第二章 液压油液.
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2.液压油液
12
二、液压油的性质
1.液体的密度和重度 （1）密度： 对于匀质液体， 单位体积的 质量称为液体的密度。通常用ρ表示，对 于均质液体 式中 kg/m³ V—液体的体积，m³ ； m—体积V所包含的液体质量，kg。
ρ= m/v
13
二、液压油的性质
液体的密度随着温度的升高而下降， 随压力的增大而增大。 对于液压传动中常用的温度和压力 范围内，密度变化很小，可视为常数。 在计算时，常取15 ℃时的液压油密 度ρ=900 kg/m³ 。
34
•温度tKk可压缩性（容易 被压缩） •压力pKk可压缩性
19
注 意
压力增大时，Ｋ值增大，但这种变化不
呈线性关系。当p3Ｍpa时，Ｋ值基本上 不再增大。 若液压油中混有气泡时，Ｋ值将大大减 小。 液压油液的可压缩性对在动态下工作的 液压系统来说影响很大，但当液压系统 在静态下工作时，一般可以不予考虑。
实验测定指出
液体流动时相邻液层间的内摩擦力Ｆf 与 液层接触面积Ａ、液层间的速度梯度 du/dy 成正比，即：
式中：—比例常数，称为粘度或粘性 系数（动力粘度）。
22
单位：Pa ·s 或 P（泊）
1 Pa ·s ＝10 P = 103 cP (厘泊） ２、运动粘度：液体动力粘度与其密度的 比值，称为液体的运动粘度。即： =/ 单位：m2/s、st（沲）、cst（厘沲） 1 m2/s = 104 st = 106 cst. 物理意义：不是一个粘度的量，但习惯上 常用它来标志液体粘度。
11
例如：聚四氟乙烯-SF—常用密封材料
高度化学稳定性和热安定性，在高温下不会氧 化、硬化或软化泄漏，在潮湿环境下亦能防止 腐蚀，设计用于长期高温条件下作业或重负载 的轴承、齿轮、导轨以及滑动机械装置的润滑。 适用温度范围：-45～+300℃。 优佳的抗磨润滑性和承载能力，极低的摩擦系 数与蒸发损失； 对金属材料良好防腐蚀保护， 与绝大多数塑胶和弹胶体相容； 优异高温抗 氧化、硬化或软化性能，具有高化学惰性； 优良的耐水、蒸气、温和酸性或碱性液体的冲 洗，使用寿命极长。
二、液压油的性质
1.液体的密度和重度 （1）密度： 对于匀质液体， 单位体积的 质量称为液体的密度。通常用ρ表示，对 于均质液体 式中 kg/m³ V—液体的体积，m³ ； m—体积V所包含的液体质量，kg。
ρ= m/v
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二、液压油的性质
液体的密度随着温度的升高而下降， 随压力的增大而增大。 对于液压传动中常用的温度和压力 范围内，密度变化很小，可视为常数。 在计算时，常取15 ℃时的液压油密 度ρ=900 kg/m³ 。
34
•温度tKk可压缩性（容易 被压缩） •压力pKk可压缩性
19
注 意
压力增大时，Ｋ值增大，但这种变化不
呈线性关系。当p3Ｍpa时，Ｋ值基本上 不再增大。 若液压油中混有气泡时，Ｋ值将大大减 小。 液压油液的可压缩性对在动态下工作的 液压系统来说影响很大，但当液压系统 在静态下工作时，一般可以不予考虑。
实验测定指出
液体流动时相邻液层间的内摩擦力Ｆf 与 液层接触面积Ａ、液层间的速度梯度 du/dy 成正比，即：
式中：—比例常数，称为粘度或粘性 系数（动力粘度）。
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单位：Pa ·s 或 P（泊）
1 Pa ·s ＝10 P = 103 cP (厘泊） ２、运动粘度：液体动力粘度与其密度的 比值，称为液体的运动粘度。即： =/ 单位：m2/s、st（沲）、cst（厘沲） 1 m2/s = 104 st = 106 cst. 物理意义：不是一个粘度的量，但习惯上 常用它来标志液体粘度。
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例如：聚四氟乙烯-SF—常用密封材料
高度化学稳定性和热安定性，在高温下不会氧 化、硬化或软化泄漏，在潮湿环境下亦能防止 腐蚀，设计用于长期高温条件下作业或重负载 的轴承、齿轮、导轨以及滑动机械装置的润滑。 适用温度范围：-45～+300℃。 优佳的抗磨润滑性和承载能力，极低的摩擦系 数与蒸发损失； 对金属材料良好防腐蚀保护， 与绝大多数塑胶和弹胶体相容； 优异高温抗 氧化、硬化或软化性能，具有高化学惰性； 优良的耐水、蒸气、温和酸性或碱性液体的冲 洗，使用寿命极长。
