液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)

1、第二章第二章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 工作液體工作液體p 工作液體特性工作液體特性 液壓系統(tǒng)中的工作液體既是液壓系統(tǒng)中的工作液體既是傳遞能量和潤滑元件傳遞能量和潤滑元件，又是液壓元件的又是液壓元件的冷卻、防銹和潤滑劑冷卻、防銹和潤滑劑。在工作中產(chǎn)生的。在工作中產(chǎn)生的磨粒和來自外界的污染物，也要靠工作液體帶走。選用磨粒和來自外界的污染物，也要靠工作液體帶走。選用是否合適，直接關(guān)系到系統(tǒng)運動的是否合適，直接關(guān)系到系統(tǒng)運動的可靠性、準(zhǔn)確性和靈可靠性、準(zhǔn)確性和靈活性活性。正確認(rèn)識、選擇、使用工作液體是相當(dāng)重要的。正確認(rèn)識、選擇、使用工作液體是相當(dāng)重要的。（一）、工作液體的主要物理

2、化學(xué)特性（一）、工作液體的主要物理化學(xué)特性1、黏度、黏度 液體在外力作用流動（或有流動趨勢）時，分子間液體在外力作用流動（或有流動趨勢）時，分子間的的內(nèi)聚力內(nèi)聚力要阻止分子間的要阻止分子間的相對運動相對運動而產(chǎn)生一種而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力內(nèi)摩擦力，這種現(xiàn)象叫做液體的粘性。這種現(xiàn)象叫做液體的粘性。 液體只有在流動（或有流動液體只有在流動（或有流動趨勢）時才會呈現(xiàn)出粘性，靜止液體是不呈現(xiàn)粘性的。趨勢）時才會呈現(xiàn)出粘性，靜止液體是不呈現(xiàn)粘性的。 表示油液粘性大小的指標(biāo)稱為表示油液粘性大小的指標(biāo)稱為粘度粘度。粘度有。粘度有絕對粘度絕對粘度和和相對粘相對粘度度兩種，絕對粘度又分兩種，絕對粘度又分動力粘度（動

3、力粘度（）和和運動粘度（運動粘度（）。a)動力粘度動力粘度 ：表征液體在單位速度梯度下流動時液層間單位面積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。是粘度的內(nèi)摩擦系數(shù)?？捎膳ｎD內(nèi)摩擦定律得出，即： 單位Pas帕帕秒秒式中 兩層流動液體之間單位面積上的內(nèi)摩擦力； 兩液層間的相對運動速度； 相鄰兩液層間的距離。 一一 、工作液體的特性、工作液體的特性dudz公式分析：公式分析： 在靜止液體中，速度梯度在靜止液體中，速度梯度du/dy=0du/dy=0，所以內(nèi)摩擦力為零，即靜止液體不產(chǎn)生所以內(nèi)摩擦力為零，即靜止液體不產(chǎn)生粘性，也就是說液體的靜摩擦力是不存粘性，也就是說液體的靜摩擦力是不存在的。在的。dudz b) 運動粘度

4、運動粘度 是液體動力粘度與液體密度的比值，即： 運動粘度的常用單位是常用單位是mm2/s或者m2/s。 在CGS制中，也稱厘斯，其代號是St（斯）或cSt （里斯）， 1m2/s =104 St（斯）（斯）=106 cSt（厘斯）（厘斯） 就物理意義來說，就物理意義來說，不是一個粘度的量，但習(xí)慣上不是一個粘度的量，但習(xí)慣上常用它來標(biāo)志液體粘度，液壓油液的粘度等級是以常用它來標(biāo)志液體粘度，液壓油液的粘度等級是以40時運動粘度值（時運動粘度值（mm2/s）為其粘度等級標(biāo)號，即）為其粘度等級標(biāo)號，即油的牌號油的牌號例如，牌號為例如，牌號為L LHL22HL22的普通液壓油在的普通液壓油在4040時運

