液壓傳動第講g

1、第二章 液壓油和液壓流體力學基礎2、1 液壓油的性質(zhì)和選用 2、2 液體靜力學1目的任務 了解油液性質(zhì)、靜壓特性、方程、傳遞規(guī)律 掌握靜力學基本方程、壓力表達式和結(jié)論2重點難點 液壓油的粘性和粘度 粘溫特性 靜壓特性 壓力形成靜力學基本方程3液壓油2、1、1 液壓油的物理性質(zhì)2、1、2 對液壓油的要求及選用42、1、1 液壓油的物理性質(zhì) 一 液體的密度 二 液體的粘性 三 液體的可壓縮四 其他性質(zhì)5液體的密度密度單位體積液體的質(zhì)量 =m/v kg/m3 密度隨著溫度或壓力的變化而變化，但變化不大，通常忽略，一般取=900kg/m 3的大小。6粘性的物理本質(zhì) 液體在外力作用下流動時,由于液體分子

2、間的內(nèi)聚力和液體分子與壁面間的附著力,導致液體分子間相對運動時產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力，,這種特性稱為粘性. 或: 流動液體流層之間產(chǎn)生內(nèi)部摩擦阻力的性質(zhì). 7粘性的物理本質(zhì)內(nèi)摩擦力表達式 F = A du/dy 液體靜止時,du/dy = 0 靜止液體不呈現(xiàn)粘性演示8牛頓液體內(nèi)摩擦定律液層間的內(nèi)摩擦力與液層接觸面積及液層之間的速度成正比，與液層間的距離成反比，即9粘 度 衡量粘性大小的物理量10粘度 動力粘度 運動粘度 相對粘度0E 11動力粘度公式: =F/A=du/dy（N/m2） =dy/du （Ns/m2）12動力粘度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內(nèi)摩擦力。13動力粘

3、度單位 國際單位（SI制）中： 帕秒（PaS）或牛頓秒/米2（NS/m2）；以前沿用單位（CGS制）中： 泊（P）或厘泊（CP） 達因秒/厘米2dynS/cm2）換算關系： 1PaS = 10P =103 CP14運動粘度 動力粘度與液體密度之比值 15運動粘度公式 = / （m2/S）16運動粘度物理意義無（只是因為/在流體力學中經(jīng)常出現(xiàn) 用代替（/）17運動粘度單位 SI制： m2/S CGS制： St（斯）、 CSt（厘斯） （Cm2/S） （mm2/S）換算關系：1m2/S = 104St =106 CSt18運動粘度單位說明 單位中只有長度和時間量綱類似運動學量。稱運動粘度，常用于液

4、壓油牌號標注19液壓油牌號標注老牌號20號液壓油，指這種油在50C 時的平均運動粘度為20 cst。新牌號LHL32號液壓油，指這種油在 40C時的平均運動粘度為32cst。20相對粘度0E 、不易直接測量，只用于理論計算 常用相對粘度21相對粘度（條件粘度）恩氏度0E 中國、德國、前蘇聯(lián)等用賽氏秒SSU 美國用雷氏秒R 英國用巴氏度0B 法國用 22換算關系恩氏粘度：它表示200mL被測液體在tC時，通過恩氏粘度計小孔（=2.8mm）流出所需的時間t1，與同體積20C的蒸餾水通過同樣小孔流出所需時間t2之比值工業(yè)上常用20C、50C和100C作為測定恩式粘度的標準溫度，分別以20、50、10

5、0表示恩式粘度與運動粘度（mm2/s）的換算關系： 動畫23粘溫特性定義：粘度隨溫度變化的特性 圖23 幾種國產(chǎn)油液粘溫圖24粘度指數(shù)（VI） 粘度指數(shù)越高，液體的粘溫特性越好， 液壓油的粘度指數(shù)一般高于90。 當壓力在30兆帕以下時，粘度隨壓力變化不大，當壓力在5兆帕以下時，壓力對粘度的影響可以忽略不計。25如圖所示有兩個同心圓筒，內(nèi)筒外徑100mm，內(nèi)筒外壁與外筒內(nèi)孔在徑向上的間隙為0.05mm，筒長200mm。間隙內(nèi)充滿某種粘度的液體。當外筒不轉(zhuǎn)，內(nèi)筒以每分鐘120轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)時，側(cè)得需扭矩1.44Nm（不計軸承上的摩擦扭矩）。已知液體密度為900kg/m3，求液體的動力粘度、運動粘度和

6、恩氏粘度。 例題26補充作業(yè) 圖示一直徑為200mm的圓盤，與固定端面間的間隙為0.02mm。其間充滿潤滑油，潤滑油運動粘度為310-5m2/s,密度為900kg/m3。轉(zhuǎn)盤以每分鐘1500轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)，求驅(qū)動轉(zhuǎn)盤所需扭矩。 27液體的可壓縮性定義 液體受壓力作用而發(fā)生體積縮小性質(zhì)。 壓力低于18兆帕和研究系統(tǒng)靜態(tài)特性時，可以忽略不計。28液體的體積壓縮系數(shù)定義定義： 體積為v的液體，當壓力增大 p時，體積減小v,則液體 在單位壓力變化下體積的相 對變化量。29液體的體積壓縮系數(shù)公式 = v / (p v) 式中 V：液體加壓前的體積（m3）； V：加壓后液體體積變化量（m3）； p：液體壓力

