第二章 流體力學(xué)基礎(chǔ)

1、 液壓液可分成液壓液可分成可燃型液壓液可燃型液壓液(礦物油型、合成烴礦物油型、合成烴型型)、難燃型液壓液難燃型液壓液(包括乳化型、水、水包括乳化型、水、水乙二醇乙二醇型及合成型型及合成型)及及專用液壓油專用液壓油(航空用、艦船用、炮用航空用、艦船用、炮用及車輛制動用液壓油等及車輛制動用液壓油等)三大類三大類。 在選擇液壓液種類時，應(yīng)首先考慮液壓系統(tǒng)的在選擇液壓液種類時，應(yīng)首先考慮液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境及工作抗燃、抗凝要求，系統(tǒng)是否在潤工作環(huán)境及工作抗燃、抗凝要求，系統(tǒng)是否在潤滑性、極壓抗磨性、粘溫性及抗爬性等方面有要滑性、極壓抗磨性、粘溫性及抗爬性等方面有要求?？蓞⒖记??？蓞⒖肌耙簤阂寒a(chǎn)品及主要應(yīng)

2、用表液壓液產(chǎn)品及主要應(yīng)用表”(參見液參見液壓工程手冊壓工程手冊)進(jìn)行選擇、確定系統(tǒng)所用液壓液的種進(jìn)行選擇、確定系統(tǒng)所用液壓液的種類。目前類。目前90以上的液壓系統(tǒng)均采用石油基礦物以上的液壓系統(tǒng)均采用石油基礦物油作為工作介質(zhì)。油作為工作介質(zhì)。11.2.3 液壓油的種類與選擇1 液壓油的種類液壓油的主要品種、特性和用途類類型型名稱名稱ISOISO代號代號特性和用途特性和用途礦油型普通液壓油普通液壓油L-HLL-HL精制礦油加添加劑，提高抗氧化和防銹性能，適用于室內(nèi)一般設(shè)備的中低壓系統(tǒng)抗磨液壓油抗磨液壓油L-HML-HML-HL油加添劑，改善抗磨性能，適用于工程機(jī)械、車輛液壓系統(tǒng)低溫液壓油低溫液壓油

3、L-HVL-HVL-HM油加添加劑，改善粘溫特性，可用于環(huán)境溫度在-2040的高壓系統(tǒng)高粘度指數(shù)液壓高粘度指數(shù)液壓油油L-HRL-HRL-HL油加添加劑，改善粘溫特性，VI值達(dá)175以上，適用于對粘溫特性有特殊要求的低壓系統(tǒng)，如數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)1 液壓油的種類表11.3 液壓油的主要品種、特性和用途類類型型名稱名稱ISOISO代號代號特性和用途特性和用途礦油型液壓導(dǎo)軌油液壓導(dǎo)軌油L-HGL-HGL-HM油加添加劑，改善粘一滑性能，適用于機(jī)床中液壓和導(dǎo)軌潤滑合用的系統(tǒng)。全損耗系統(tǒng)用油全損耗系統(tǒng)用油L-HHL-HH淺度精制礦油，抗氧化性、抗泡沫性較差，主要用于機(jī)械潤滑，可用液壓代用油，用于要求不高

4、的低壓系統(tǒng)汽輪機(jī)油汽輪機(jī)油L-TSAL-TSA深度精制礦油加添劑，改善抗氧化、抗泡沫等性能，為汽輪機(jī)專用油，可作液壓代用油，用于一般液壓系統(tǒng)1 液壓油的種類液壓油的主要品種、特性和用途液壓油的主要品種、特性和用途類類型型名稱名稱ISOISO代號代號特性和用途特性和用途乳乳化化型型水包油乳化液水包油乳化液L-HFAL-HFA又稱高水基液，特點(diǎn)是難燃、粘溫特性好，有一定的防銹能力，潤滑性差，易泄漏。適用于有抗燃要求、油液用量大且泄漏嚴(yán)重的系統(tǒng)油包水乳化液油包水乳化液L-HFBL-HFB既具有礦油型液壓油的抗磨、防銹性能，又具有抗燃性，適用于有抗燃要求的中壓系統(tǒng)合合成成型型水水乙二醇液乙二醇液L-H