第二章.液压流体力学基础
等值传递。
压力传递的应用
图示是应用帕斯卡原理的实例，假设作用在小活塞上
施加压力F1时，则在小活塞下液体受的压力为p= F1/A1 根据帕斯卡原理，压力p等值的 传 递到液体内部各点，即大活塞下面 受到的压力也为p，这时，大活 塞 受力为F2= pA2。为防止大活塞下 降，则在小活塞上应施加的力为：
6.3 液体流经缝隙的流量
环形缝隙流量
活塞与缸体的内孔之间、阀芯与阀孔之间都存在环形缝隙。
πdh qV p 12 l
同心环形缝隙
3
6.3 液体流经缝隙的流量
环形缝隙流量
流过偏心圆环缝隙的流量， 当e = 0时，它就是同心圆环缝 隙的流量公式；当e =1时，即 在最大偏心情况下，其压差流 量为同心圆环缝隙压差流量的
压力有两部分：液面压力p0及自重形成的压力ρgh；
静压力基本方程式 p=p0+ρgh
3.3 重力作用下静止液体压力分布特征
液体内的压力与液体深度成正比；
离液面深度相同处各点的压力相等，压力相等的 所有点组成等压面，重力作用下静止液体的等压 面为水平面； 压力由两部分组成：液面压力p0，自重形成的压
6.1 液体流经薄壁小孔的流量
当小孔的长径比 l /d < 0.5时，称为薄壁孔 。
qV Cq K
2
p
6.3 液体流经缝隙的流量
平面缝隙流量
在液压装置的各零件之间，特别是有相对运动的各 零件之间，一般都存在缝隙（或称间隙）。油液流过缝 隙就会产生泄漏，这就是缝隙流量。由于缝隙通道狭窄， 液流受壁面的影响较大，故缝隙液流的流态均为层流。 压差流动：由缝隙两端的压力差造成的流动。 剪切流动：形成缝隙的两壁面作相对运动所造成的流动。
第二章 液压传动基础知识
F p A
式中 F——法向作用力（N）； A——承压面积（m2）。 在这里压力与压强的概念相同，物理学中称为压强，工程实际中称为 压力。
。 静止液体压力具备两个重要特性：
1)压力的方向总是垂直指向承压表面； 2)流体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等。
第2章
2.液体静压力 液体处于静止状态下的压力称为液体静压力。
与大气相通的水槽中，液体在管中上升的高度h = 1m，设液 体的密度为ρ= 1000㎏/m3，试求容器内的真空度。
解：以液面为等压面，由液体静压力基本方程得
p +ρgh = pa 所以真空度为
pa－p = ρgh =1000×9.8×1 =9800（Pa）
如图所示，密闭容器中充满了密度为ρ的液体，柱塞直径为d， 重量为FG，在力F作用下处于平衡状态，柱塞浸入液体深度为h。
§2.1 液压油
一、 液压油的主要性质
1.密度
单位体积液体的质量称为液体的密度。液体的密度为
m ρ V
式中
m：液体的质量(kg)； V：液体的体积（m3）； 液压油的密度ρ=900 kg/ m3
液压油的密度随压力的升高而增大，随着温度的升高而减小。但 在通常的使用压力和温度范围内对密度的影响都极小，一般情况下可视 液压油的密度为常数，其密度值为900 kg/m3。
• 作用在大活塞上的负载F1形成
液体压力 p= F1/A1
• 为防止大活塞下降，在小活 塞上应施加的力
•
F2= pA2= F1A2/A1
由此可得
• 液压传动可使力放大，可使力
缩小，也可以改变力的方向。
• 液体内的压力是由负载决定 的。
如图：已知活塞1的面积A1=1.13X10-4m2，液压缸活塞2的面积
第二章 液压传动基础知识1
第二章 液压传动基础知识
1、液压油 2、液体静力学 3、液体动力学
目的任务：
了解油液性质、静压特性、方程、传递规律
掌握静力学基本方程、压力表达式和结论
重点难点：
液压油的粘性和粘度 粘温特性 静压特性 压力形成 静力学基本方程
第一节 液压传动的工作介质—液压油
油液的物理性质
常用液压油及其选用
三、液压油的合理使用
（一）防止污染
（1）加强油液库存及现场管理，建立严格 的油料管理制度和化验制度。 （2）保持液压元件的清洁，特别是油箱周 围的清洁 （3）经常清洗滤网，滤芯，换油。 （4）油液要定期检查更换。
（二）防止油温过高
（1）油液黏度降低，泄漏量增加。
（2）油液的氧化加快，油液变质 （3）元件受热膨胀，配合间隙减小 （4）密封胶圈迅速老化变质 （三）防止空气混入液压油 （1）在油箱中，防止空气被油液带入系统中
