工作介质液压.ppt

液压传动的工作介质液压传动的工作介质工作介质在传动及控制中起工作介质在传动及控制中起传递能量和信号的作用。传递能量和信号的作用。液压传动的工作介质液压传动的工作介质液压传动及控制在工作、性能特点上和液压传动及控制在工作、性能特点上和机械、电气传动之间的差异主要取决于机械、电气传动之间的差异主要取决于载体的不同，前者采用工作介质。载体的不同，前者采用工作介质。液压传动系统能否可靠、有效地工作，液压传动系统能否可靠、有效地工作，在很大程度上取决于系统中所使用的工在很大程度上取决于系统中所使用的工作介质。作介质。液压油液液压油液液压油液的特性和选择液压油液的特性和选择液压油液的污染及其控制液压油液的污染及其控制液压油液的特性和选择对液压油液的要求对液压油液的要求在液压系统中，工作介质传递动力和信号。同在液压系统中，工作介质传递动力和信号。同时，它还起到润滑、冷却和防锈的作用。液时，它还起到润滑、冷却和防锈的作用。液压系统能否可靠、有效地工作，在很大程度压系统能否可靠、有效地工作，在很大程度上取决于系统中所用的工作介质。上取决于系统中所用的工作介质。工作介质应当具备的性质如下：工作介质应当具备的性质如下：可压缩性可压缩性粘性粘性润滑性润滑性安定性安定性防锈和抗腐蚀性防锈和抗腐蚀性抗泡沫性抗泡沫性抗乳化性抗乳化性阻燃性阻燃性洁净性洁净性相容性相容性其它其它 无毒性和臭味；比热容和热导率要大；体胀系数无毒性和臭味；比热容和热导率要大；体胀系数要小等。要小等。液压油液的特性和选择对液压油液的要求对液压油液的要求液液压压系系统统中中使使用用的的液液压压油油液液大大多多数数是是矿矿物物油油，但但也也有有合合成成液液体体、水水包包油油乳乳化化液液（也也称称为为高高水水基基，O/W）和油包水乳化液（）和油包水乳化液（W/O）等。）等。液压油液的特性和选择液压油液的某些物理化学性质液压油液的某些物理化学性质1.密度密度液压油的密度液压油的密度 因油的牌号而异，并且随着温度因油的牌号而异，并且随着温度上升而略有下降，随着压力的增加而略有增加。上升而略有下降，随着压力的增加而略有增加。我国采用我国采用20、大气压力下的密度、大气压力下的密度 20为标准密为标准密度。常用液压油的度。常用液压油的 20为为850 890kg/m3（计算（计算时可取其平均值时可取其平均值870kg/m3）。）。单位体积的质量单位体积的质量2.可压缩性可压缩性如如图图所所示示，对对于于压压力力为为p0时时体体积积为为V0的的液液压压油油，当当压压力力升升高高 p，液液压压油油的的体体积积减减少少 V时时，则则此此液液压压油油的的可可压压缩缩性性可可用用体体积积压压缩缩系系数数，即即单单位位压压力力变变化化下下的的体体积积相对变化量来表示。相对变化量来表示。体体积积压压缩缩系系数数 的的倒倒数数称称为为体体积积弹弹性模量性模量K。即。即液压油液2.可压缩性可压缩性体积弹性模量体积弹性模量K的物理意义：的物理意义：反映了油柱弹簧刚度反映了油柱弹簧刚度封封闭闭在在容容器器内内的的油油液液在在外外力力作作用用下下的的情情况况极极像像一一个个弹弹簧簧：外外力力增增大大，体体积积减减小小；外外力力减减小小，体体积增大。积增大。液压油液由由石石油油型型液液压压油油体体积积弹弹性性模模量量的的数数值值可可知知，它它的的可可压缩性是钢的压缩性是钢的100 150倍。倍。2.可压缩性可压缩性液液压压油油液液的的体体积积弹弹性性模模量量与与温温度度、压压力力有有关关：温温度度增增大大时时，K值值减减小小，在在液液压压油油液液正正常常的的工工作作范范围围内内，K值值会会有有525的的变变化化；压压力力增增大大时时，K值值增增大大，但但这这种种变变化化不不呈呈线线性性关关系系，当当p3MPa时时，K值值基基本本上上不不再再增增大大。液液压压油油液液中中如混有气泡时，如混有气泡时，K值将大大减小。值将大大减小。