第二章 液压油液.
2.液压油液

二、液压油的性质
1.液体的密度和重度 (1)密度: 对于匀质液体, 单位体积的 质量称为液体的密度。通常用ρ表示,对 于均质液体 式中 kg/m³ V—液体的体积,m³ ; m—体积V所包含的液体质量,kg。
ρ= m/v
13
二、液压油的性质
液体的密度随着温度的升高而下降, 随压力的增大而增大。 对于液压传动中常用的温度和压力 范围内,密度变化很小,可视为常数。 在计算时,常取15 ℃时的液压油密 度ρ=900 kg/m³ 。
34
•温度tKk可压缩性(容易 被压缩) •压力pKk可压缩性
19
注 意
压力增大时,K值增大,但这种变化不
呈线性关系。当p3Mpa时,K值基本上 不再增大。 若液压油中混有气泡时,K值将大大减 小。 液压油液的可压缩性对在动态下工作的 液压系统来说影响很大,但当液压系统 在静态下工作时,一般可以不予考虑。
实验测定指出
液体流动时相邻液层间的内摩擦力Ff 与 液层接触面积A、液层间的速度梯度 du/dy 成正比,即:
式中:—比例常数,称为粘度或粘性 系数(动力粘度)。
22
单位:Pa ·s 或 P(泊)
1 Pa ·s =10 P = 103 cP (厘泊) 2、运动粘度:液体动力粘度与其密度的 比值,称为液体的运动粘度。即: =/ 单位:m2/s、st(沲)、cst(厘沲) 1 m2/s = 104 st = 106 cst. 物理意义:不是一个粘度的量,但习惯上 常用它来标志液体粘度。
11
例如:聚四氟乙烯-SF—常用密封材料
高度化学稳定性和热安定性,在高温下不会氧 化、硬化或软化泄漏,在潮湿环境下亦能防止 腐蚀,设计用于长期高温条件下作业或重负载 的轴承、齿轮、导轨以及滑动机械装置的润滑。 适用温度范围:-45~+300℃。 优佳的抗磨润滑性和承载能力,极低的摩擦系 数与蒸发损失; 对金属材料良好防腐蚀保护, 与绝大多数塑胶和弹胶体相容; 优异高温抗 氧化、硬化或软化性能,具有高化学惰性; 优良的耐水、蒸气、温和酸性或碱性液体的冲 洗,使用寿命极长。
第二章.液压流体力学基础

等值传递。
压力传递的应用
图示是应用帕斯卡原理的实例,假设作用在小活塞上
施加压力F1时,则在小活塞下液体受的压力为p= F1/A1 根据帕斯卡原理,压力p等值的 传 递到液体内部各点,即大活塞下面 受到的压力也为p,这时,大活 塞 受力为F2= pA2。为防止大活塞下 降,则在小活塞上应施加的力为:
6.3 液体流经缝隙的流量
环形缝隙流量
活塞与缸体的内孔之间、阀芯与阀孔之间都存在环形缝隙。
πdh qV p 12 l
同心环形缝隙
3
6.3 液体流经缝隙的流量
环形缝隙流量
流过偏心圆环缝隙的流量, 当e = 0时,它就是同心圆环缝 隙的流量公式;当e =1时,即 在最大偏心情况下,其压差流 量为同心圆环缝隙压差流量的
压力有两部分:液面压力p0及自重形成的压力ρgh;
静压力基本方程式 p=p0+ρgh
3.3 重力作用下静止液体压力分布特征
液体内的压力与液体深度成正比;
离液面深度相同处各点的压力相等,压力相等的 所有点组成等压面,重力作用下静止液体的等压 面为水平面; 压力由两部分组成:液面压力p0,自重形成的压
6.1 液体流经薄壁小孔的流量
当小孔的长径比 l /d < 0.5时,称为薄壁孔 。
qV Cq K
2
p
6.3 液体流经缝隙的流量
平面缝隙流量
在液压装置的各零件之间,特别是有相对运动的各 零件之间,一般都存在缝隙(或称间隙)。油液流过缝 隙就会产生泄漏,这就是缝隙流量。由于缝隙通道狭窄, 液流受壁面的影响较大,故缝隙液流的流态均为层流。 压差流动:由缝隙两端的压力差造成的流动。 剪切流动:形成缝隙的两壁面作相对运动所造成的流动。
第二章 液压传动基础知识

F p A
式中 F——法向作用力(N); A——承压面积(m2)。 在这里压力与压强的概念相同,物理学中称为压强,工程实际中称为 压力。