结论： 液体在管道中流动时，流过各个断面的流量 是相等的，因而流速和过流断面成反比。
三、伯努利方程及其应用
能量守恒定律：理想液体在管道中稳定流 动时，根据能量守恒定律， 同一管道内任一截面上的总 能量应该相等。 或：外力对物体所做的功应该等 于该物体机械能的变化量。
理想液体伯努利方程的推导
理想液体伯努利方程
Pa
测压两基准
绝对压力—以绝对零压为基准所测 相对压力—以大气压力为基准所测
三种压力之间的相互关系
四、静压传递原理
（一）液压系统压力的形成
p = F/S F=0 p=0 F↑ p↑ F↓ p↓ 结论：液压系统的工作压力取决 于负载，并且 随着负载的变化而变 化。
F
（二）静压传递原理（帕斯卡原理）
0E
1、液压油 2、液体静力学 3、液体动力学
目的任务：
了解油液性质、静压特性、方程、传递规律
掌握静力学基本方程、压力表达式和结论
重点难点：
液压油的粘性和粘度 粘温特性 静压特性 压力形成 静力学基本方程
第一节 液压传动的工作介质—液压油
油液的物理性质
常用液压油及其选用
三、液压油的合理使用
（一）防止污染
（1）加强油液库存及现场管理，建立严格 的油料管理制度和化验制度。 （2）保持液压元件的清洁，特别是油箱周 围的清洁 （3）经常清洗滤网，滤芯，换油。 （4）油液要定期检查更换。
（二）防止油温过高
（1）油液黏度降低，泄漏量增加。
（2）油液的氧化加快，油液变质 （3）元件受热膨胀，配合间隙减小 （4）密封胶圈迅速老化变质 （三）防止空气混入液压油 （1）在油箱中，防止空气被油液带入系统中
结论： 液体在管道中流动时，流过各个断面的流量 是相等的，因而流速和过流断面成反比。
三、伯努利方程及其应用
能量守恒定律：理想液体在管道中稳定流 动时，根据能量守恒定律， 同一管道内任一截面上的总 能量应该相等。 或：外力对物体所做的功应该等 于该物体机械能的变化量。
理想液体伯努利方程的推导
理想液体伯努利方程
Pa
测压两基准
绝对压力—以绝对零压为基准所测 相对压力—以大气压力为基准所测
三种压力之间的相互关系
四、静压传递原理
（一）液压系统压力的形成
p = F/S F=0 p=0 F↑ p↑ F↓ p↓ 结论：液压系统的工作压力取决 于负载，并且 随着负载的变化而变 化。
F
（二）静压传递原理（帕斯卡原理）
0E
04-02 液压油液习题及答案
第二章 液压油液2.1什么是液体的粘性？常用的粘度表示方法有哪几种？并分别述说其粘度单位。
分子间内聚力阻止分子相对运动产生的一种内摩擦力。
表示方法：1、动力粘度η，单位Pa ·S2、 动粘度ν，单位m 2/s3、 相对粘度2.2 机械油的牌号与粘度有什么关系？机械油的牌号以40℃的运动粘度(cSt)的平均值来定义1 cSt= 10－6m 2/s2.3 已知油液的运动粘度)(cst v 需要求相应的动力粘度η(Pa·s)，试导出计算公式。
η(Pa·s)＝ρ(kg/m 3) ·ν(cSt)·10－6 2.4 求20号机械油40℃时的平均动力粘度，用Pa·s 及泊)(2cm s dyn ⋅表示。
η＝ρ·ν=900 kg/m 3×20×10－6m 2/s=0.018 Pa·s=0.18P(注：dyn =10-5N)2.5 填空1) 某液压油的密度ρ=900kg/m 3= 900 N·s 2/m 4= 0.9 dyn·s 2/cm 4= 0.9×10－6 kgf·s 2/cm 4。
2) 20#机械油的密度ρ=900kg/m 3，其粘度为20cst= 0.2 cm 2/s = 0.018 Pa·s= 0.18 P= 18 cP2.6 图示液压缸，D=63mm ，d=45mm 油的体积弹性模量k=1.5×109Pa 载荷变化量△F=10000N 。
当1) L=0.4m 时2) L=1.2m 时求：在不计缸体变形和泄漏的情况下，由于油液的压缩性，当载荷变化时，活塞将产生的位移。
A L LF A L LA A F V Vp K ⋅∆⋅∆-=⋅∆⋅⋅∆-=∆⋅∆-=/K A LF L ⋅⋅∆-=∆)(4/22d D A -⋅=π L=0.4m ，ΔL=-1.7mmL=1.2m ，ΔL=-5.2mm负号表示压缩2.7 油的体积弹性模量k=1.30×109Pa ，装于L=5m 长的圆管内(在大气压下)，管内径d=20mm ，当管内油压升至△p=20MPa 时，试求管内油液的变化容积。
第二章 液压油与液压流体力学基础
液体单位面积上所受的法向力，称为压力，以p表示，单位Pa、Mpa
F p lim A 0 A
静止液体的压力称为静压力。
