈现粘性的。（1）粘度定义粘度定义 实验测得：实验测得：FAdu/dz式中，式中，为为动力粘度。动力粘度。若若以以表表示示切切应应力力，即即单单位位面面积积上上的内摩擦力，则的内摩擦力，则 =F/A=du/dz 上式即为牛顿液体内摩擦定律。上式即为牛顿液体内摩擦定律。第10页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 （2）动力粘度）动力粘度 /(du/dz)物物理理意意义义：液液体体在在单单位位速速度度梯梯度度下下,单单位位面面积积上上产产生生的的内内摩摩擦擦力力。动力粘度的单位为动力粘度的单位为Pas（帕（帕秒，秒，Ns/m2）（3）运动粘度运动粘度 液体的动力粘度液体的动力粘度与其密度与其密度的比值，称为液体的运动粘度的比值，称为液体的运动粘度，即，即=/。运动粘度的单位为运动粘度的单位为m2/s。（4）恩氏粘度恩氏粘度E 相相对对粘粘度度又又称称条条件件粘粘度度，它它是是按按一一定定的的测测量量条条件件制制定定的的。根根据据测测量量的的方方法法不不同同，可可分分为为恩恩氏氏粘粘度度E、赛赛氏氏粘粘度度SSU、雷雷氏氏粘粘度度Re等。我国和德国等国家采用等。我国和德国等国家采用恩氏粘度恩氏粘度。Ett1/t2第11页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 式式中中，t2为为200ml温温度度为为20C水水流流经经直直径径为为2.8mm小小孔孔所所用用时时间间；t1为为200ml温度为温度为tC油液流经直径为该小孔测得的时间。油液流经直径为该小孔测得的时间。恩氏粘度和运动粘度的转换经验式恩氏粘度和运动粘度的转换经验式 =（7.31 E6.31/E）106（m2/s）油液粘度对温度变化十分敏感。在油液粘度对温度变化十分敏感。在液压技术中，希望油液粘度随温度变液压技术中，希望油液粘度随温度变化越小越好。温度升高时，粘度下降。化越小越好。温度升高时，粘度下降。可用下式表示：可用下式表示：式中，式中，为温粘指数。为温粘指数。粘度随温度变化特性，可以用粘度粘度随温度变化特性，可以用粘度温度曲线表示。温度曲线表示。（5）温度对粘度影响）温度对粘度影响第12页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 （5）压力对粘度影响压力对粘度影响 式中，式中，a、b两种油占的百分比，两种油占的百分比，ab100；c实验系数。实验系数。（7）其他特性其他特性 油液还有其他特性，例如：油液还有其他特性，例如：稳定性稳定性（包括：热稳定性、氧化稳定（包括：热稳定性、氧化稳定性、水解稳定性、剪切稳定性）；性、水解稳定性、剪切稳定性）；抗泡沫性、抗乳化性、防锈性以及相容抗泡沫性、抗乳化性、防锈性以及相容性（性（对所接触的金属和密封材料不起作用）。对所接触的金属和密封材料不起作用）。这些特性对油液的选择和使用都具有重要影响。这些特性对油液的选择和使用都具有重要影响。（6）两种混合油液的恩氏粘度两种混合油液的恩氏粘度式中，式中，k随液压油而异的压粘指数随液压油而异的压粘指数 油液粘度随压力增大而增大，但影响很小，可用下式表示：油液粘度随压力增大而增大，但影响很小，可用下式表示：第13页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 例题例题1：某液压油体积为200cm3，密度900kg/m3,在50时流过恩氏粘度计所需时间t1153s，而20的200cm3蒸馏水流过所需时间t251s，求该油的恩氏粘度、运动粘度和动力粘度。解：根据恩氏粘度定义，在50时该油的恩氏粘度为 E50t1/t2=3 利用恩氏粘度和运动粘度的换算关系，可得=7.31 E50-6.31/E50 =7.31*3-6.31/3=19.83106（m2/s）由动力粘度和运动粘度之间关系，可得油液动力粘度为=19.83106890 178.5 104（Pa.s）第14页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 例题例题2：如图，一圆盘直径为200mm，与固定圆盘之间间隙为0.02mm。其间充满润滑油，密度900kg/m3,运动粘度为3*10-5m2/s,圆盘转速为1500r/min,求驱动该圆盘所需要的力矩。第15页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 矿物油基液压油矿物油基液压油含水液压油含水液压油合成液压油合成液压油液压油液压油5.5.液压油分类液压油分类普通液压油普通液压油耐磨液压油耐磨液压油数控液压油数控液压油洁净液压油洁净液压油乳化液乳化液水一二元醇液压油水一二元醇液压油油包水油包水水包油水包油磷酸脂基液压油磷酸脂基液压油合成液压油合成液压油(如硅酮，卤化物等如硅酮，卤化物等)第16页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 最常用的液压油名称及代号是：最常用的液压油名称及代号是：6.6.液压油的代号液压油的代号基础油（基础油（HH）普通液压油（普通液压油（HL）抗磨液压油（抗磨液压油（HM）低温液压油（低温液压油（HV）第17页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 u(1)适适当当的的粘粘度度：过过大大，造造成成水水力力损损失失增增加加，效效率率低低；粘粘度度小小，漏漏失大，容积效率低。