。 静止液体压力具备两个重要特性:
1)压力的方向总是垂直指向承压表面; 2)流体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等。
第2章
2.液体静压力 液体处于静止状态下的压力称为液体静压力。
与大气相通的水槽中,液体在管中上升的高度h = 1m,设液 体的密度为ρ= 1000㎏/m3,试求容器内的真空度。
解:以液面为等压面,由液体静压力基本方程得
p +ρgh = pa 所以真空度为
pa-p = ρgh =1000×9.8×1 =9800(Pa)
如图所示,密闭容器中充满了密度为ρ的液体,柱塞直径为d, 重量为FG,在力F作用下处于平衡状态,柱塞浸入液体深度为h。
§2.1 液压油
一、 液压油的主要性质
1.密度
单位体积液体的质量称为液体的密度。液体的密度为
m ρ V
式中
m:液体的质量(kg); V:液体的体积(m3); 液压油的密度ρ=900 kg/ m3
液压油的密度随压力的升高而增大,随着温度的升高而减小。但 在通常的使用压力和温度范围内对密度的影响都极小,一般情况下可视 液压油的密度为常数,其密度值为900 kg/m3。
• 作用在大活塞上的负载F1形成
液体压力 p= F1/A1
• 为防止大活塞下降,在小活 塞上应施加的力
•
F2= pA2= F1A2/A1
由此可得
• 液压传动可使力放大,可使力
缩小,也可以改变力的方向。
• 液体内的压力是由负载决定 的。
如图:已知活塞1的面积A1=1.13X10-4m2,液压缸活塞2的面积
第二章 液压传动基础知识1

1、液压油 2、液体静力学 3、液体动力学
目的任务:
了解油液性质、静压特性、方程、传递规律
掌握静力学基本方程、压力表达式和结论
重点难点:
液压油的粘性和粘度 粘温特性 静压特性 压力形成 静力学基本方程
第一节 液压传动的工作介质—液压油
油液的物理性质
常用液压油及其选用
三、液压油的合理使用
(一)防止污染
(1)加强油液库存及现场管理,建立严格 的油料管理制度和化验制度。 (2)保持液压元件的清洁,特别是油箱周 围的清洁 (3)经常清洗滤网,滤芯,换油。 (4)油液要定期检查更换。
(二)防止油温过高
(1)油液黏度降低,泄漏量增加。
(2)油液的氧化加快,油液变质 (3)元件受热膨胀,配合间隙减小 (4)密封胶圈迅速老化变质 (三)防止空气混入液压油 (1)在油箱中,防止空气被油液带入系统中
结论: 液体在管道中流动时,流过各个断面的流量 是相等的,因而流速和过流断面成反比。
三、伯努利方程及其应用
能量守恒定律:理想液体在管道中稳定流 动时,根据能量守恒定律, 同一管道内任一截面上的总 能量应该相等。 或:外力对物体所做的功应该等 于该物体机械能的变化量。
理想液体伯努利方程的推导
理想液体伯努利方程
Pa
测压两基准
绝对压力—以绝对零压为基准所测 相对压力—以大气压力为基准所测
三种压力之间的相互关系
四、静压传递原理
(一)液压系统压力的形成
p = F/S F=0 p=0 F↑ p↑ F↓ p↓ 结论:液压系统的工作压力取决 于负载,并且 随着负载的变化而变 化。
F
(二)静压传递原理(帕斯卡原理)
0E
04-02 液压油液习题及答案

第二章 液压油液2.1什么是液体的粘性?常用的粘度表示方法有哪几种?并分别述说其粘度单位。
分子间内聚力阻止分子相对运动产生的一种内摩擦力。
表示方法:1、动力粘度η,单位Pa ·S2、 动粘度ν,单位m 2/s3、 相对粘度2.2 机械油的牌号与粘度有什么关系?机械油的牌号以40℃的运动粘度(cSt)的平均值来定义1 cSt= 10-6m 2/s2.3 已知油液的运动粘度)(cst v 需要求相应的动力粘度η(Pa·s),试导出计算公式。
η(Pa·s)=ρ(kg/m 3) ·ν(cSt)·10-6 2.4 求20号机械油40℃时的平均动力粘度,用Pa·s 及泊)(2cm s dyn ⋅表示。