性质： （1）液体的压力沿内法线方向作用于承压面上； （2）静止液体内任一点处的压力在各个方向上都相等。
二、重力作用下静止液体中的压力分布 间内流过某一通流截面的液体体积称为流量。 流量以q表示，单位为m³ /s或L/min。
q = V/t = Al/t = Au
当液流通过微小的通流截面dA时，液体在该截面上各 点的速度u可以认为是相等的，所以流过该微小断面的 流量为 dq=udA 则流过整个过流断面A的流量为
m V
(kg / m 3 )
式中：V——液体的体积，单位为m3；
m——液体的质量，单位为kg。
液体的密度随压力或温度的变化而变化，但变化量很 小，工程计算中忽略不计。
（二）液体的可压缩性 液体受压力作用而使体积减小的性质称为液体的可 压缩性。通常用体积压缩率来表示：
1 V k p V0
单位：㎡/s 1㎡/s=104㎝2/s =104斯（St）=106mm2/s =106厘斯（cSt）
液压油牌号：
国际标准按运动粘度对油液的粘度等级（即牌号）进行 划分。常用它在某一温度下（40℃）的运动粘度平均值来表 示，如VG32液压油，就是指这种液压油在40℃时运动粘度 的平均值为32mm2/s（cSt）。
2、粘度 粘性的大小用粘度表示。常用的粘度有三种，即动力 粘度、运动粘度和相对粘度。 ⑴动力粘度 动力粘度又称绝对粘度
du / dy
动力粘度的物理意义是：液体在单位速度梯度下流动 时，流动液层间单位面积上的内摩擦力。 单位： N· s/㎡或Pa· s
液压传动液压油
水包油乳化液 油包水乳化液 水-乙二醇液 磷酸脂液 其他
难 燃 型
为了改善液压油液的性能，往往在油液中加入各种各样的添 加剂。添加剂有两类： 一类是改善油液化学性能的，如抗氧化剂、防腐剂、防锈 剂等，另一类是改善油液物理性能的，如增粘剂、抗泡剂、抗磨 剂等。
二、液压油液的物理性质
(一)密度：单位体积液体的质量称为液体的密度。体积 为V、质量为m的液体的密度ρ为 ρ＝ m/V （1-1） 矿物型液压油的密度随温度和压力而变化的，但其变动 值很小，可认为其为常数，一般矿物油系液压油在20℃时 密度约为850～900 kg/m3 左右
第二节 管路压力损失
•
•
• •
•
1、液阻 实际液体具有粘性，在管道中流动就会产生 阻力，这种阻力称为液阻。 2、压力损失 液体在管道中流动时就必须多消耗一些 能量来克服前进路上的阻力损失。这种能量消耗称为压力 损失。 3、压力损失的形式 1）沿程压力损失：液体在直管中流动时，由于液体具 有粘性，因液体各质点的运动速度不同。液体分子间存在 内摩擦力的作用，液体与管壁间也产生摩擦，由于摩擦阻 力的存在，液体流动必须克服摩擦力的阻碍，因此消耗了 一部分能量，这是沿程压力损失。 2）局部压力损失：液体在管道中流动时，还会遇到管 道的弯曲、直径突然扩大或缩小、管道分支、小孔、阀口 等局部装置，液体流经这些局部地区时就会产生撞击，速 度突然变化而产生附加摩擦，流向改变形成旋涡等，因此 要消耗一部分能量，这是局部压力损失。
•
与它的密度ρ之比，称为运动粘度，用ν表示，即ν= η/ρ • 运动粘度具有速度的量纲而得名，它的物理含义不 明确，主要是为了使用上的方便。因为在流体力学计 算中，μ、ρ总是以μ/ρ形式出现的。 • 在工程上，ν的法定计量单位是米2／秒(m2／s)， 或毫米2／秒(mm2／s)。
液压油的用途
第2章 液压油
y ui u0
dy y O
u ＋du u h
图1-11 液体的粘性示意图
第2章 液压油 油的粘性易受温度影响，温度上升，粘度降低，造成 泄漏、磨损增加、效率降低等问题；温度下降，粘度增加， 造成流动困难及泵转动不易等问题。如运转时油液温度超 过60 ℃，就必须加装冷却器，因油温在60 ℃以上，每超过 10 ℃，油的劣化速度就会加倍。图1-12所示是几种国产液
第2章 液压油
第2章 液压油
1 、液压油的用途
2、液压油的种类
3、液压油的性质
4、液压油的选用
第2章 液压油
第二章 液压油
2.1 液压油的用途 (1) 传递运动与动力。将泵的机械能转换成液体的压力 能并传至各处， 由于油本身具有粘度，因此，在传递过程 中会产生一定的动力损失。 (2) 润滑。 液压元件内各移动部位都可受到液压油充分 润滑， 从而降低元件磨耗。 (3) 密封。油本身的粘性对细小的间隙有密封的作用。
(4) 冷却。系统损失的能量会变成热，被油带出。
第2章 液压油 2. 2 液压油的种类 液压油主要有下列两种。
1.