液液压压油油液液的的可可压压缩缩性性对对在在动动态态下下工工作作的的液液压压系系统统来来说说影影响响极极大大；但但当当液液压压系系统统在在静静态态（稳稳态态）下工作时，一般可以不予考虑。下工作时，一般可以不予考虑。液压油液3.粘性粘性粘性的概念和牛顿液体内摩擦定律粘性的概念和牛顿液体内摩擦定律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一种内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。液体只有在流动（或有流动趋势）时才会呈现出粘性，静止液体是不呈现粘性的。这就是牛顿的液体内摩擦定律这就是牛顿的液体内摩擦定律 液压油液动画动画牛顿液体内摩擦定律牛顿液体内摩擦定律 式中为比例常数，称为粘性系数，又称为动力粘度、绝对粘度或粘度。在我国，在我国，的法定计量单位是帕的法定计量单位是帕秒（秒（Pas或或Ns/m2）。）。液压油液粘性的表示方法粘性的表示方法动力粘度、绝对粘度或或粘度液压油液粘性的表示方法粘性的表示方法运动粘度液液体体动动力力粘粘度度与与其其密密度度之之比比，称称为为液液体体的的运运动动粘度粘度，即，即运运动动粘粘度度的的法法定定计计量量单单位位为为m2/s。国际标准组织（ISO）规定统一采用运动粘度来表示油的粘度。我国生产的机械油和液压油采用40时的平均运动粘度（mm2/s）为其标号，例如YA-N32中YA是普通液压油，N32表示40时的平均运动粘度为32mm2/s。液压油液粘性的表示方法粘性的表示方法条件粘度、相对粘度工工业业中中还还常常采采用用条条件件粘粘度度来来度度量量液液体体的的粘粘性性。它它采采用用特特定定粘粘度度计计在在规规定定条条件件下下测测定定，又又称称相相对粘度对粘度。按按各各国国的的习习惯惯，采采用用不不同同的的条条件件粘粘度度，如如我我国国、德德国国等等国国采采用用恩恩氏氏粘粘度度 E E，美美国国用用赛赛氏氏粘粘度度SSU，英英国国用用雷雷氏氏粘粘度度RS，等等等等。它它们们与与运运动动粘度间有确定的换算关系，可参阅有关手册。粘度间有确定的换算关系，可参阅有关手册。粘性的测量方法粘性的测量方法液压油液液压油液粘压特性粘压特性粘温特性粘温特性液液体体的的粘粘度度随随液液体体的的压压力力和和温温度度而而变变。对对液液压压油油来来说说，压压力力增增大大时时，粘粘度度增增大大；但但在在一一般般液液压压系系统统使使用用的的压压力力范范围围内内，增增大大的的数数值值很很小小，可以忽略不计。可以忽略不计。液液压压油油液液对对温温度度的的变变化化十十分分敏敏感感，如如图图所所示示，温温度度升升高高，粘粘度度下下降降。这这个个变变化化率率的的大大小小直直接接影影响响液液压压油油液液的的使使用用，其其重重要要性性不不亚亚于于粘粘度度本本身。身。液压油液4.比热比热 流体与外界发生热量交换而使流体的温度变化，流体与外界发生热量交换而使流体的温度变化，热量交换对温度的变化率称为流体的热量交换对温度的变化率称为流体的热容量热容量。单。单位质量流体的热容量则称为位质量流体的热容量则称为比热比热。如果把流体密。如果把流体密闭在容器内加热，加热时保持流体体积不变，由闭在容器内加热，加热时保持流体体积不变，由此而得的比热称为此而得的比热称为定容比热定容比热；如果流体加热时保；如果流体加热时保持压力不变，由此而得的比热称为持压力不变，由此而得的比热称为定压比热定压比热。对于液体，即使在等压条件下加热，它的体积变对于液体，即使在等压条件下加热，它的体积变化也是非常小的，因此定压比热基本上与定容比化也是非常小的，因此定压比热基本上与定容比热相同。热相同。液压油液5.饱和蒸汽压和空气分离压饱和蒸汽压和空气分离压在一定温度下，当液压油液压力低于某值时，溶解在油液在一定温度下，当液压油液压力低于某值时，溶解在油液中的过饱和空气将会突然地迅速从油液中分离出来，产生中的过饱和空气将会突然地迅速从油液中分离出来，产生大量气泡，这个压力称为液压油液在该温度下的大量气泡，这个压力称为液压油液在该温度下的空气分空气分离压离压。