5、動粘度時運動粘度的中心值為的中心值為22 mm22 mm2 2/s/s（L L表示潤滑劑類，表示潤滑劑類，H H表示液壓油，表示液壓油，L L表示防銹抗氧型）。表示防銹抗氧型）。 c) 相對粘度相對粘度 又稱條件粘度，其中有歐洲國家采用的恩氏度（又稱條件粘度，其中有歐洲國家采用的恩氏度（E），美國采），美國采用的塞氏秒（用的塞氏秒（SSU或或SUS）和英國采用的雷氏秒（）和英國采用的雷氏秒（Re）等等。）等等。d)粘溫特性粘溫特性 工作液體的粘度隨溫度變化的性質(zhì)。當(dāng)油液溫度升高工作液體的粘度隨溫度變化的性質(zhì)。當(dāng)油液溫度升高時，其粘時，其粘度下降度下降。 粘度和溫度是指數(shù)關(guān)系，常用粘度和溫度是指

6、數(shù)關(guān)系，常用“粘度指數(shù)粘度指數(shù)”（V.I.）表示油液的粘）表示油液的粘溫特性，溫特性，V.I.值越高，油液粘度受溫度影響越小，其性能越好。液壓值越高，油液粘度受溫度影響越小，其性能越好。液壓油的粘度指數(shù)一般在油的粘度指數(shù)一般在90以上。（以上。（P8表表2-1）e） 壓力對粘度的影響壓力對粘度的影響 對液壓油來說，壓力增大時，粘度增大，但影響很小，通常將中對液壓油來說，壓力增大時，粘度增大，但影響很小，通常將中低壓系統(tǒng)中的壓力變化對油液粘度的影響忽略不計。低壓系統(tǒng)中的壓力變化對油液粘度的影響忽略不計。 工作液體的粘性，對減少間隙的泄漏、保證液壓元件的密封工作液體的粘性，對減少間隙的泄漏、保證液

7、壓元件的密封性能都起著重要作用。性能都起著重要作用。 一、一、 工作液體的特性工作液體的特性選擇液壓油時，應(yīng)根據(jù)最低使用溫度選擇比使用溫選擇液壓油時，應(yīng)根據(jù)最低使用溫度選擇比使用溫度低度低10 以上流動點的液壓油。以上流動點的液壓油。2、酸值、酸值: 工作液體中有機酸的含量工作液體中有機酸的含量。液壓油中的。液壓油中的無機酸（強酸）無機酸（強酸）使液壓元件受到使液壓元件受到腐蝕，酸值低的油好。但是某些添加劑本身就是腐蝕，酸值低的油好。但是某些添加劑本身就是有機酸（弱酸）有機酸（弱酸），因此有些，因此有些性能較好的液壓油的酸值反而較高。性能較好的液壓油的酸值反而較高。 機械雜質(zhì)：機械雜質(zhì)： 雜質(zhì)

8、越多，破壞液壓件表面的油膜，加劇磨損，阻塞油路。雜質(zhì)越多，破壞液壓件表面的油膜，加劇磨損，阻塞油路。例如：金屬屑、砂礫、焊渣、添加劑中的無機鹽等。例如：金屬屑、砂礫、焊渣、添加劑中的無機鹽等。 3、凝點和傾點（低溫性能指標(biāo)）、凝點和傾點（低溫性能指標(biāo)） 凝點：油液冷卻到停止流動時的最高溫度。凝點：油液冷卻到停止流動時的最高溫度。 傾點：液體開始流動的最低溫度。高于凝點傾點：液體開始流動的最低溫度。高于凝點2.5的溫度叫傾點或的溫度叫傾點或流動流動點點。4、閃點、閃點 是在規(guī)定的試驗條件下，液體表面上能發(fā)生是在規(guī)定的試驗條件下，液體表面上能發(fā)生閃燃閃燃的最低溫度。閃燃是的最低溫度。閃燃是液體表面

9、產(chǎn)生足夠的蒸氣與空氣混合形成可燃性氣體時，液體表面產(chǎn)生足夠的蒸氣與空氣混合形成可燃性氣體時，遇火源產(chǎn)生一閃即遇火源產(chǎn)生一閃即燃的現(xiàn)象。燃的現(xiàn)象。 一、一、 工作液體的特性工作液體的特性（二）、采掘機械液壓系統(tǒng)對工作液的要求（二）、采掘機械液壓系統(tǒng)對工作液的要求 1、較好的粘度和粘溫特性、較好的粘度和粘溫特性 2、良好的抗磨性能（即潤滑性能）、良好的抗磨性能（即潤滑性能） 3、抗氧化性好、抗氧化性好 4、良好的防銹（鋼鐵）、防腐蝕性（有色金屬）、良好的防銹（鋼鐵）、防腐蝕性（有色金屬） 5、良好的抗乳化性、良好的抗乳化性 6、抗泡沫性能好，空氣釋放性佳、抗泡沫性能好，空氣釋放性佳 7、良好經(jīng)濟(jì)性