矿物油系液压油主要由石腊基（Paraffin base）的原油 精制而成， 再加抗氧化剂和防锈剂， 为用途最广的一种。 其缺点为耐火性差。 2. 耐火性液压油是专用于防止有引起火灾危险的乳化型 液压油， 有水中油滴型（O/W）和油中水滴型（W/O）两 种。 水中油滴型（O/W）的润滑性差， 会侵蚀油封和金属；
例如， p =7.0～20.0 MPa时， 宜选用 N46～N100 p 7.0 MPa 时， 宜选用N32～N68的液压油。
第2章 液压油 2) 执行机构运动速度较高时，为了减小液流的功率 损失， 宜选用粘度较低的液压油。 3) 在液压系统中，对液压泵的润滑要求苛刻，不同 类型的泵对油的粘度有不同的要求，具体可参见有关 资料。 2. 5
第二章 液压油的性质
第二章液压油的性质（Properties of Hydraulic Fluids）2.1概述（INTRODUCTION）在液压系统中唯一最重要的材料是工作流体本身。
液压油的性质对设备的正常工作和使用寿命有着决定性的影响。
为了液压系统能够高效地完成其工作使用清洁、高质量的液压油是非常重要的。
为了满足工作要求现代大多数液压油都是经过特殊合成的化合物。
除了有一种基本的流体，液压油还包含一些添加物来得到所希望的性质。
1.液压油的主要功能实质上，液压油有四个主要功能：✵传递能量；✵润滑运动部件；✵密封两部件之间的配合间隙；✵散热。
2.液压油的特性为真正地实现上述这些主要功能并从安全和成本上考虑，液压油应具有以下特性：✵良好的润滑性；✵理想的粘度；✵化学和环保稳定性；✵与系统其它材料的相容性；✵较大的体积模量；✵耐火性；✵良好的传热能力；✵低密度；✵抗泡性；✵无毒；✵低挥发性。
✵低成本；✵容易得到。
单一的液压油不具有所有这些希望的性质。
为了实际使用，流体传动设计者必须选择最接近所有这些理想性质的流体。
液压油必须定期更换，其周期不仅取决于流体本身还与其使用环境有关。
实验室分析是确定液压油更换周期的最好方法。
通常说，由于油液分解或被污染而导致其粘度和酸度增大时，它就应被更换。
更好地是当系统处于工作温度时更换油液。
用这种方法，大多数杂质都处于悬浮状态并且容易排除。
2.2 流体：液体（FLUIDS: LIQUIDS）‚流体‛一词是液体和气体的总称。
液体是这样一种流体，具有已知的质量，它具有明确的、与它的容器形状无关的体积。
这个意思是即使液体呈现其容器的形状，容器中充满液体部分的体积等于液体的体积。
液体被认为是不可压缩的以致于压力变化时，液体的体积不会变化。
这并不绝对准确，但是由于压力变化引起的体积变化是很小的，在大多数工程应用中可忽略不计。
2.3 重量、密度、比重（WEIGHT,DENSITY, SPECIFIC GRA VITY ）1.重量所有物质，不论固体或流体，都受到地心引力的作用。
第二章 液压流体力学基础
1.2静力学
1.3动力学
1.4 压力 损失
1.5 小孔 和缝隙流 量
1.6 液压 冲击空穴 现象
盛放在密封容器内的液体，其外加压力p0发生 变化时，只要液体仍然保持原有的静止状态， 液体中的任一点的压力，均将发生同样大小的 变化。
1.1液压油
§1-3 液体动力学基础
液体动力学： 1.基本概念； 2.基本方程： 连续方程 （质量守恒定律） 伯努利方程（能量守恒定律） 动量方程 （动量守恒定律）
1.2静力学
1.3动力学
1.4 压力 损失
1.5 小孔 和缝隙流 量
1.6 液压 冲击空穴 现象
1.1液压油
四、液压油的污染及控制
1、污染的危害 （1）堵塞 （2）加速液压元件的磨损，擦伤密封件， 造成泄漏增加 （3）水分和空气的混入会降低液压油的润 滑能力，并使其变质，产生气蚀，使液压 元件加速损坏，使液压系统出现振动、噪 音、爬行等现象。
1.6 液压 冲击空穴 现象
1.1液压油
§1-2 液体静力学
三、压力的表示方法及单位
1.绝对压力
2.相对压力 3.真空度 帕（Pa）：N/㎡
1.2静力学
1.3动力学
1.4 压力 损失
1.5 小孔 和缝隙流 量
1MPa 106 Pa
1bar 10 Pa
5
1.6 液压 冲击空穴 现象
绝对压力＝相对压力＋大气压力 真空度＝大气压力－绝对压力＝负的相对压力
1.2静力学
1.3动力学
1.4 压力 损失
1.5 小孔 和缝隙流 量
1.6 液压 冲击空穴 现象
1.1液压油
2、液压油的品种
主要分为：矿油型、合成型和乳化型三大类
第2章 液压传动基础知识
△p时，体积减小△V，则液体在单位压力变化下体积
的相对变化量。
1 V p V0
常用液压油的压缩系数仅为（5~7)×10-10，一般可忽 略不计。
17
四、液体的其它性质 1.粘度和压力的关系 ∵ P↑，F↑，μ↑
∴μ随p↑而↑，压力较小时忽略，32Mpa以上才考虑。 2.粘度和温度的关系 ∵ 温度↑，内聚力↓，μ↓ ∴粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度随温度的 变化较小，即粘温特性较好。
成流束。
