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(rùn)滑元件傳遞能量和潤(rùn)滑元件，又是液壓元件的又是液壓元件的冷卻、防銹和潤(rùn)滑劑冷卻、防銹和潤(rùn)滑劑。在工作中產(chǎn)生的。在工作中產(chǎn)生的磨粒和來(lái)自外界的污染物，也要靠工作液體帶走。選用磨粒和來(lái)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(yùn)動(dòng)的是否合適，直接關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)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(shí)、選擇、使用工作液體是相當(dāng)重要的。正確認(rèn)識(shí)、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(dòng)（或有流動(dòng)趨勢(shì)）時(shí)，分子間液體在外力作用流動(dòng)（或有流動(dòng)趨勢(shì)）時(shí)，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(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(dòng)（或有流動(dòng)液體只有在流動(dòng)（或有流動(dòng)趨勢(shì)）時(shí)才會(huì)呈現(xiàn)出粘性，靜止液體是不呈現(xiàn)粘性的。趨勢(shì)）時(shí)才會(huì)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(duì)粘度絕對(duì)粘度和和相對(duì)粘相對(duì)粘度度兩種，絕對(duì)粘度又分兩種，絕對(duì)粘度又分動(dòng)力粘度（動(dòng)

3、力粘度（）和和運(yùn)動(dòng)粘度（運(yùn)動(dòng)粘度（）。a)動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度 ：表征液體在單位速度梯度下流動(dòng)時(shí)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(dòng)液體之間單位面積上的內(nèi)摩擦力； 兩液層間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(shuō)液體的靜摩擦力是不存粘性，也就是說(shuō)液體的靜摩擦力是不存在的。在的。dudz b) 運(yùn)動(dòng)粘度

4、運(yùn)動(dòng)粘度 是液體動(dòng)力粘度與液體密度的比值，即： 運(yùn)動(dòng)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(hào)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(lái)說(shuō)，就物理意義來(lái)說(shuō)，不是一個(gè)粘度的量，但習(xí)慣上不是一個(gè)粘度的量，但習(xí)慣上常用它來(lái)標(biāo)志液體粘度，液壓油液的粘度等級(jí)是以常用它來(lái)標(biāo)志液體粘度，液壓油液的粘度等級(jí)是以40時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度值（時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度值（mm2/s）為其粘度等級(jí)標(biāo)號(hào)，即）為其粘度等級(jí)標(biāo)號(hào)，即油的牌號(hào)油的牌號(hào)例如，牌號(hào)為例如，牌號(hào)為L(zhǎng) LHL22HL22的普通液壓油在的普通液壓油在4040時(shí)運(yùn)

