液气压传动的工作介质

？
流体在外力的作用下流动时，作 相对运动 的流体层之间由
于分子间的内聚力而产生的摩擦力称为 粘性 。
绪论
液气压传动的工作介质
工作介质的物理特性
（2） 牛顿内摩擦定律
内摩擦力（F）的大小与两板之间流体层的面积（A）成正比，与流体层间的
速度梯度（du/dz）成正比，还与流体的性质(粘性)有关。即：
z u0
① 气体体积随温度（T）和压力（P）的变化规律用 “状态方程” 表示：
pV mRT
绪论
② 液体的压缩性用 “压缩系数” 表示。
压缩系数－－指在一定温度下，每增加单位压力时液体体积的相对变 化量。
体积弹性模量
V
k
V0
p
E＝ 1 k
液气压传动的工作介质
工作介质的物理特性
? 液体与气体压缩性，哪一个更显著？
(2) 当速度梯度 =0 时,则 F=τ=0 ，即流体质点间无相对运动,流体
静止或相对静止。
绪论
液气压传动的工作介质
工作介质的物理特性
（3）粘度的表示方法及其相互关系
粘度是表示粘性大小的一种度量，有三种表示方法：
① 动力粘度（ ） —— 又称为绝对粘度，因其单位中有动力学要素而得名。 可由牛顿内摩擦定律得到 ，指流体在单位速度梯度时，单位面积上的 内摩擦力。 其国际单位为：Pa ·s ；工程单位为：P（泊）或cP（厘泊）
一般要求液压油的粘度指数Ⅵ 90 ，> 优良的在100以上。 各种液压油的Ⅵ可查液压手册。
绪论
液气压传动的工作介质
工作介质的物理特性
②压 力 流体的粘度随压力的变化而变化。这一特性称为“粘压特性”。 压力的变化对分子的内聚力有少许影响，而对分子热运动影响不大。因 此：一般认为液体的粘性与压力无关。
有矿物油、高水基液、水介质（海水，淡 水）水包油乳化液、油包水乳化液、合成烃、 聚醚、有机酯、磷酸酯、有机硅、卤代烃等；
其中用量最多的是矿物油型和合成烃型。
国家技术标准11118.—94规定了五种系列产品标准，即：HL、HM、 HG、HV和HS，与国际通用标准ISO分类相同。其组成及油名如下表：
绪论
ρ —— 干空气的密度。
绪论
液气压传动的工作介质
空气的湿度与含湿量
工作介质的种类及牌号
液压传动中的工作介质，由于使用条件的差异，对介质的要求有很大的不同， 因此其分类的方式也就多种多样：
按油品类型分类： 按 可 燃 性 分类： 按化学组成分类：
有矿油型、合成油型和含水液型三种；
有易燃、难燃、不燃三种；
用 b表示。
b
pb Rs T
(kg / m3 )
p b —— 水蒸气饱和压力；
③ 相对湿度：在一定温度和压力下，绝对湿度和饱和绝对湿度之比称
为该温度下的相对湿度，用φ表示。
100 % ps 100 %
b
pb
气动系统中，各种阀在使用时相对湿度不能大于95%.
液气压传动的工作介质
空气的湿度与含湿量
的野外装置的液压系统应该注意。
绪论
液气压传动的工作介质
工作介质的物理特性
4. 比热容
单位质量的液体在温度每升高1℃时吸收的热量，称为比热
容，单位为：
J （ / kg 。K）
它反映了油液吸收热量、抵抗温升的能力。
常用液压油的比热容为： 1674 ~ 2093J / kgK
5. 导热性 表示液体传导热量的能力。
用导论
液气压传动的工作介质
工作介质的物理特性
6. 闪点与燃点
闪点又叫闪燃点，是指可燃性液体表面上的蒸汽和空气的混合物 与火接触而初次发生闪光时的温度 。
燃点又叫着火点，是指可燃性液体表面上的蒸汽和空气的混合物与 火接触而发生火焰能继续燃烧不少于5s时的温度。
液气压传动的工作介质
工作介质的物理特性
例：有一密闭于液压缸中的一段直径d=15cm，长L=40cm的液压油，它的体积膨胀 系数βt=6.5×10-4l/K，此密闭容积一端的活塞不能移动。液压缸又是刚性的。若活 塞上的外负载力不变，油温从-20℃上升到+25 ℃时，油液的膨胀能使液压缸中的液 压油的压力上升多少？ （取k=5×10-10m2/N）
合成烃 低温液压油
具有防锈抗氧、抗磨性能的合成烃油。
以上五种产品，按40℃运动粘度共分以下几种： HL：一等品有15、22、32、46、68、100六个级号； HM：一等品有22、32、46、68四个级号； HG：一等品有32、68两个级号； HV：一等品也有10、15、22、32、46、68、100七个级别； HS：优等品、一等品各有10、15、22、32、46五个级别； （注：HH、HR不常用，故未列出）；
法定计量单位 ：帕·秒（Pa ·s）
绪论
