液压传动教案第二章

四、液压油选择
液压油牌号的选择主要是根据工作条件选用适宜的粘度 具体为： 1、液压系统的工作压力 工作压力高的液压系统，宜选择粘度较高的液压油，以减少 泄漏 2、环境温度 环境温度高时，宜选用较高粘度的液压油 3、运动速度 运动速度较高时，宜选用粘度较低的液压油 4、液压泵类型及工作情况。详见课本表2-5 补充：液压油选择步骤 首先根据工作条件 （v、p 、T）和元件类型选择油液品种 然后根据粘度选择牌号 通常： 慢速、高压、高温：μ大 快速、低压、低温：μ小
在密封容器内压力为P0，取一基准平面M-M为相对高度的起点， 则距M-M h处A点的压力为：
p ＝p0 ＋ρghA＝ p0 ＋ρg（h0－h）
即：
p/ρ＋gh＝p0/ρ＋ gh0＝常数 式中： gh——单位质量液体的位能 p/ρ——单位质量液体的压力能 上式意义：静止液体中任意一点的位能和压力能之和为一常 数，压力能与位能可互为转换。
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p1 p2
帕斯卡原理（静压传递原理）：在密闭的容器内，施加 于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点。
压力的形成：液体受到外力的作用
静压力具有下述两个重要特征：
(1)液体静压力P垂直于作用面A，其方向与该面的内法线方向 一致。即：静止的液体承受的只是法向压力，而不承受剪切 力和拉力。（见课本图2-3） (2)静止液体中，任何一点所受到的各方向的静压力都相等。
二、液体静力学方程：
如右图所示：若要计算离液面深度 为h处某点的压力p，可以假想从液 面往下切取高度为h，底面积为△A 的一个小液柱为研究体。这个液柱 在重力及周围液体的压力作用下， 处入平衡状态。
3、HⅤ、HS液压油(低温液压油)
规格： 这是两种不同档次的液压油,在GB 7631.2一87中均属宽温 度变化范围下使用的液压油。HV、HS液压油按基础油分为矿油 型与合成油型两种,按40。C运动粘度,HⅤ油分为15‘22、32、 46、68、100六个牌号HS油分为15、32、32、46四个牌号。 特性：此二类油都有低的倾点,优良的抗磨性、低温流动性和 低温泵送性。 用途： (l)HⅤ低温液压油主要用于寒区或温度变化范围较大和工 作条件苛刻的工程机械、引进设备和车辆的中压或高压液压系 统。如数控机床、电缆井泵.以及船舶起重机、挖掘机、大型 吊车等液压系统。使用温度在一30’C以上。 (2)HS低温液压油主要用于严寒地区上述各种设备。使用温 度为一30'C以下。
（三）其他特性 物理特性：抗燃性 抗凝性 抗泡沫性 抗乳化性 防锈性 润滑性 化学特性：热稳定性 氧化稳定性 水解稳定性 相容性
二、液压传动用油的要求
• 1.适宜的粘度和良好的粘温性能 一般液压系统所用的液压油其粘度范围为： -6 -6 2 ν=11.5×10 ～35.3×10 m /s • 2.润滑性能好在液压传动机械设备中，除液压元件外，其 他一些有相对滑动的零件也要用液压油来润滑，因此，液 压油应具有良好的润滑性能。 • 3.良好的化学稳定性即对热、氧化、水解、相容都具有良 好的稳定性。 • 4.对液压装臵及相对运动的元件具有良好的润滑性 • 5.对金属材料具有防锈性和防腐性 • 6.比热、热传导率大，热膨胀系数小 • 7.抗泡沫性好，抗乳化性好 • 8.油液纯净，含杂质量少 • 9.流动点和凝固点低，闪点(明火能使油面上油蒸气内燃， 但油本身不燃烧的温度)和燃点高
粘度与温度的关系
（二）液体的可压缩性
液体的可压缩性：液体受压力作用而使其体积发生变化的性质。 用体积压缩系数K表示，指液体在单位压力变化时的体积相对变 化量。
K＝－△v / （△p · ） v △p——压力增量
v——增压前的的液体体积 △v ——体积减小量 － ——使K变为正值
注意：