5、FCL-HFC難燃，粘溫特性和抗蝕性好，能在-3060溫度下使用，適用于有抗燃要求的中低壓系統(tǒng)磷酸酯液磷酸酯液L-HFDRL-HFDR難燃，潤滑抗磨性能和抗氧化能良好，能在 -54135溫度范圍內(nèi)使用；缺點(diǎn)是有毒。適用于有抗燃要求的高壓精密度液壓系統(tǒng)表11.3 液壓油的主要品種、特性和用途1 液壓油的種類11.2.1 液壓油的主要性質(zhì)1.密度 單位體積液體的質(zhì)量稱為該液體的密度，即 式中 液體的體積； 體積為 的液體的質(zhì)量； 液體的密度。密度是液體的一個重要的物理參數(shù)。隨著液體溫度或壓力的變化，其密度也會發(fā)生變化，但這種變化量通常不大，可以忽略不計(jì)。一般液壓油的密度為900kg/m3。2. 可

6、壓縮性 液體受壓力作用而發(fā)生體積減小的性質(zhì)稱為液體的可壓縮性 .Vm VmVVp1體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)稱為液體的體積模量，以K表示 K表示產(chǎn)生單位體積相對變化量所需要的壓力增量。常用K值說明液體抵抗壓縮能力的大小。在常溫下，純凈油液的體積模量 MPa，數(shù)值很大，故一般可認(rèn)為油液是不可壓縮的。 當(dāng)液壓油中混有空氣時，其抗壓縮能力將顯著降低，這會嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的工作性能。在有較高要求或壓力變化較大的液壓系統(tǒng)中，應(yīng)力求減少油液中混入的氣體及其它易揮發(fā)物質(zhì)（如汽油、煤油、乙醇和苯等）的含量。由于油液中的氣體難以完全排除，實(shí)際計(jì)算中常取液壓油的體積模量 。VVpK1310)24 . 1 (KMPa107

7、 . 03K11.2.1 液壓油的主要性質(zhì)（2） 粘度 液體粘性的大小用粘度來表示。常用的粘度有三種，即動力粘度、運(yùn)動粘度和相對（條件）粘度。動力粘度 （絕對粘度）動力粘度的物理意義液體在單位速度梯度下流動時，接觸液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力。動力粘度的法定計(jì)量單位為 （帕秒，Ns/m2）dyduAF11.2.1 液壓油的主要性質(zhì)3.粘性 運(yùn)動粘度 動力粘度和該液體密 度的比值稱運(yùn)動粘度比值無物理意義，但它卻是工程實(shí)際中經(jīng)常用到的物理量，稱為運(yùn)動粘度。運(yùn)動粘度的法定計(jì)量單位是m2/s（米2/秒），它與以前沿用的非法定計(jì)量單位cSt（厘斯）之間的關(guān)系是 1m2/s=106mm2/s=106cSt1

8、1.2.1 液壓油的主要性質(zhì)3.粘性 運(yùn)動粘度 動力粘度和該液體密 度的比值稱運(yùn)動粘度 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO規(guī)定統(tǒng)一采用運(yùn)動粘度來表示油的粘度等級。我國生產(chǎn)的全損耗系統(tǒng) 油和液壓油采用40時的運(yùn)動粘度值（mm2/s）為其粘度等級標(biāo)號，即油的牌號。例如牌號為L-HL32的液壓油，就是指這種油在40時的運(yùn)動粘度平均值為32mm2/s。 11.2.1 液壓油的主要性質(zhì)3.粘性相對（條件）粘度 在工程實(shí)際中，常采用先測出液體的相對粘度，然后再換算成絕對粘度的方法來確定工作液的粘度。 相對粘度(條件粘度) 恩氏粘度(Et)中、俄、德采用 商用雷氏秒(R1S)英、美等國采用通用賽氏秒(SUS)英、美等國采

9、用11.2.1 液壓油的主要性質(zhì)3.粘性 相對（條件）粘度 恩氏粘度Et的測量方法如下： 將200ml被測液體裝入底部開有2.8mm小孔的恩氏粘度計(jì)的容器內(nèi)，在保持一特定溫度的條件下(常為20，50，100)，測定液體在自重作用下流過小孔所需的時間t1，將其與同體積的蒸餾水在20時通過同一小孔所需的時間t2相比，其比值就是被測液體在該溫度下的恩氏粘度：Et=t1/t2 (或20，50，100)11.2.1 液壓油的主要性質(zhì)3.粘性粘溫特性油液對溫度的變化極為敏感，溫度升高，油的粘度即降低。 粘溫特性較好的液壓油，粘度隨溫度的變化較小，因而油溫變化對液壓系統(tǒng)性能的影響較小。粘度粘度和溫度的關(guān)系和