10、、良好經(jīng)濟(jì)性 8、對人體無害、成本低。、對人體無害、成本低。二、二、 工作液的類型和合理使用工作液的類型和合理使用（一）、工作液體的分類（一）、工作液體的分類 普通液壓油普通液壓油 抗磨液壓油抗磨液壓油 礦油型礦油型 低溫液壓油低溫液壓油 高粘度指數(shù)液壓油高粘度指數(shù)液壓油 航空液壓液航空液壓液 工作液體工作液體 水水乙二醇液壓液乙二醇液壓液 合成型合成型 磷酸脂液壓油磷酸脂液壓油 難燃型難燃型 油包水乳化液油包水乳化液W/O 乳化型乳化型 水包油乳化液水包油乳化液O/W 進(jìn)口：進(jìn)口： 美孚美孚 、殼牌、加德士（、殼牌、加德士（Caltex）、）、 嘉實多嘉實多國產(chǎn)：國產(chǎn)： 長城長城 、昆侖、昆

11、侖、 知名液壓油品牌知名液壓油品牌選用高品質(zhì)基礎(chǔ)油，與能夠中和工作中產(chǎn)生的腐蝕性物質(zhì)的超穩(wěn)定添加劑調(diào)制而成。在嚴(yán)苛的工作條件下提供高水平的抗磨與油膜強度保護(hù)。也可使用于非抗磨要示的潤滑系統(tǒng)。 不要與其他油品混用，不同類型的油也不要混用。L-HM 46 和HF-2是一個意思，只是一個是江浙滬版本還有一個是粵地區(qū)的版本 p功能：傳遞能量、散熱、功能：傳遞能量、散熱、 潤滑、抑制腐蝕。潤滑、抑制腐蝕。p理念：理念： 礦油型液壓油是液壓傳動的主礦油型液壓油是液壓傳動的主要工作液體，它以機械油為原料，經(jīng)要工作液體，它以機械油為原料，經(jīng)精煉后根據(jù)需要加進(jìn)適當(dāng)?shù)奶砑觿┒珶捄蟾鶕?jù)需要加進(jìn)適當(dāng)?shù)奶砑觿┒伞Ｒ?/p>

12、此潤滑性好，但抗燃性差。成。因此潤滑性好，但抗燃性差。二、二、 工作液的類型和合理使用工作液的類型和合理使用（二）、幾種常用的國產(chǎn)工作液體（二）、幾種常用的國產(chǎn)工作液體 1、普通液壓油：主要用于壓力小于、普通液壓油：主要用于壓力小于8MPa的中低壓機的中低壓機 床液壓系統(tǒng)和壓力為床液壓系統(tǒng)和壓力為816MPa的高的高 壓設(shè)備。壓設(shè)備。 2、抗磨液壓油、抗磨液壓油：加入加入抗磨劑和降凝劑抗磨劑和降凝劑。N32，N46， N68，N100，N150。適用于高壓系。適用于高壓系 統(tǒng)，擴大了環(huán)境溫度的適用范圍，采統(tǒng)，擴大了環(huán)境溫度的適用范圍，采 煤機、掘進(jìn)機的液壓系統(tǒng)。煤機、掘進(jìn)機的液壓系統(tǒng)。 3、水