3.通流截面：流束中所有与流线正交的截面（垂直
于液体流动方向的截面）。
46
三、流量和平均流速 1.流量：单位时间内流过某通流截面的液体体积q， 单位m3/s。工程上也用L/min。对于微小流束通过该 通流截面的流量为：
dq udA
dA：微小流束的通流截面面积。
u：液体流过该通流截面的速度。对于微小流束可
动粘度为20 cst。
新牌号——L—HL32号液压油，指这种油在40℃时的 平均运动粘度为32cst。
13
3.相对粘度°E 恩氏度0E —— 中国、德国、前苏联等用 赛氏秒SSU —— 美国用 雷氏秒R —— 巴氏度0B —— 英国用 法国用
14
被测定的液体在某一温度下从恩氏粘度计小孔 (φ2.8mm)流出200ml所需的时间t1(s)与蒸馏水在20℃ 流出相同体积所需时间t2(s)的比值，称为恩氏粘度。
26
液体静压力的定义 液体在单位面积上所受的内法线方向的法向力称为压 力。（物理学中称压强）单位为牛顿/平方米(N/m2)， 也称帕(Pa)。
F p＝lim A0 A
在液压技术中，还采用工程大气压、千克力每平方米 (kgf/m2 )等为单位。
1at 工程大气压 1kg / cm2 9.8 104 N/m2 105 Pa 0.1MPa
的相对变化量。
1 V p V0
常用液压油的压缩系数仅为（5~7)×10-10，一般可忽 略不计。
17
四、液体的其它性质 1.粘度和压力的关系 ∵ P↑，F↑，μ↑
∴μ随p↑而↑，压力较小时忽略，32Mpa以上才考虑。 2.粘度和温度的关系 ∵ 温度↑，内聚力↓，μ↓ ∴粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度随温度的 变化较小，即粘温特性较好。
成流束。
3.通流截面：流束中所有与流线正交的截面（垂直
于液体流动方向的截面）。
46
三、流量和平均流速 1.流量：单位时间内流过某通流截面的液体体积q， 单位m3/s。工程上也用L/min。对于微小流束通过该 通流截面的流量为：
dq udA
dA：微小流束的通流截面面积。
u：液体流过该通流截面的速度。对于微小流束可
动粘度为20 cst。
新牌号——L—HL32号液压油，指这种油在40℃时的 平均运动粘度为32cst。
13
3.相对粘度°E 恩氏度0E —— 中国、德国、前苏联等用 赛氏秒SSU —— 美国用 雷氏秒R —— 巴氏度0B —— 英国用 法国用
14
被测定的液体在某一温度下从恩氏粘度计小孔 (φ2.8mm)流出200ml所需的时间t1(s)与蒸馏水在20℃ 流出相同体积所需时间t2(s)的比值，称为恩氏粘度。
26
液体静压力的定义 液体在单位面积上所受的内法线方向的法向力称为压 力。（物理学中称压强）单位为牛顿/平方米(N/m2)， 也称帕(Pa)。
F p＝lim A0 A
在液压技术中，还采用工程大气压、千克力每平方米 (kgf/m2 )等为单位。
1at 工程大气压 1kg / cm2 9.8 104 N/m2 105 Pa 0.1MPa
液压传动第二章 液压油液
第二章 液压油液
第二章 液压油液
第一节 液压油液的性质 一、液压油液的粘性 1.牛顿液体内摩擦定律
图2-1 液体的粘性示意图
第二章 液压油液
2.粘度 (1)动力粘度 表征流体粘性的内摩擦因数或绝对粘度，用μ表示。
(2)运动粘度 动力粘度μ与其密度ρ的比值，称为运动粘度，用ν表 示。
第二章 液ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ油液
图2-4 静止液体内压力分布规律
第二章 液压油液
式称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和液体重力 所产生的压力ρgh之和。 2)液体静压力随液深呈线性规律分布。 3)离液面深度相同的各点组成了等压面，此等压面为一水平面。
第二章 液压油液
如图2-5所示，密封容器内液面上的压力为p0，取一基准平面M-M 为相对高度的起始点，则A点的压力，按式(2-13)可写成
3.伯努利方程 伯努利方程是能量守恒定律在液体力学中的一种表达形式。 (1)理想液体伯努利方程 图2-13所示为一液流管道，为了理论研 究方便，假定其为理想液体，并稳定流动。
第二章 液压油液
图2-13 伯努利方程示意图
第二章 液压油液
(2)实际液体伯努利方程 实际液体在管道中流动时，由于液体有粘性，会产生内摩擦力；
图 2-5
第二章 液压油液
4.压力的传递 例2-1图2-6所示为相互连通的两个液压缸，已知大缸内径D=100m m，小缸内径d=20mm，大活塞上放一重物G=20000N。问在小活 塞上应加多大的力F才能使大活塞顶起重物? 解 根据帕斯卡原理，由外力产生压力在两缸中相等即
故顶起重物时在小活塞上应加的力为
图2-7 绝对压力、相对压力及真空度
第二章 液压油液
第一节 液压油液的性质 一、液压油液的粘性 1.牛顿液体内摩擦定律
图2-1 液体的粘性示意图
第二章 液压油液