η=ρ·ν=900 kg/m 3×20×10-6m 2/s=0.018 Pa·s=0.18P(注:dyn =10-5N)2.5 填空1) 某液压油的密度ρ=900kg/m 3= 900 N·s 2/m 4= 0.9 dyn·s 2/cm 4= 0.9×10-6 kgf·s 2/cm 4。
2) 20#机械油的密度ρ=900kg/m 3,其粘度为20cst= 0.2 cm 2/s = 0.018 Pa·s= 0.18 P= 18 cP2.6 图示液压缸,D=63mm ,d=45mm 油的体积弹性模量k=1.5×109Pa 载荷变化量△F=10000N 。
当1) L=0.4m 时2) L=1.2m 时求:在不计缸体变形和泄漏的情况下,由于油液的压缩性,当载荷变化时,活塞将产生的位移。
A L LF A L LA A F V Vp K ⋅∆⋅∆-=⋅∆⋅⋅∆-=∆⋅∆-=/K A LF L ⋅⋅∆-=∆)(4/22d D A -⋅=π L=0.4m ,ΔL=-1.7mmL=1.2m ,ΔL=-5.2mm负号表示压缩2.7 油的体积弹性模量k=1.30×109Pa ,装于L=5m 长的圆管内(在大气压下),管内径d=20mm ,当管内油压升至△p=20MPa 时,试求管内油液的变化容积。
第二章 液压油与液压流体力学基础

液体单位面积上所受的法向力,称为压力,以p表示,单位Pa、Mpa
F p lim A 0 A
静止液体的压力称为静压力。
性质: (1)液体的压力沿内法线方向作用于承压面上; (2)静止液体内任一点处的压力在各个方向上都相等。
二、重力作用下静止液体中的压力分布 间内流过某一通流截面的液体体积称为流量。 流量以q表示,单位为m³ /s或L/min。
q = V/t = Al/t = Au
当液流通过微小的通流截面dA时,液体在该截面上各 点的速度u可以认为是相等的,所以流过该微小断面的 流量为 dq=udA 则流过整个过流断面A的流量为
m V
(kg / m 3 )
式中:V——液体的体积,单位为m3;
m——液体的质量,单位为kg。
液体的密度随压力或温度的变化而变化,但变化量很 小,工程计算中忽略不计。
(二)液体的可压缩性 液体受压力作用而使体积减小的性质称为液体的可 压缩性。通常用体积压缩率来表示:
1 V k p V0
单位:㎡/s 1㎡/s=104㎝2/s =104斯(St)=106mm2/s =106厘斯(cSt)
液压油牌号:
国际标准按运动粘度对油液的粘度等级(即牌号)进行 划分。常用它在某一温度下(40℃)的运动粘度平均值来表 示,如VG32液压油,就是指这种液压油在40℃时运动粘度 的平均值为32mm2/s(cSt)。
2、粘度 粘性的大小用粘度表示。常用的粘度有三种,即动力 粘度、运动粘度和相对粘度。 ⑴动力粘度 动力粘度又称绝对粘度
du / dy
动力粘度的物理意义是:液体在单位速度梯度下流动 时,流动液层间单位面积上的内摩擦力。 单位: N· s/㎡或Pa· s
液压传动液压油

水包油乳化液 油包水乳化液 水-乙二醇液 磷酸脂液 其他
难 燃 型
为了改善液压油液的性能,往往在油液中加入各种各样的添 加剂。添加剂有两类: 一类是改善油液化学性能的,如抗氧化剂、防腐剂、防锈 剂等,另一类是改善油液物理性能的,如增粘剂、抗泡剂、抗磨 剂等。
二、液压油液的物理性质
(一)密度:单位体积液体的质量称为液体的密度。体积 为V、质量为m的液体的密度ρ为 ρ= m/V (1-1) 矿物型液压油的密度随温度和压力而变化的,但其变动 值很小,可认为其为常数,一般矿物油系液压油在20℃时 密度约为850~900 kg/m3 左右
第二节 管路压力损失
•
•
• •
•