7、變化量（N/ m2）； = （57）1010 m2/N30液體的體積壓縮系數(shù)物理意義 單位壓力所引起液體體積的變化 p v為保證為正值，式中須加負號31液體的體積彈性模數(shù)定義液體壓縮系數(shù)的倒數(shù)32液體的體積彈性模數(shù)公式 k = 1/= - p v /v33液體的體積彈性模數(shù)物理意義表示單位體積相對變化量所需要的壓力增量，也即液體抵抗壓縮能力的大小。 一般認為油液不可壓縮（因壓縮性很小），計算時取： k = （1.41.9）109 N/m2 若分析動態(tài)特性或p變化很大的高壓系統(tǒng),則必須考慮。342、1、2 對液壓油的要求及選用 對液壓油的要求 液壓油的選擇35液壓油的任務 工作介質(zhì)傳遞運動和動力

8、 潤滑劑 潤滑運動部件36對液壓油的要求 （1）合適的粘度和良好的粘溫特性；（2）良好的潤滑性；（3）純凈度好，雜質(zhì)少；（4）對系統(tǒng)所用金屬及密封件材 料有 良好的相容性。37對液壓油的要求 （5）對熱、氧化水解都有良好穩(wěn)定性，使用壽命長；（6）抗泡沫性、抗乳化性和防銹性好，腐蝕性??；（7）比熱和傳熱系數(shù)大，體積膨脹系數(shù)小，閃點和 燃點高，流動點和凝固點低。 （凝點 油液完全失去其流動性的最高溫度）（8）對人體無害，對環(huán)境污染小，成本低， 價格便宜。總之：粘度是第一位的。38液壓油的選擇 選擇液壓油品種2 選擇液壓油粘度39液壓油的類型礦油型（機械油、精密機床液壓油、汽輪機油、 變壓器油等）

9、乳化型（水包油乳化液、油包水乳化液）合成型（水乙二醇液、磷酸脂液）40液壓油選擇首先根據(jù)工作條件 （v、p 、T）和元件類型選擇油液品種，然后根據(jù)粘度選擇牌號 慢速、高壓、高溫：大（以q）通常 快速、低壓、低溫：?。ㄒ訮）41飛機常用液壓油42飛機液壓油的使用432、2 液體靜力學研究內(nèi)容：研究液體處于靜止狀態(tài)的力 學規(guī)律和這些規(guī)律的實際應用。44靜止液體指液體內(nèi)部質(zhì)點之間沒有相對運動，至于液體整體完全可以象剛體一樣做各種運動。452、2 液體靜力學 2、2、1 液體的靜壓力及特性 2、2、2 液體靜力學基本方程式 2、2、3 壓力的表示方法及單位 2、2、4 靜壓傳遞原理 2、2、5 液體對

10、固體壁面的作用力46液體的靜壓力及特性 質(zhì)量力（重力、慣性力） 作用于液體 的所有質(zhì)點 表面力（法向力、切向力、其它物體或 容器對液體、一部分液體作用 于另一部分液體等）作用于 液體的表面 作用于液體上的力47液體的靜壓力定義液體單位面積上所受的法向力，物理學中稱壓強，液壓傳動中習慣稱壓力。48液體靜壓力特性（1）垂直并指向于承壓表面 液體在靜止狀態(tài)下不呈現(xiàn)粘性 內(nèi)部不存在切向剪應力而只有 法向應力（2）各向壓力相等 有一向壓力不等，液體就會流動 各向壓力必須相等49液體靜力學基本方程例：計算靜止液體內(nèi)任意點A處的壓力p pdA = p0dA+G = p0dA+ghdA p = p0+gh h

11、GPP0AdA50重力作用下靜止液體壓力分布特征（1）靜止液體中任一點處的壓力由兩部分 液面壓力p0 組成 液體自重所形成的壓力gh（2) 靜止液體內(nèi)壓力沿液深呈線性規(guī)律分布（3) 離液面深度相同處各點的壓力均相等， 壓力相等的點組成的面叫等壓面.512、2、3 壓力的表示方法及單位測壓兩基準關系52測壓兩基準絕對壓力以絕對零壓為基準所測相對壓力*以大氣壓力為基 準所測53關系 絕對壓力 = 大氣壓力 + 相對壓力 或 相對壓力（表壓）= 絕對壓力 大氣壓力 注 液壓傳動系統(tǒng)中所測壓力均為相對壓力即表壓力 真空度 = 大氣壓力 絕對壓力 關系圖54壓力的單位壓力單位：帕斯卡，簡稱帕（Pa）。1

12、Pa1N/m2 1MPa=106Pa1工程大氣壓at1kg/cm2 9.8104N/m21bar=105N/m21mH2O=9.8 103N/m21mmHg=1.33 102N/m21標準大氣壓atm1.01325 105N/m2552、2、4 靜壓傳遞原理 帕斯卡原理（靜壓傳遞原理） 液壓系統(tǒng)壓力形成56帕斯卡原理（靜壓傳遞原理）在密閉容器內(nèi)，液體表面的壓力可等值傳遞到液體內(nèi)部所有各點。 根據(jù)帕斯卡原理： p = F/A57液壓系統(tǒng)壓力形成 p = F/A F = 0 p = 0 F p F p 結(jié)論：液壓系統(tǒng)的工作壓力取決于負載， 并且 隨著負載的變化而變化。FA582、2、5 液體對固體壁面的作用力 作用在平面上的總作用力 作用在曲面上的總作用力 59作用在平面上