2.粘度 (1)动力粘度 表征流体粘性的内摩擦因数或绝对粘度，用μ表示。
(2)运动粘度 动力粘度μ与其密度ρ的比值，称为运动粘度，用ν表 示。
第二章 液ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ油液
图2-4 静止液体内压力分布规律
第二章 液压油液
式称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和液体重力 所产生的压力ρgh之和。 2)液体静压力随液深呈线性规律分布。 3)离液面深度相同的各点组成了等压面，此等压面为一水平面。
第二章 液压油液
如图2-5所示，密封容器内液面上的压力为p0，取一基准平面M-M 为相对高度的起始点，则A点的压力，按式(2-13)可写成
3.伯努利方程 伯努利方程是能量守恒定律在液体力学中的一种表达形式。 (1)理想液体伯努利方程 图2-13所示为一液流管道，为了理论研 究方便，假定其为理想液体，并稳定流动。
第二章 液压油液
图2-13 伯努利方程示意图
第二章 液压油液
(2)实际液体伯努利方程 实际液体在管道中流动时，由于液体有粘性，会产生内摩擦力；
图 2-5
第二章 液压油液
4.压力的传递 例2-1图2-6所示为相互连通的两个液压缸，已知大缸内径D=100m m，小缸内径d=20mm，大活塞上放一重物G=20000N。问在小活 塞上应加多大的力F才能使大活塞顶起重物? 解 根据帕斯卡原理，由外力产生压力在两缸中相等即
故顶起重物时在小活塞上应加的力为
图2-7 绝对压力、相对压力及真空度
第二章 流体力学基础(1-6)知识讲解
密闭容器中的静止液体，当外加压力发生变化时，液体内任一点的压力将 发生同样大小的变化。即施加于静止液体上的压力可以等值传递到液体内 各点。这就是帕斯卡原理。 在图中，F是外加负载，A是活塞面积。根据 帕斯卡原理，缸筒内的压力将随外加负载的变 化而变化，并且各点的压力变化值相等。如果 不考虑活塞和液体重力引起的压力，则液体中 的压力为
34
2.2 液体静力学
2.2.3 压力表示方法和单位
压力有两种表示方法：绝对压力和相对压力。
以绝对真空为基准度量的压力叫做绝对 压力； 以大气压为基准度量的压力叫做相对压 力或表压。
这是因为大多数测量仪表都受大气 压作用，这些仪表指示的压力是相对压 力。
在液压与气压传动系统中，如不特别 说明，提到的压力均指相对压力。
液压油的粘度等级就是以其40ºC时运动粘度的某一平均 值来表示，
如L-HM32液压油（32号液压油）的粘度等级为32，则 40ºC时其运动粘度的平均值为32mm2/s 。
12
2.1 液压油
相对粘度 雷氏粘度〞R——英国、欧洲 赛氏粘度SSU——美国 恩氏粘度oE——俄国、德国、中国
oE=
t1
t2
单位：无量纲
（2）润滑性能好 （3）质地纯净，杂质少。 （4）具有良好的相容性。
（5）具有良好的稳定性。（氧化） （6）抗乳化性、抗泡沫性、防锈性、腐蚀性小。
（7）膨胀系数低、比热容高。 （8）流动点和凝固点低，闪点和燃点高。 （9）对人体无害，成本低。
18
2.1 液压油
2.1.4 液压油的选择
正确合理地选择液压油液，对保证液压传动系统正常工作、延 长液压传动系统和液压元件的使用寿命以及提高液压传动系统的工 作可靠性等都有重要影响。
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2.2 液体静力学
2.2.3 压力表示方法和单位
压力有两种表示方法：绝对压力和相对压力。
以绝对真空为基准度量的压力叫做绝对 压力； 以大气压为基准度量的压力叫做相对压 力或表压。
这是因为大多数测量仪表都受大气 压作用，这些仪表指示的压力是相对压 力。
在液压与气压传动系统中，如不特别 说明，提到的压力均指相对压力。
液压油的粘度等级就是以其40ºC时运动粘度的某一平均 值来表示，
如L-HM32液压油（32号液压油）的粘度等级为32，则 40ºC时其运动粘度的平均值为32mm2/s 。
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2.1 液压油
相对粘度 雷氏粘度〞R——英国、欧洲 赛氏粘度SSU——美国 恩氏粘度oE——俄国、德国、中国
oE=
t1
t2
单位：无量纲
（2）润滑性能好 （3）质地纯净，杂质少。 （4）具有良好的相容性。
（5）具有良好的稳定性。（氧化） （6）抗乳化性、抗泡沫性、防锈性、腐蚀性小。
（7）膨胀系数低、比热容高。 （8）流动点和凝固点低，闪点和燃点高。 （9）对人体无害，成本低。
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2.1 液压油
2.1.4 液压油的选择
正确合理地选择液压油液，对保证液压传动系统正常工作、延 长液压传动系统和液压元件的使用寿命以及提高液压传动系统的工 作可靠性等都有重要影响。