含有气泡的液压油液的体积弹性模量将减小含有气泡的液压油液的体积弹性模量将减小。气泡越多，气泡越多，液压油液的体积弹性模量越小。液压油液的体积弹性模量越小。当液压油液在某温度下的压力低于一定数值时，油液本身当液压油液在某温度下的压力低于一定数值时，油液本身迅速汽化，产生大量蒸汽气泡，这时的压力称为液压油液迅速汽化，产生大量蒸汽气泡，这时的压力称为液压油液在该温度下的在该温度下的饱和蒸汽压饱和蒸汽压。一般说来，液压油液的饱和蒸汽压相当小，比空气分离压一般说来，液压油液的饱和蒸汽压相当小，比空气分离压小得多。小得多。要使液压油液不产生大量气泡，它的最低压力不要使液压油液不产生大量气泡，它的最低压力不得低于液压油液所在温度下的空气分离压。得低于液压油液所在温度下的空气分离压。图图液压油液的选用 正正确确而而合合理理地地选选择择液液压压油油液液，对对液液压压系系统统适适应应各各种种工工作作环环境境的的能能力力、延延长长系系统统和和元元件件的的寿寿命命、提提高高系系统统工工作作的的可可靠靠性性等等都都有有重要的影响。重要的影响。选择液压油液时，首先应根据液压传动系选择液压油液时，首先应根据液压传动系统的工作环境和工作条件来选择合适的液统的工作环境和工作条件来选择合适的液压油液的压油液的类型类型，然后再选择液压油液的，然后再选择液压油液的粘粘度度。液压油液在在选选择择液液压压油油液液类类型型时时，最最主主要要的的是是考考虑虑液液压压传传动动系系统统的的工工作作环环境境和和工工作作条条件件，若若系系统统靠靠近近300300以以上上高高温温的的表表面面热热源源或或有有明明火火场场合合，就就要要选选择择难难燃燃型型液液压压液液。其其中中对对液液压压液液用用量量大大的的液液压压传传动动系系统统，建建议议选选用用乳乳化化型型液液压压液液；用用量量小小的的选选用用合合成成型型液液压压液液。当当选选用用了了矿矿物物油油型型液液压压油油后后，首首选选的的是是专专用用液液压压油油；在在客客观观条条件件受受到到限限制制时时，也也可可选选用用普普通通液液压压油或汽轮机油。油或汽轮机油。液压油液众众多多的的考考虑虑因因素素中中，最最重重要要的的因因素素是是液液压压油油液液的的粘粘度度。粘粘度度太太大大，液液流流的的压压力力损损失失和和发发热热大大，使使系系统统效效率率下下降降；粘粘度度太太小小，泄泄漏漏增增大大也也影影响响系系统统效效率率。因因此此，应应选选择择使使系系统统能能正正常常、高高效效和和可可靠靠工作的油液粘度。工作的油液粘度。在在液液压压系系统统中中，液液压压泵泵的的工工作作条条件件最最为为严严峻峻，不不但但压压力力大大、转转速速高高和和温温度度高高，而而且且油油液液在在被被吸吸入入和和由由泵泵压压出出时时要要受受到到剪剪切切作作用用，所所以以一一般般根根据据泵泵的要求来确定液压油液的粘度的要求来确定液压油液的粘度。油油温温对对粘粘度度的的影影响响极极大大，因因此此应应依依具具体体情情况况控控制制油温油温，使系统在油液的最佳粘度范围内工作。，使系统在油液的最佳粘度范围内工作。液压油液根根据据一一定定的的要要求求选选定定或或配配置置好好液液压压油油液液后后，不不能能认认为为液液压压系系统统工工作作介介质质的的问问题题已已全全部部解解决决了了。使使用用不不当当还还会会使使油油液液的的性性质质发发生生变变化化。因因此此在在使使用用液压油液时，应注意以下几点：液压油液时，应注意以下几点：对对长长期期使使用用的的液液压压油油液液，氧氧化化、热热稳稳定定性性是是决决定定温温度度界界限限的的因因素素。因因此此，应应使使液液压压油油液液长长期期处处在低于它开始氧化的温度下工作。在低于它开始氧化的温度下工作。在在贮贮存存、搬搬运运及及加加注注过过程程中中，应应防防止止油油液液被被污污染。染。对油液定期抽样检验，并建立定期换油制度。