10、溫度的關(guān)系11.2.1 液壓油的主要性質(zhì) 工作壓力、溫度的變化都會引起工作液粘度發(fā)生變化。當(dāng)工作壓力增大時，工作液分子間的距離減小，粘性增大，其經(jīng)驗(yàn)公式為)1 (00pep11.2.1 液壓油的主要性質(zhì)3.粘性式中 0在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，溫度為t0時工作液的動力粘度；壓粘系數(shù)，對于石油基液壓油，(0.020.03)MPa；在壓力為p(MPa)時工作液的動力粘度?？谷夹浴⒖鼓浴⒖寡趸?、抗泡沫性、抗乳化性、潤滑性、防銹性、相容性（主要是指對密封材料不侵蝕、不溶脹的性質(zhì)）純凈性其它其它性質(zhì)性質(zhì) 液體所受的壓力增大時，其分子間的距離減小，內(nèi)聚力增大，粘度亦隨之增大。但對于一般的液壓系統(tǒng)，當(dāng)壓力在32M

11、Pa以下時，壓力對粘度的影響不大，可以忽略不計(jì)。粘度粘度和壓力的關(guān)系和壓力的關(guān)系11.2.1 液壓油的主要性質(zhì) 液壓油的選擇，首先是油液品種的選擇。選擇油液品種時，可根據(jù)是否液壓專用、有無起火危險、工作壓力及工作溫度范圍等因素進(jìn)行考慮。液壓油的品種確定之后，接著就是選擇油的粘度等級。粘度等級的選擇是十分重要的，因?yàn)檎扯葘σ簤合到y(tǒng)工作的穩(wěn)定性、可靠性、效率、溫升以及磨損都有顯著的影響。 在液壓系統(tǒng)的所有元件中，以液壓泵對液壓油的性能最為敏感。因?yàn)楸脙?nèi)零件的運(yùn)動速度最高，工作壓力也最高，且承壓時間長，溫升高。因此，通常根據(jù)液壓泵的類型及其要求來選擇液壓油的粘度。11.2.3 液壓油的種類與選擇2液

12、壓油的選擇各種液壓泵適用的液壓油粘度范圍液壓泵液壓泵類型類型粘度粘度/ /（mmmm2 2s s-1-1）（4040）減壓泵類型減壓泵類型粘度粘度/ /（mmmm2 2s s-1-1）（4040）5 54040404080805 5404040408080葉葉片片泵泵7Mpa7Mpa以下以下30305050 40407575齒輪泵齒輪泵30307070 95951651657Mpa7Mpa以上以上50507070 50509090徑向柱塞泵徑向柱塞泵30305050 6565240240螺桿泵螺桿泵 30305050 40408080軸向柱塞泵軸向柱塞泵30307070 70701501502

13、液壓油的選擇液壓油的選擇應(yīng)考慮（1） 工作壓力 選用的液壓液粘度過高，將使系統(tǒng)因摩擦力而引起的功率損失過大 (機(jī)械效率m下降)；選擇液壓液的粘度過低，將使系統(tǒng)因泄漏而引起的功率損失增大(容積效率v下降)。工作壓力較高的系統(tǒng)宜選用粘度較大的液壓油，以減少泄漏和容積損失。 當(dāng)0MPap7MPa時， (3268)cSt； 當(dāng)7MPap2lMPa時， (68100)cSt； 當(dāng)21MPap100cSt。（2） 運(yùn)動速度 當(dāng)液壓系統(tǒng)的工作部件運(yùn)動速度較高時，宜選用粘度較小的液壓油，以減輕液流的摩擦損失。（3） 環(huán)境溫度 環(huán)境溫度較高時宜選用粘度較大的液壓油，以減少容積損失。2液壓油的選擇液壓油(液)工作

14、溫度范圍液壓油液壓油( (液液) )連續(xù)工作狀態(tài)連續(xù)工作狀態(tài)最高溫度最高溫度水包油型液壓液水包油型液壓液4 450506565油包水型液壓液油包水型液壓液4 465656565水水乙二醇液壓液乙二醇液壓液181865657070礦物油型液壓油礦物油型液壓油低溫低溫8080120120140140磷酸脂型液壓液磷酸脂型液壓液7 7828215015011.2.4 液壓油的使用與維護(hù)1液壓油的正常的工作溫度已知油的密度=900kg/m3，活塞上的作用力F=1000N，活塞的面積A=110-3m2，假設(shè)活塞的重量忽略不計(jì)。問活塞下方深度為h=0.5m處的壓力等于多少？液體靜力學(xué)已知油的密度=900kg/m3，活塞上的作用力F=1000N，活塞的面積A=110-3m2，假設(shè)活塞的重量忽略不計(jì)。問活塞下方深度為h=0.5m處的壓力等于多少？【解】活塞與液體接觸面上的壓力26230/101011000mNmNAFp =106N/m2+9009.80.5 N/m2 =1.0044106N/m2106N/m2=106Paghppa深度為h處的液體壓力：液體靜力學(xué)重力作用下靜止液體壓力