5、動(dòng)粘度時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度的中心值為的中心值為22 mm22 mm2 2/s/s（L L表示潤(rùn)滑劑類，表示潤(rùn)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(duì)粘度相對(duì)粘度 又稱條件粘度，其中有歐洲國(guó)家采用的恩氏度（又稱條件粘度，其中有歐洲國(guó)家采用的恩氏度（E），美國(guó)采），美國(guó)采用的塞氏秒（用的塞氏秒（SSU或或SUS）和英國(guó)采用的雷氏秒（）和英國(guó)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(shí)，其粘時(shí)，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(duì)粘度的影響壓力對(duì)粘度的影響 對(duì)液壓油來(lái)說(shuō)，壓力增大時(shí)，粘度增大，但影響很小，通常將中對(duì)液壓油來(lái)說(shuō)，壓力增大時(shí)，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(duì)油液粘度的影響忽略不計(jì)。低壓系統(tǒng)中的壓力變化對(duì)油液粘度的影響忽略不計(jì)。 工作液體的粘性，對(duì)減少間隙的泄漏、保證液壓元件的密封工作液體的粘性，對(duì)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(shí)，應(yīng)根據(jù)最低使用溫度選擇比使用溫選擇液壓油時(shí)，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(dòng)點(diǎn)的液壓油。以上流動(dòng)點(diǎn)的液壓油。2、酸值、酸值: 工作液體中有機(jī)酸的含量工作液體中有機(jī)酸的含量。液壓油中的。液壓油中的無(wú)機(jī)酸（強(qiáng)酸）無(wú)機(jī)酸（強(qiáng)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(jī)酸（弱酸）有機(jī)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(jī)械雜質(zhì)：機(jī)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(wú)機(jī)鹽等。例如：金屬屑、砂礫、焊渣、添加劑中的無(wú)機(jī)鹽等。 3、凝點(diǎn)和傾點(diǎn)（低溫性能指標(biāo)）、凝點(diǎn)和傾點(diǎn)（低溫性能指標(biāo)） 凝點(diǎn)：油液冷卻到停止流動(dòng)時(shí)的最高溫度。凝點(diǎn)：油液冷卻到停止流動(dòng)時(shí)的最高溫度。 傾點(diǎn)：液體開(kāi)始流動(dòng)的最低溫度。高于凝點(diǎn)傾點(diǎn)：液體開(kāi)始流動(dòng)的最低溫度。高于凝點(diǎn)2.5的溫度叫傾點(diǎn)或的溫度叫傾點(diǎn)或流動(dòng)流動(dòng)點(diǎn)點(diǎn)。4、閃點(diǎn)、閃點(diǎn) 是在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，液體表面上能發(fā)生是在規(guī)定的試驗(yàn)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(shí)，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(shí)，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(jī)械液壓系統(tǒng)對(duì)工作液的要求（二）、采掘機(jī)械液壓系統(tǒng)對(duì)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(rùn)滑性能）、良好的抗磨性能（即潤(rùn)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(duì)人體無(wú)害、成本低。、對(duì)人體無(wú)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(shí)多嘉實(shí)多國(guó)產(chǎn)：國(guó)產(chǎn)： 長(zhǎng)城長(zhǎng)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(qiáng)度保護(hù)。也可使用于非抗磨要示的潤(rùn)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(gè)意思，只是一個(gè)是江浙滬版本還有一個(gè)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(rùn)滑、抑制腐蝕。潤(rùn)滑、抑制腐蝕。p理念：理念： 礦油型液壓油是液壓傳動(dòng)的主礦油型液壓油是液壓傳動(dòng)的主要工作液體，它以機(jī)械油為原料，經(jīng)要工作液體，它以機(jī)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┒?。?/p>

12、此潤(rùn)滑性好，但抗燃性差。成。因此潤(rùn)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(guó)產(chǎn)工作液體（二）、幾種常用的國(guó)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(jī)的中低壓機(jī) 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(kuò)大了環(huán)境溫度的適用范圍，采統(tǒng)，擴(kuò)大了環(huán)境溫度的適用范圍，采 煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng)。煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)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(jià)，粘溫性好，用于液壓支架燃廉價(jià)，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(shí)最主要的依據(jù)就是液壓油在選用時(shí)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(dòng)時(shí)阻力增大，功率損失增粘度高，

14、油液流動(dòng)時(shí)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(shí)一是考慮液壓油的總之，選擇液壓油時(shí)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(dòng)工作液的最低粘度為一般液壓傳動(dòng)工作液的最低粘度為15cSt15cSt。同時(shí)。同時(shí)兼顧其它方面。選擇時(shí)應(yīng)考慮如

15、下因素：兼顧其它方面。選擇時(shí)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(duì)液壓油的性能最為敏感，液壓泵對(duì)液壓油的性能最為敏感， 液壓泵的類型及要求來(lái)選液壓油的粘液壓泵的類型及要求來(lái)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(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)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(kāi)始變質(zhì)

16、。左右油液開(kāi)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(guò)濾器塞過(guò)濾器，使液壓泵吸油，使液壓泵吸油 不暢，運(yùn)轉(zhuǎn)困難，產(chǎn)生不暢，運(yùn)轉(zhuǎn)困難，產(chǎn)生噪聲噪聲。（b b）微小固體顆粒會(huì)加速有相對(duì)滑動(dòng)零件表面的）微小固體顆粒會(huì)加速有相對(duì)滑動(dòng)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(huì)降低液壓油液的潤(rùn)滑性，并加）水分和空氣的混入會(huì)降低液壓油液的潤(rùn)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(guò)值，酸值超過(guò)10%15%時(shí)時(shí) ，油液發(fā)黑、發(fā)臭、變成乳白色，油液發(fā)黑、發(fā)臭