液压与气压传动技术-液压传动基础

（2）运动速度。当液压系统工作部件运动速度较高时， 宜选用黏度较小液压油，这有利于减少液流的摩擦损 失。 （3）环境温度。液压系统环境温度高时，宜选用黏度 较大液压油，这有利于减少液流的容积损失。
3 液压油的使用与维护
（1）正确合适的工作温度。任何一种液压油都会因 长时间温度的交变作用而发生品质变化，从而影响液 压系统的性能。因此正确合适的使用温度很重要。不 同品种液压油有不同的正常工作温度。例如，目前 90%以上液压系统采用的石油基矿物油，其连续工作 状态时的温度为80℃～140℃。 （2）液压油的污染控制。液压油污染是造成液压系 统故障的主要原因。
把油液黏度随温度变化而变化的这种性质称为 油液的黏温特性。
不同种类的液压油有不同的黏温特性。黏温特 性好的液压油其黏度随温度变化较小，因而油 温变化对液压系统性能影响较小。
3．黏度与温度、压力的关系
国内外常采用黏度指数Ⅵ来衡量黏温特性的好坏，黏 度指数Ⅵ越大，表明油液随温度的变化率小，即黏温 特性好。一般液压油的黏度指数Ⅵ在90以上，优异的 工作液的黏度指数Ⅵ在100以上。
第3篇 液压与气压传动技术
第8章 液压传动基础
第9章 液压泵
第10章 液压缸和液压马达 第11章 液压控制阀
第12章 液压系统辅助元件
第13章 基本控制回路
第14章 汽车典型液压与液力系统
第15章
气动技术
第8章 液压传动基础
8.1
液压油
8.2
液压传动基础知识
8.3
液压传动系统概述
能力训练与拓展

思考题
图8-5 绝对压力、相对压力和 真空度
压力常用单位换算
在工程实际中重力加速度g通常取10m/s2，因此， 人们常用到的公斤力/厘米2（kgf/cm2）、水柱 高、汞柱高和巴（bar）间的换算关系为：1atm （1个大气压）=1 kgf/cm2=105 Pa =1 bar；1 米水柱高（1mH2O）=104 Pa =0.1 kgf/cm2；1毫 米汞柱（1mmHg）=1.33×102 Pa。
8.1.2液压油的种类、选择、使用与维护
1、液压油的种类。液压油可分成可燃型（矿物油、
合成烃型）、难燃型（乳化型、水、水-乙二醇型、合 成型）和专业液压油（航空专用、舰船专用、炮用、 车辆制动专用等）三大类。液压油的主要品种及其特 性和用途如表8-1所示。
表8-1 液压油的主要品种及其特性
类型 名称 全损耗系 统用油 普通液压 油
3、静止液体内部压力的传递
在密闭容器中，施加在静止液体上的压力以等值传递 到各个点。这就是静压传递原理，又称帕斯卡定理。 图8-4所示为帕斯卡定理运用的一个典型实例。由于两 缸联通且密闭，因此在忽略重力影响的前提下，根据
帕斯卡定理有p1=p2 。
图8-4 帕斯卡定理运用实例
一个重要的知识点
若图8-4负载为零，忽略活塞质量和其他阻力 情况下，无论怎样推动小活塞，也不能在液 体中形成压力。由此可见液压系统的压力是 由外界负载决定的。
在L-HL基础上添加黏度指数添加剂，具有很好的黏温特性，适 用于对黏温特性有特殊要求的低压系统，如数控机床或装有伺服 阀的液压系统
在L-HM基础上添加有抗凝剂。可适用于-−40℃°C～～20℃°C的 低温环境
与L-HV相类似，但低温黏性更小 深度精制矿物油加添加剂，改善抗氧化性、抗泡沫性等。汽轮 机专用，也可用于一般液压系统
（8.-2）
动力黏度的法定计量单位为Pa·s和MPa·s，它与工 程上仍然沿用的非法定计量单位P（泊，dyn·s/cm2） 之间的关系是1Pa·s=10P。
（2）运动黏度。动力黏度与该液体的密度之比值称为 运动黏度，一般用 表示
运动黏度无明确物理意义，由于其单位含有长 度和时间量纲，类似于运动学量，故称为运动 黏度。
液体在圆管中的流动状态与管内液体的平均流速v、 管道内径d和液体的运动黏度 有关，液体流动是层流 还是紊流，需用雷诺数Re来判别，
雷诺数的物理意义：
雷诺数的物理意义：雷诺数是液流的惯性 力与内摩擦力的比值。雷诺数较小时，液 体的内摩擦力起主导作用，液体质点运动 受黏性约束而不会随意运动，液流状态为 层流；雷诺数较大时，惯性力起主导作用， 液体黏性不能约束质点运动，液流状态为 紊流。
——速度梯度，即流速沿垂直于流速方向的变化率。
图8-2 液体的黏性
2．黏度 液体黏性的大小用黏度来表示。常用的黏度有三种： 动力黏度、运动黏度和相对黏度（又称条件黏度）。 （1）动力黏度。它又称绝对黏度，其物理意义为： 液体在单位速度梯度下流动时，液体层间单位面积上产 生的内摩擦力。根据式（8.-1）有：
（3）液压油的定期检测。
8.2 液体传动基础知识
8.2.1 液体静力学基础 8.2.2液体动力学基础 8.2.3液压冲击和气穴现象
8.2 液体传动基础知识
8.2.1 液体静力学基础
1．液体静压力
这里的压力就是物理学中的压强。由于液体质 点间的内聚力很小，不能受拉，只能受压，所 以液体的静压力具有下面两个重要的特性。