失大，容积效率低。选选择择液液压压油油还还与与具具体体使使用用条条件件有有关关。如如夏夏天天，粘粘度度要要大大些些，冬冬天天则则选选用粘度小；南方，用高号液压油，北方则选用低号液压油。用粘度小；南方，用高号液压油，北方则选用低号液压油。u(2)具有良好的润滑性能，这与形成油膜有直接关系。具有良好的润滑性能，这与形成油膜有直接关系。u(3)对机件无腐蚀作用，也不会引起密封件的膨胀。对机件无腐蚀作用，也不会引起密封件的膨胀。u(4)良好的化学稳定性，要加添加剂。良好的化学稳定性，要加添加剂。u(5)不不得得含含有有空空气气、蒸蒸气气、水水和和杂杂质质(含含有有气气体体会会造造成成气气蚀蚀，空空穴穴会会引引起起振动、噪音振动、噪音；水等引起；水等引起乳化乳化）。）。u(6)闪点高，凝点低。闪点高，凝点低。一一般般使使用用的的油油温温在在4050之之间间，当当油油温温超超过过80，氧氧化化加加剧剧，油温低于油温低于10 时，粘度增大，启动困难。时，粘度增大，启动困难。7.液压油的要求液压油的要求第18页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 u(1)简简单单的的就就是是根根据据液液压压元元件件生生产产厂厂样样本本和和说说明明书书所所推推荐荐的的来来选选用液压油。用液压油。u(2)初步根据液压系统的使用性能和工作环境确定液压油的类型（品种）。初步根据液压系统的使用性能和工作环境确定液压油的类型（品种）。系统要求条件不高系统要求条件不高：选用普通液压油；选用普通液压油；系统要求条件高系统要求条件高：选用各种专用液压油。选用各种专用液压油。u(3)根根据据液液压压系系统统的的工工作作压压力力、环环境境温温度度及及工工作作部部件件的的运运动动速速度度确确定油的具体牌号，即确定液压油粘度。定油的具体牌号，即确定液压油粘度。工作压力高：工作压力高：选择粘度较高的油液。选择粘度较高的油液。环境温度高环境温度高：选择粘度较高的油液。选择粘度较高的油液。运动速度高运动速度高：运动速度高，宜采用粘度较低的油液。运动速度高，宜采用粘度较低的油液。8.液压油的选用液压油的选用第19页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 （1）油箱中的液面应保持一定高度。）油箱中的液面应保持一定高度。（2）正常工作时油箱的温升不应超过液压油所允许的范围，）正常工作时油箱的温升不应超过液压油所允许的范围，一般不得超过一般不得超过65。（3）为防止系统中进入空气，要做到：所有回油管都在油箱）为防止系统中进入空气，要做到：所有回油管都在油箱液面以下，管口切成斜断面。液面以下，管口切成斜断面。（4）油泵吸油管应严格密封。）油泵吸油管应严格密封。（5）油泵吸油高度应尽可能小些，以减少油泵吸油阻力；可）油泵吸油高度应尽可能小些，以减少油泵吸油阻力；可能情况下。能情况下。（6）在系统最高点设置放气阀。）在系统最高点设置放气阀。（7）定期检查油液质量和油面高度，以便及时更换和添加。）定期检查油液质量和油面高度，以便及时更换和添加。9.液压油使用注意事项：液压油使用注意事项：第20页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 u(1)用过滤的方法滤掉液压油中的杂质，不同用过滤的方法滤掉液压油中的杂质，不同液压元件液压元件对过滤精度有不对过滤精度有不同要求。同要求。液压元件名称液压元件名称过滤精度要求过滤精度要求柱塞泵与马达柱塞泵与马达5-20 叶片泵与马达叶片泵与马达30 液压缸液压缸50 齿轮泵和马达齿轮泵和马达50 普通液压控制阀普通液压控制阀30 伺服阀、比例阀伺服阀、比例阀5-20 10.液压油的污染与控制液压油的污染与控制第21页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 u(2)为为了了避避免免或或减减少少系系统统运运行行中中的的液液压压油油再再污污染染，运运行行中中要要注注意意油油温温和和油油箱箱的的油油位位，油油温温过过高高，将将加加速速液液压压油油老老化化变变质质；油油位位过过低低会会使使吸吸油油困困难难，引引起起噪噪音音和和气气蚀蚀，加加剧剧液液压压油油的的污污染。染。u(3)液液压压系系统统的的密密封封性性能能良良好好。在在油油箱箱的的通通气气孔孔及及液液压压缸缸活活塞塞杆杆处处加防尘装置；外漏油不得直接流回油箱。加防尘装置；外漏油不得直接流回油箱。u(4)液液压压系系统统投投入入运运行行前前应应按按有有关关的的规规定定严严格格冲冲洗洗，运运行行中中要要按按规规定定及时更换新油，换油时新油必须经过过滤后才能加入系统中使用。及时更换新油，换油时新油必须经过过滤后才能加入系统中使用。第22页，共23页，编辑于2022年，星期日2023年4月13日山东理工大学 交通与车辆学院 作业：作业：（1）什么是液压油的压缩性？）什么是液压油的压缩性？（2）什什么么是是液液压压油油的的运运动动黏黏度度、动动力力黏黏度度以以及及相相对对黏黏度度？它它们之间的换算关系？们之间的换算关系？（3 3）液压油污染的途径和控制办法有哪些？）液压油污染的途径和控制办法有哪些？（4 4）P31P31，2-6 2-6第23页，共23页，编辑于2022年，星期日