1、液阻 实际液体具有粘性,在管道中流动就会产生 阻力,这种阻力称为液阻。 2、压力损失 液体在管道中流动时就必须多消耗一些 能量来克服前进路上的阻力损失。这种能量消耗称为压力 损失。 3、压力损失的形式 1)沿程压力损失:液体在直管中流动时,由于液体具 有粘性,因液体各质点的运动速度不同。液体分子间存在 内摩擦力的作用,液体与管壁间也产生摩擦,由于摩擦阻 力的存在,液体流动必须克服摩擦力的阻碍,因此消耗了 一部分能量,这是沿程压力损失。 2)局部压力损失:液体在管道中流动时,还会遇到管 道的弯曲、直径突然扩大或缩小、管道分支、小孔、阀口 等局部装置,液体流经这些局部地区时就会产生撞击,速 度突然变化而产生附加摩擦,流向改变形成旋涡等,因此 要消耗一部分能量,这是局部压力损失。
•
与它的密度ρ之比,称为运动粘度,用ν表示,即ν= η/ρ • 运动粘度具有速度的量纲而得名,它的物理含义不 明确,主要是为了使用上的方便。因为在流体力学计 算中,μ、ρ总是以μ/ρ形式出现的。 • 在工程上,ν的法定计量单位是米2/秒(m2/s), 或毫米2/秒(mm2/s)。
液压油的用途

第2章 液压油
y ui u0
dy y O
u +du u h
图1-11 液体的粘性示意图
第2章 液压油 油的粘性易受温度影响,温度上升,粘度降低,造成 泄漏、磨损增加、效率降低等问题;温度下降,粘度增加, 造成流动困难及泵转动不易等问题。如运转时油液温度超 过60 ℃,就必须加装冷却器,因油温在60 ℃以上,每超过 10 ℃,油的劣化速度就会加倍。图1-12所示是几种国产液
第2章 液压油
第2章 液压油
1 、液压油的用途
2、液压油的种类
3、液压油的性质
4、液压油的选用
第2章 液压油
第二章 液压油
2.1 液压油的用途 (1) 传递运动与动力。将泵的机械能转换成液体的压力 能并传至各处, 由于油本身具有粘度,因此,在传递过程 中会产生一定的动力损失。 (2) 润滑。 液压元件内各移动部位都可受到液压油充分 润滑, 从而降低元件磨耗。 (3) 密封。油本身的粘性对细小的间隙有密封的作用。
(4) 冷却。系统损失的能量会变成热,被油带出。
第2章 液压油 2. 2 液压油的种类 液压油主要有下列两种。
1.
矿物油系液压油主要由石腊基(Paraffin base)的原油 精制而成, 再加抗氧化剂和防锈剂, 为用途最广的一种。 其缺点为耐火性差。 2. 耐火性液压油是专用于防止有引起火灾危险的乳化型 液压油, 有水中油滴型(O/W)和油中水滴型(W/O)两 种。 水中油滴型(O/W)的润滑性差, 会侵蚀油封和金属;
例如, p =7.0~20.0 MPa时, 宜选用 N46~N100 p 7.0 MPa 时, 宜选用N32~N68的液压油。
第2章 液压油 2) 执行机构运动速度较高时,为了减小液流的功率 损失, 宜选用粘度较低的液压油。 3) 在液压系统中,对液压泵的润滑要求苛刻,不同 类型的泵对油的粘度有不同的要求,具体可参见有关 资料。 2. 5
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清净剂和分散剂 抗氧抗腐剂 极压抗磨剂 摩擦改进剂 金属减活剂 粘度指数改进剂 防锈剂 降凝剂 抗泡沫剂
对液压油液的要求和分类
对液压油液的要求 合适的粘度且粘温特性好; 有良好的润滑性; 成分要纯净; 材料相容性好; 有良好的化学稳定性、抗氧化性; 有良好的抗磨性、极压性; 抗泡沫性和抗乳化性好; 凝点低 - 凝点指油液不能流动时的最高温度; 闪点高 - 闪点指的是油样液面以上的蒸气被点燃的最低温度; 无毒,价格便宜。
液压油液分类
石油基液压油:按照ISO规定,采用40ºC 时油液 的运动粘度(mm2/s)作为油液牌号,共分为10、 15、22、32、46、68、100、150 等 8 个等级。 L-HL液压油(又名普通液压油, L代表防锈、
抗氧化型)
L-HM液压油(抗磨液压油,M代表抗磨型) 难燃液压液:乳化液 (水包油或油包水)
第二章 液压油液
液压油液的主要物理性质
一、密度
z
P
=
lim
V0
M V
kg/m3
V,M