13、包油型乳化液、水包油型乳化液：M-4，M-10，MDT，ZM-1。不。不燃廉價，粘溫性好，用于液壓支架燃廉價，粘溫性好，用于液壓支架和單體液壓支柱和單體液壓支柱。 4、低溫液壓油、低溫液壓油：N15，N32，N46，N68，N46D（三）、工作液體的合理選擇和使用（三）、工作液體的合理選擇和使用 首先確定工作液體類型（首先確定工作液體類型（易燃易燃-難燃；低難燃；低溫溫-高溫；清潔高溫；清潔-污染污染） 液壓油在選用時最主要的依據(jù)就是液壓油在選用時最主要的依據(jù)就是粘度粘度。粘度低，泄漏量增大，系統(tǒng)容積效率下降。粘度低，泄漏量增大，系統(tǒng)容積效率下降。粘度高，油液流動時阻力增大，功率損失增粘度高，

14、油液流動時阻力增大，功率損失增大，油溫上升，液壓泵吸油困難，出現(xiàn)噪音大，油溫上升，液壓泵吸油困難，出現(xiàn)噪音等。等。 二二 、工作液的類型和合理使用、工作液的類型和合理使用 總之，選擇液壓油時一是考慮液壓油的總之，選擇液壓油時一是考慮液壓油的品種品種， 二是考慮液壓油的二是考慮液壓油的粘度粘度。（三）、工作液體的合理選擇和使用（三）、工作液體的合理選擇和使用p 選擇選擇 首先考慮其粘度是否滿足要求，選擇合適的首先考慮其粘度是否滿足要求，選擇合適的粘度和粘粘度和粘溫性能。溫性能。一般液壓傳動工作液的最低粘度為一般液壓傳動工作液的最低粘度為15cSt15cSt。同時。同時兼顧其它方面。選擇時應(yīng)考慮如

15、下因素：兼顧其它方面。選擇時應(yīng)考慮如下因素： （1） 液壓泵的類型液壓泵的類型 ：液壓泵對液壓油的性能最為敏感，液壓泵對液壓油的性能最為敏感， 液壓泵的類型及要求來選液壓油的粘液壓泵的類型及要求來選液壓油的粘 度。表度。表2-4（2） 液壓系統(tǒng)的工作壓力液壓系統(tǒng)的工作壓力 ：工作壓力較高的液壓系統(tǒng)選用工作壓力較高的液壓系統(tǒng)選用粘度大的液壓油，以減少系統(tǒng)的粘度大的液壓油，以減少系統(tǒng)的泄露；反之。泄露；反之。（3） 運動速度運動速度 ：執(zhí)行元件速度執(zhí)行元件速度，油液功率損失，油液功率損失，選用，選用 粘度粘度液壓油。液壓油。（4） 環(huán)境溫度環(huán)境溫度 ：溫度溫度，粘度，粘度。4545左右油液開始變質(zhì)

16、。左右油液開始變質(zhì)。 表表2-52-5（5） 防污染的要求：防污染的要求： 固體污物、水分、空氣固體污物、水分、空氣（6） 綜合經(jīng)濟(jì)性綜合經(jīng)濟(jì)性 污染的危害污染的危害（a a）固體顆粒和膠狀生成物堵）固體顆粒和膠狀生成物堵塞過濾器塞過濾器，使液壓泵吸油，使液壓泵吸油 不暢，運轉(zhuǎn)困難，產(chǎn)生不暢，運轉(zhuǎn)困難，產(chǎn)生噪聲噪聲。（b b）微小固體顆粒會加速有相對滑動零件表面的）微小固體顆粒會加速有相對滑動零件表面的磨損磨損，使液壓元件不能正常工作。使液壓元件不能正常工作。（c c）水分和空氣的混入會降低液壓油液的潤滑性，并加）水分和空氣的混入會降低液壓油液的潤滑性，并加速其速其氧化變質(zhì)氧化變質(zhì)。污染原因污染原因（a a）殘留物的污染）殘留物的污染（b b）侵入物的污染（空氣中的塵埃）侵入物的污染（空氣中的塵埃）（c c）生成物的污染）生成物的污染（三（三) )、工作液體的合理選擇和使用、工作液體的合理選擇和使用p使用使用1.定期檢查定期檢查：黏度、酸值、水分、顆粒大小和含黏度、酸值、水分、顆粒大小和含量以及腐蝕等。油液的量以及腐蝕等。油液的pH值，酸值超過值，酸值超過10%15%時時 ，油液發(fā)黑、發(fā)臭、變成乳白色，油液發(fā)黑、發(fā)臭