对油液定期抽样检验，并建立定期换油制度。油箱的贮油量应充分，以利于系统的散热。油箱的贮油量应充分，以利于系统的散热。保持系统的密封，一旦有泄漏，就应立即排除。保持系统的密封，一旦有泄漏，就应立即排除。液压油液的污染及其控制液压油液的污染是系统发生故障的主要原因之一，液压油液的污染是系统发生故障的主要原因之一，它严重影响着液压系统的可靠性及元件的寿命。它严重影响着液压系统的可靠性及元件的寿命。液压油液被污染后，将对系统及元件产生下述液压油液被污染后，将对系统及元件产生下述不良后果不良后果：固固体体颗颗粒粒加加速速元元件件磨磨损损，堵堵塞塞缝缝隙隙及及滤滤油油器器，使使泵泵、阀阀性能下降，产生噪声。性能下降，产生噪声。水水的的侵侵入入加加速速油油液液的的氧氧化化，并并和和添添加加剂剂起起作作用用产产生生粘粘性性胶质，使滤芯堵塞。胶质，使滤芯堵塞。空空气气的的混混入入降降低低油油液液的的体体积积弹弹性性模模量量，引引起起气气蚀蚀，降降低低油液的润滑性。油液的润滑性。溶剂、表面活性化合物化学物质使金属腐蚀。溶剂、表面活性化合物化学物质使金属腐蚀。微微生生物物的的生生成成使使油油液液变变质质，降降低低润润滑滑性性能能，加加速速元元件件腐腐蚀。对高水基液压液的危害更大。蚀。对高水基液压液的危害更大。外界侵入的污染物外界侵入的污染物工作过程中产生的工作过程中产生的污染物污染物液液压压油油液液运运输输过过程程中中带带来来的的污染物污染物液液压压装装置置组组装装时时残残留留下下来来的的污染物污染物从从周周围围环环境境混混入入的的污染物污染物液液压压装装置置中中相相对对运运动动件件磨磨损损时时产产生生的的污染物污染物液液压压油油液液物物理理化化学学性性能能变变化化时时产产生生的的污染物污染物液压油液液压油液遭受污染的原因很复杂，污染物的来源液压油液遭受污染的原因很复杂，污染物的来源如表所示。如表所示。液压油液液压油的污染程度可按国际标准液压油的污染程度可按国际标准ISO4406定量地定量地描述和评定描述和评定 对对元元件件和和系系统统进进行行清清洗洗，清清除除在在加加工工和和组组装装过过程中残留的污染物。程中残留的污染物。防止污染物从外界侵入。防止污染物从外界侵入。采采用用合合适适的的过过滤滤器器。这这是是控控制制液液压压油油液液污污染染的的重重要要手手段段，应应根根据据系系统统的的不不同同情情况况选选用用不不同同过过滤滤精度、不同结构的过滤器，并定期检查和清洗。精度、不同结构的过滤器，并定期检查和清洗。控制液压油液的温度。控制液压油液的温度。定期检查和更换液压油液。定期检查和更换液压油液。为了减少液压油液的污染，常采取如下一些为了减少液压油液的污染，常采取如下一些措施措施：小结小结目前最广泛使用的液压传动介质是石油型液压油。要根据系统目前最广泛使用的液压传动介质是石油型液压油。要根据系统中采用的元件结构形式（主要是泵）、运动速度、使用温中采用的元件结构形式（主要是泵）、运动速度、使用温度和压力等因素来选用油液的品种和牌号，并注意对其污度和压力等因素来选用油液的品种和牌号，并注意对其污染严加控制。染严加控制。粘度实质上是液体的内摩擦系数，它影响液体流动时的阻力、粘度实质上是液体的内摩擦系数，它影响液体流动时的阻力、运动副的摩擦力以及通过配合间隙的泄漏量。合适的粘度运动副的摩擦力以及通过配合间隙的泄漏量。合适的粘度对保证液压系统正常工作有很重要的意义。对保证液压系统正常工作有很重要的意义。油液的可压缩性约为钢的油液的可压缩性约为钢的100 150倍，当油液中含有游离空气倍，当油液中含有游离空气时其可压缩性将急剧增加。在高压系统中必须注意液体可时其可压缩性将急剧增加。在高压系统中必须注意液体可压缩性的影响。压缩性的影响。由于液压油液的饱和蒸汽压比其空气分离压低得多，在液压技由于液压油液的饱和蒸汽压比其空气分离压低得多，在液压技术中常把压力是否低于空气分离压作为产生气穴的标准。术中常把压力是否低于空气分离压作为产生气穴的标准。