抗磨液压 油
ISO代号 L-HH L-HL
L-HM
特性和用途 不含任何添加剂的基础性母液压油，一般不宜作传动介质，仅 适用于要求不高、低压系统的润滑 精制矿油加添加剂。具有一定的抗氧化和防锈能力，可用于低 压系统、机床主轴箱、齿轮箱的润滑
在L-HL基础上添加有极压抗磨剂和金属钝化剂，广泛应用于各 类低、中、高压系统，例如，工程机械和车辆液压系统
1．几个基本概念
（3）迹线和流线。迹线指流体质点的轨迹线。而流 线指流体流动的某一瞬间一条标志各质点运动状态的 曲线，如图8-6（a）所示。流线上各点瞬间的流向均 与该点的切线相重合，所以流线既不相交也不发生转 折，它是光滑的曲线。在恒定流动时流线的形状不随 时间而改变。迹线与流线比较，前者是同一质点不同 时刻的轨迹，时间是其参变量；后者是同一瞬间不同 质点的运动状态。但是在恒定流动时，迹线与流线重 合。
2、液压油的选择
首先是油液品种的选择。根据是否是液压专用，有无 起火危险，液压系统对环境，对抗磨性等方面的要求 进行选择；其次是选择液压油黏度等级。 液压元件中，液压泵由于压力高、转速高、温度高， 且液压油被泵吸入时受剪力作用，对液压油的性能最 为敏感，因此通常根据液压泵的类型以及要求，选择 液压油的黏度范围，详见表8-2。除考虑液压泵外，在 选择液压油黏度等级时，还应考虑以下几个方面。
高水基液，难燃，黏温特性好，有一定的防锈能力，润滑性差， 易泄露，适用于有抗燃要求，流量大，易泄露的系统
矿物型液压油，既抗磨防锈又抗燃，适用于具有抗燃要求的中 压系统
难燃，黏温特性好，抗蚀，能在−30℃～60℃使用，适用于具有 抗燃要求，中性能的低压系统
难燃、润滑性能好、抗磨、抗氧化，有毒。能在−54℃～135℃ 使用，适用于具有抗燃要求，精密的高压系统
液体静压力的两个特性
（1）液体静压力垂直于作用面，其方向与该面 的内法线方向一致。液体由于质点间凝聚力很小， 在受到拉力或剪力时，会发生流动，液体不在保 持静止。因此静止液体受到力的作用方向只能为： 与该面的内法线方向一致。 （2）静止液体内任一点所受到的液体静压力在 各个方向上都相等。显然，若静止液体的某一点 所受到的液体静压力在某个方向上不相等，即该 质点在该方向上力不平衡，自然就不会静止。
（1）工作压力。若选用液压油黏度过高，则液压系统 因摩擦而引起功率损失，从而使系统机械效率下降； 若选用液压油黏度过低，则液压系统因泄漏而引起功 率损失，从而使系统容积效率下降。但一般来说，工 作压力高的系统宜选择黏度大的液压油，这有利于减 少泄漏和容积损失。根据经验有：
当0MPa<p<7MPa时， =32~68 cSt； 当7MPa<p<21MPa时， =68~100 cSt； 当21MPa<p<32MPa时， >100 cSt。
1．几个基本概念
（4）流束和通流面积。在流场中任画一封闭曲线， 只要该曲线不是流线，经过曲线上每一点的流线组成 的管状表面称为流管，如图8-6（b）所示外围所形成 的管状体。流管内所有流线的总和称为流束，如图86（b）所示。 通流面积指与流束所有迹线正交的截面，它可能是平 面，也可能是曲面，如图8-6（c）所示。
1．几个基本概念 （5）流量和界面平均流速。 设元流通流截面各点流速为u，根据流量的定义有 dQ=udA。通过该通流截面上的流量就等于所有元流 流量之和，即
图8-7 平均流速与实际流速
2．流体的流动状态
图8-8 液体流态及其实验装置
层流时黏性力起主导作用，质点受黏性力作用，不随 意运动；紊流时惯性力起主导作用，质点在变化的惯 性力的作用下，运动变化多样。
2 液体静力学方程
此为液体静力学基本方程
图8-3 静止液体受力分析
重力作用下的静止液体内压力分布有以下特征： （1）静止液体中任一点的压力由液面上的压力 和液柱 自身重力所产生的压力 两部分构成。 （2）静止液体内的压力随深度 的增加而线性增加。 （3）同一液体中，离液面深度相同处各点的压力均 相等。由压力相等的点组成的面称为等压面。
（3）相对（条件）黏度。它指用黏度计在特 定条件下测出来的黏度。各相对（条件）黏度 都有相应的专门测量方法。各国采用的相对黏 度不一样，如我国、俄罗斯、德国等采用恩氏 黏度（°ºE），美国采用赛氏（SSU）黏度， 英国采用雷氏黏度（°R）。
3．黏度与温度、压力的关系
液压油对温度的变化极为敏感，一般说来，温 度升高，黏度会下降。
图8-4 帕斯卡定理运用实例
4．压力的表示方法及单位 压力的表示方法根据其测试的参考基准不同有两种： 一种以绝对真空为基准，另一种以大气压力为基准 （见图8-5）。以绝对真空为基准测得的压力称为绝 对压力，以大气压力为基准测得的压力称为相对压力。 由于绝大多数仪表外部受大气压力作用，内部受绝对 压力作用，这图些8-5仪绝表对测压力得、的相对压压力力为和真相空对度压力，所以相 对压力又称为表压力。