P(x,y,z)
对于均质流体:
x
y
M
V
kg/m3
一般认为液压油的密度为900kg/m3
二、可压缩性
可压缩性—— 流体随其所受压力的变化而发生 体积变化的性质。
体积压缩系数:
k
dV V
1 dp
高水基液压液 合成液压液(无水磷酸酯加各种添加剂) 海水或淡水
植物油 植物油正越来越受欢迎,它具有矿物油及大多
数合成油所无法比拟的特点,就是迅速地降低环境 污染。由于当今世界上所有的工业企业都在寻求减 少对环境污染的措施,而这种“天然”润滑油正拥 有这个特点,虽然植物油成本高,但所增加的费用 足以抵消使用其它矿物油、合成润滑油所带来的环 境治理费用。
( m2/N )
式中:dV—— 流体体积相对于V 的增量;
V —— 压力变化前(为 p 时)的流体体积;
dp —— 压力相对于 p 的增量。
体积(弹性)模量:
K
1 k
V dp dV
( N/m2 )
K 不易压缩。 一般认为:液体是不可压缩的(液压系统在
p、T、v 变化不大的“静态”工况下)。 则 = 常数
三、液体的粘性 1、粘性的概念及牛顿内摩擦定律
液体分子间的内聚力,液体分 子与固体壁面间的附着力。
内摩擦力——相邻液层间,平 行于液层表面的相互作用力。
定义:液体在运动时,其内部相邻液层间要产 生抵抗相对滑动(抵抗变形)的内摩擦力的性 质称为液体的粘性。
内摩擦力: F A du
dy
以切应力表示: F du
需要注意的是,液压油的 粘度不论是如何测量的, 它都是基于一定的温度下 的,只有同一温度下的粘 度才能互相比较。
赛氏粘度是 60ml 测试油 从标准赛 氏粘度计流出所 需要的时间。
3、粘压关系和粘温关系 <1> 粘压关系
压力其分子间距离(被压缩)内聚 力粘度 变化较小,一般不考虑压力对粘度的影响。 <2> 粘温关系(对于液体) 温度内聚力 粘度 温度变化时对液体粘度的影响必须给于重视。
<1> 动力粘度 单位 : Pa s (帕·秒)
1 Pa s = 1 N/m2 s
<2> 运动粘度
单位:m2 / s
工程上常用:10–6 m2 / s (厘斯)mm2 / s
油液的牌号: 40ºC 时油液运动粘度的平均厘斯 ( mm2 / s ) 值。
<3> 相对粘度—— 其它流体相对于水的粘度 恩氏粘度: ºE 中、俄、德使用 赛氏粘度: SSU 美国使用 雷氏粘度: R 英国使用 巴氏粘度: ºB 法国使用 用不同的粘度计测定。
典型液压油(液)的粘度-温度曲线 1—石油型普通液压油;2—石油型高粘度指数液压油;
3—水包油乳化液;4—水-乙二醇 矿物基础油
合成基础油
成品油
要注意的是,好的液压油决不 是天生的。其品质是由它所包 含的基础油、稠化剂、添加剂 添加剂 等决定的。一种经过充分提炼、 精心加工而成的液压油会表现 的比未经处理的好。
植物油优点是毒性低,润滑性能和极压性能比 石油基润滑油好。但植物油因产量少而比矿物油价 格高,另一个缺点是在低温下易结蜡,氧化安定性 也不如矿物油好。
液压油液的选用
选用液压油液主要考虑的是种类和合适的粘度。
选择时要注意: 液压系统的工作压力 压力高,要选择粘度
较大的液压油液。 环境温度 温度高,选用粘度较大的液压油
A dy
牛顿内摩擦定律
式中:µ—— 与液体的种类及其温度有关的比例
常数;
du —— 速度梯度( 液体流速在其法线方
dy
向上的变化率)。
2、粘度及其表示方法
粘度:
du
dy
代表了液体粘性的大小
的物理意义:产生单位速度梯度时,相邻液层
在单位面积上所作用的内摩擦力
(切应力)的大小。
常用的粘度表示方法有三种:
液。 运动速度 速度高,选用粘度较低的液压油
液。 液压泵的类型 各类液压泵适用的液压油液
粘度范围见教材中表 2-6。
液压油的选用以生产厂家根据工况及设计选定 的液压油为基础,参照国际、国家标准推荐范围, 以实践经验为指导而选用。现代液压油均采用质量 等级(使用性能)和粘度等级(牌号)两个指标来 表达。