液气压传动的工作介质
工作介质的物理特性
zx
1
v1 2
1 2
v2
注意:
(1) 切应力总是成对出现，其方向的确定方法为：
当所研究的面被快层带动时,其上的 与运动方向一致；
当所研究的面被慢层阻碍时,其上的 与运动方向相反。 即: v1 v2 则τ1 与 v1 反向，τ2 与v2 同向。
2. 含 湿 量
含湿量是反映干空气中的混合水蒸气的数量。
① 质量含湿量：单位质量的干空气中所混合的水蒸气的质量。
用d表示，即：
d ms (g / kg) mg
ms —— 水蒸气的质量； mg —— 干空气的质量；
② 容积含湿量：单位体积的干空气中所混合的水蒸气质量。
用d`表示，即：
d d (g / m3 )
绪论
液气压传动的工作介质
工作介质的种类及牌号
牌号举例：
绪论
液气压传动的工作介质
工作介质的种类及牌号
常用液压油的牌号和粘度等级对应关系
ISO 粘度等级
GB2512--81
粘度等级(40℃) 的运 相近的旧标准粘度等
ºEt=t1/t2 工业上常用20℃、50℃作为测定恩氏粘度的标准温度，记为ºE20，ºE50。
恩氏粘度与运动粘度的换算： υ=0.0731ºE — 1/0.0631ºE (cm3/s)
绪论
液气压传动的工作介质
工作介质的物理特性
b. 赛氏粘度：
美国使用
60ml被测液体在某一温度下流过直径 0.17cm，长 1.225 cm 的赛氏粘度计所
第二章 流体力学基础
➢ 液气压传动的工作介质 ➢ 流体静力学 ➢ 气体状态方程 ➢ 流体动力学 ➢ 液压系统的压力损失 ➢ 孔口及缝隙的流量压力特性 ➢ 充、放气温度与时间的计算 ➢ 液压冲击和气穴
2.1 液气压传动的工作介质
液压系统中的工作液体既是传递功率的介质，又是液压元件的冷却、防 锈和润滑剂。
例：在温度和粘度相同时，初始压力为p=0.2MPa，则当压力上升至 0.3MPa时，液体体积改变量为（1/2000），而气体体积的为（1/2）， 可见气体的压缩性远远高于液体的压缩性。
在液压传动中，静态时一般不考虑液体的压缩性，但在压力较高， 执行元件容积较大 和动态计算中，则要考虑压缩性的影响。
绪论
液气压传动的工作介质
工作介质的种类及牌号
标准分类
油品名称
组
成
HL
通用机床油 具有防锈抗氧性能的精制矿物润滑油。
HM
抗磨液压油 具有防锈抗氧、抗磨性能的精制矿物润滑油。
HG
液压导轨油 具有防锈抗氧、抗磨和抗粘滑性的精制矿物润滑油。
HV
低温液压油 具有防锈、抗氧、抗磨性能，加增粘剂的精制矿物润滑油。
HS
绪论
P<50MPa ，无明显影响；
P>50MPa ，P ↑ → μ ↑；
其近似计算公式：
ekp 0
式中： μ0－－大气压下的动力粘度； κ－－系数，因液体的不同而异。对石油基液压油:
k 0.015 ~ 0.035MPa
液气压传动的工作介质
工作介质的物理特性
3. 流 体 的 压 缩 性：
P V
T 液 ，气
？想一想，原因是什么
绪论
液气压传动的工作介质
工作介质的物理特性
显然，液体的粘度随温度的变化越小越好。
部分液压油的粘温曲线如图所示。 粘温特性用粘度指数Ⅵ表示，表示被测油液的粘度随温度变化的程度 同标准油液粘度随温度变化的程度的相对值。 粘度指数越高，表示油液粘度受温度变化的影响越小，其粘温性能越 好，反之越差。
ms V
ps Rs T
s
(kg / m3 )
绪论
ms —— 空气中水蒸气的质量; V —— 湿空气的体积;
Ps —— 水蒸气分压； Rs —— 水蒸气的气体常数 （462.05J/（kg ·K））；
液气压传动的工作介质
空气的湿度与含湿量
绪论
② 饱和绝对湿度：混合气体的压力为混合前各成分气体分压力的总和。
绪论
液气压传动的工作介质
工作介质的物理特性
③相对粘度 ( oE )
——由于 的测定很困难，故工程上常采用测定方法较容易的相对粘度（又叫 条件粘度）来表示，其数值与粘度计的种类，测试条件有关。
a. 恩氏粘度：
中国及俄、德等欧洲国家使用
温度一定时，200ml的被测液体在重力作用下流过恩氏粘度计 （φ2.8mm的小孔）所需要的时间（t1）与20℃等体积蒸馏水流过同一粘度 计所需要的时间（t2）之比，用ºE表示，即：
1Pa·s = 10 P= 1000 cP
绪论
液气压传动的工作介质
工作介质的物理特性
② 运动粘度（ ） —— 由于 的单位中只有运动学要素，故称为运动粘度。
其国际单位为：m2 /s ；工程单位为：St（沲）或cSt（厘沲）