1、一般液压系统压力不高时，液体的可压缩性很小，可以不予考虑。 2、当在压力变化的高压系统中，就需考虑液体的可压缩性 3、当液体中混入空气时，其可压缩性将显著增加，并将严重影响液压系统 的工作的工作性能，故在液压系统中应使油液中的空气含量减少到最低限度。
第二章：液压传动基础
液压油的作用：是液压传动系统中的传动介质，而且还对液压装 臵的机构、零件起润滑、冷却和防锈作用。液压传动系统的压力、 温度和流速在很大的范围内变化。 液压油的质量优劣直接影响液压系统的工作性能
第一节：液压油
一、液压油的性质
（一）粘性
粘性：液体在外力的作用下流动时，分子间的内聚力要阻止分子 间的相对运动而产生一种内摩擦力，这一特性称为粘性 液体只有在流动时才能呈现粘性，静止的液体不产生粘性
1、牛顿液体内摩擦定律
根据上图所示：两平行平板间充满液体，下平板固定，而上平板 以u0向右平动，由于液体的粘性作用，紧靠着下平板的液体层速 度为零，紧靠上平板的液体速度为u0，而中间各层液体间速度则从 上到下递减规律，呈线性分布
2、粘 度——衡量粘性大小的物理量
粘度分类：动力粘度（μ） 运动粘度（ ν ） 相对粘度（°E ） （1）动力粘度：表征流体粘性的内摩擦系数或绝对粘度， 用μ表示。 μ——液体在单位速度梯度下流动时，接触液层间内摩擦力切应力 （2）运动粘度：动力粘度与液体密度之比值 ，用ν表示 • 液压油牌号标注： • 老牌号——20号液压油，指这种油在50°C • 时的平均运动粘度为20 cst。 • 新牌号——L—HL32号液压油，指这种油在 • 40°C时的平均运动粘度为32cst。
三、压力的传递
帕斯卡原理（静压传递原理）：静止液体中任意一点的压力 都包含了液面压力P0。也就是说，在密封容器内施加于静止 液体任一点的压力将以等值传到液体内部的所有各点 。 注：在液压系统中，一般液压装臵都不高，通常由外力产生 的压力要比液体重量产生的压力大得多，如果忽略重量产生 的压力，则可认为系统中相对静止液体内各点压力均相等。
4、粘度与温度的关系
液压油对温度的变化十分敏感；温度升高，粘度下降。这种油 的粘度随温度变化的性质称为粘温特性（粘温特性详见课本图 2-2） 油液粘度的变化直接影响液压系统的性能和泄漏量。 可用粘度指数VI来表示，VI表示被试油和标准油粘度随温度变 化程度比较的相对值。VI越大，表示粘温特性越平缓，即油的 粘度受温度影响小，性能好。一般的液压油要求VI数在90以 上，精制的掺有添加剂的液压油可达100以上
3、粘度与压力的关系
液体所受的压力增加时，其分子间的距离将减小，于是内聚力 增加，粘度也略之增大。 液体的粘度与压力的关系：
νp＝ ν（1+0.003p） νp——压力为p时的运动粘度 ν——压力为101.33kPa时液体的运动粘度 p——液体所受的压力
液压油在中低压液压系统中，压力变化很小，对粘度的影响小， 可忽略不计 当压力较高（大于10MPa）或压力变化较大时，则需要考虑压力 对粘度的影响 补充：1标准大气压=760毫米汞柱=76厘米汞柱=1.013×10的5次 方帕斯卡=10.336米水柱。
课后作业：
P26： 2-1 2-2
第二节：液体静力学基础
液体静力学：研究液体处入相对平衡状态下（液体内部各个质 点之间没有相对位移）的力学规律和这些规律的实际应用。
一、液体静压力及其特性 静压力：指静止液体单位面积上所受的法向力，用p表示。
公式： 式中：A为液体有效作用面积； F为液体有效作用面积A上所受的法向力。 静压力P的单位：N 2 或Pa m 单位换算：1MPa＝103KPa= 106Pa
五、液压油的污染及控制
（一）污染的危害 固体颗粒和胶状生成物堵塞滤油器使泵吸油困难，产生噪声 堵塞阀件的小孔 和缝隙，使阀的性能下降和动作失灵，擦伤密封件会 产生泄漏。 水分和空气的混入会降低液压油的润滑性能，并使其氧化变质，产生气 蚀，加速元件腐蚀；还使液压系统出现振动，爬行等现象。 （二）污染的原因 液压装臵组装时残留下来的污染物 从周围环境混入的污染物 在工作过程中产生的自生污染物 （三）污染的控制 力求减少外来的污染 滤除系统产生的杂质 控制液压油的温度 定期检查和更换液压油
p △A ＝p0 △A ＋ρgh △A