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清净剂和分散剂 抗氧抗腐剂 极压抗磨剂 摩擦改进剂 金属减活剂 粘度指数改进剂 防锈剂 降凝剂 抗泡沫剂
对液压油液的要求和分类
对液压油液的要求 合适的粘度且粘温特性好； 有良好的润滑性； 成分要纯净； 材料相容性好； 有良好的化学稳定性、抗氧化性； 有良好的抗磨性、极压性； 抗泡沫性和抗乳化性好； 凝点低 - 凝点指油液不能流动时的最高温度； 闪点高 - 闪点指的是油样液面以上的蒸气被点燃的最低温度； 无毒，价格便宜。
液压油液分类
石油基液压油：按照ISO规定，采用40ºC 时油液 的运动粘度（mm2/s)作为油液牌号，共分为10、 15、22、32、46、68、100、150 等 8 个等级。 L-HL液压油（又名普通液压油， L代表防锈、
抗氧化型）
L-HM液压油（抗磨液压油，M代表抗磨型） 难燃液压液：乳化液 （水包油或油包水）
第二章 液压油液
液压油液的主要物理性质
一、密度
z
P
=
lim
V0
M V
kg/m3
V，M
P(x,y,z)
对于均质流体：
x
y
M
V
kg/m3
一般认为液压油的密度为900kg/m3
二、可压缩性
可压缩性—— 流体随其所受压力的变化而发生 体积变化的性质。
体积压缩系数：
k
dV V
1 dp
高水基液压液 合成液压液（无水磷酸酯加各种添加剂） 海水或淡水
植物油 植物油正越来越受欢迎，它具有矿物油及大多
数合成油所无法比拟的特点，就是迅速地降低环境 污染。由于当今世界上所有的工业企业都在寻求减 少对环境污染的措施，而这种“天然”润滑油正拥 有这个特点，虽然植物油成本高，但所增加的费用 足以抵消使用其它矿物油、合成润滑油所带来的环 境治理费用。
( m2/N )
式中：dV—— 流体体积相对于V 的增量；
V —— 压力变化前(为 p 时)的流体体积；
dp —— 压力相对于 p 的增量。
体积（弹性）模量：
K
1 k
V dp dV
( N/m2 )
K 不易压缩。 一般认为：液体是不可压缩的（液压系统在
p、T、v 变化不大的“静态”工况下）。 则 = 常数
三、液体的粘性 1、粘性的概念及牛顿内摩擦定律
液体分子间的内聚力，液体分 子与固体壁面间的附着力。
内摩擦力——相邻液层间，平 行于液层表面的相互作用力。
定义：液体在运动时，其内部相邻液层间要产 生抵抗相对滑动（抵抗变形）的内摩擦力的性 质称为液体的粘性。
内摩擦力： F A du
dy
以切应力表示： F du
需要注意的是，液压油的 粘度不论是如何测量的， 它都是基于一定的温度下 的，只有同一温度下的粘 度才能互相比较。
赛氏粘度是 60ml 测试油 从标准赛 氏粘度计流出所 需要的时间。
3、粘压关系和粘温关系 <1> 粘压关系
压力其分子间距离（被压缩）内聚 力粘度 变化较小，一般不考虑压力对粘度的影响。 <2> 粘温关系（对于液体） 温度内聚力 粘度 温度变化时对液体粘度的影响必须给于重视。
<1> 动力粘度 单位 ： Pa s （帕·秒）
1 Pa s = 1 N/m2 s
<2> 运动粘度
单位：m2 / s
工程上常用：10–6 m2 / s （厘斯）mm2 / s
油液的牌号： 40ºC 时油液运动粘度的平均厘斯 ( mm2 / s ) 值。
<3> 相对粘度—— 其它流体相对于水的粘度 恩氏粘度： ºE 中、俄、德使用 赛氏粘度： SSU 美国使用 雷氏粘度： R 英国使用 巴氏粘度： ºB 法国使用 用不同的粘度计测定。
典型液压油(液)的粘度-温度曲线 1—石油型普通液压油；2—石油型高粘度指数液压油；
3—水包油乳化液；4—水-乙二醇 矿物基础油
合成基础油
成品油
要注意的是，好的液压油决不 是天生的。其品质是由它所包 含的基础油、稠化剂、添加剂 添加剂 等决定的。一种经过充分提炼、 精心加工而成的液压油会表现 的比未经处理的好。
植物油优点是毒性低，润滑性能和极压性能比 石油基润滑油好。但植物油因产量少而比矿物油价 格高，另一个缺点是在低温下易结蜡，氧化安定性 也不如矿物油好。
液压油液的选用
选用液压油液主要考虑的是种类和合适的粘度。
选择时要注意： 液压系统的工作压力 压力高，要选择粘度
较大的液压油液。 环境温度 温度高，选用粘度较大的液压油
A dy
牛顿内摩擦定律
式中：µ—— 与液体的种类及其温度有关的比例
常数；
du —— 速度梯度（ 液体流速在其法线方
dy
向上的变化率）。
2、粘度及其表示方法
粘度：
du
dy
代表了液体粘性的大小
的物理意义：产生单位速度梯度时，相邻液层
在单位面积上所作用的内摩擦力
（切应力）的大小。
常用的粘度表示方法有三种：
液。 运动速度 速度高，选用粘度较低的液压油
液。 液压泵的类型 各类液压泵适用的液压油液
粘度范围见教材中表 2－6。
液压油的选用以生产厂家根据工况及设计选定 的液压油为基础，参照国际、国家标准推荐范围， 以实践经验为指导而选用。现代液压油均采用质量 等级（使用性能）和粘度等级（牌号）两个指标来 表达。