上式为液体静力学基本方程。由上式可知：
(1)静止液体中任一点处的静压力是作用液面上的压力P0和液 体重量所产生的压力ρgh之和。 (2)当液面与大气接触时， P0为大气压力pa 故： p ＝pa ＋ρgh 。 (3)静止液体内的压力随液体距液面的深度变化呈线性规律分 布。 （4）在同一深度上各点的压力相等，压力相等的所有点组成 的面为等压面，很显然，在重力作用下静止液体的等压面为 一个平面。
1.HL液压油(也称通用型机床工业用润滑油)
规格：HL液压油是由精制深度较高的中性基础油，加 抗氧和防锈添加剂制成的。HL液压油按40C运动粘度可 分为15、22、32、46、68、100六个牌号。
特性：使用时间比机械油可延长一倍以上。该产品具有 。 较好的橡胶密封适应性,其最高使用温度为80 C 应用：主要用于对润滑油无特殊要求，环境温度在O C 以上的各类机床的轴承箱、齿轮箱、低压循环系统或 类似机械设备循环系统的润滑。
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2、抗磨液压油(HM液压油)
规格： 是从防锈、抗氧液压油基础上发展而来的,它有碱性高锌、碱 性低锌、中性高锌型及无灰型等系列产品,它们均按40‘C运动粘 度分为22、32、46、68四个牌号。
用途： (l)抗磨液压油主要用于重负荷、中压、高压的叶片泵、柱塞泵 和齿轮泵的液压系统J目YB一D25叶片泵、PF15柱塞泵、CBN一 E306齿轮泵、YB一E80/40双联泵等液压系统。 (2)用于中压、高压工程机械、引进设备和车辆的液压系统。如 电脑数控机床、隧道掘进机、履带式起重机、液压反铲挖掘机和 采煤机等的液压系统。 (3)除适用于各种液压泵的中高压液压系统外，也可用于中等负 荷工业齿轮(蜗轮、双曲线齿轮除外)的润滑。其应用的环境温度 为一10‘C-40’C。 该产品与丁腈橡胶具有良好的适应性。
三、液压油类型
• 液压油的品种繁多，根据质地分主要有三大类型： 石油型、合成型、乳化型（详见课本表2-3） • 根据用途分：机械油、精密机床液压油、气轮机油 、变压器油等
补充：液压油的规格、性能及应用
在GB/T7631.2一87分类中的HH、HL、HM、HR、HⅤ、 HG液压油均属矿油型液压油,这类油的品种多,使用 量约占液压油总量的85%以上,汽车与工程机械液压 系统常用的液压油也多属这类。
• 我国的液压油旧牌号则是采用按50°c时运动粘度的平均值表示 的，液压油新旧牌号对照表见课本表2-1 举例：L Hv 22 其中：L--类别(润滑剂及有关产品,GB7631.1) HV--品种(低温抗磨) 22--牌号(粘度级,GB3141)
（3）相对粘度（又称条件粘度）
因测量仪器和条件不同，各国相对粘度的含义不同。 美国：赛氏粘度（SSU） 英国：雷氏粘度（R） 中国、德国、前苏联：恩氏粘度（0E） 恩氏粘度（0E）测定方法：将200cm3被测液体装入粘度计的容器内， 容器周围充水，电热器通过水使液体均匀升温到温度t，液体由 容器底部∮2.8mm的小孔流尽所需要的时间t1和同体积蒸馏水在 20℃时流过同一小孔所需时间t2（通常平均值t2＝51s）的比值。 这就称为被测液体在这一温度t时的恩氏粘度（0E） 即： 0Et＝t1/t2 恩氏粘度与运动粘度的换算关系为： 当1.35≦ 0E ≦ 3.2时： V＝（8 0E－8.64/ 0E）X10－6 当0E>3.2时： V＝（7.6 0E－4/ 0E）X10－6
（4）调合油的粘度
调和油：同一种型号，两种不同粘度的油按适当 比例混合而成 注：选择合适粘度的液压油，对液压系统的工作 性能起着重要的作用。 调和油粘度计算经验公式： 0E＝〔a10E ＋a20E －c（0E －0E ）〕/100 1 2 1 2 0E 、0E ——混合前两种油液的恩氏粘度， 1 2 取：0E1>0E2 0E ——混合后调和油的恩氏粘度 a1、a2 ——参与调和的两种油液各占的百分数 （ a1＋a2＝100﹪） c ——实验系数，见课本表2－2