第2次授课教案 第02章 液压系统工作介质教案

山西大同大学工学院课时授课计划
第2章 液压系统工作介质
2.1 液压油
2.1.1 液压油的主要物理性质
l ．密度与重度
⑴密度：均质液体中单位体积所具有的质量称为密度（ρ），即
⑵重度：均质液体中单位体积所具有的重量称为重度(γ)，即
因为G=mg ，所以γ =ρg 。

在国际单位制（SI ）中，液体的密度单位用kg/3m ，重度单位用N/3m 。

⑶液体的密度和重度与着压力和温度的关系：
可以忽略。

在计算时可取ρ= 900 kg/3m ，γ＝8.83 ×103 N/3m 。

2．压缩性
⑴压缩性：液体受压力作用体积缩小的性质叫压缩性。

⑵压缩性的度量：
体积压缩系数：即单位压力变化时，液体体积的相对变化量。

其单位为： Pa -1 。

其表示式为
式中负号是因为压力增大时，液体的体积减小，反之则增大。

为了使β值为正值，故加一负号。

()
123V
V
ρβ∆∆=-⨯-
⑶弹性模量：
液体体积压缩系数的倒数称为液体体积弹性模量，其单位为： Pa 。

用K 表示，即
认为液压油是不可压缩的。

⑷实际液压系统中油液的体积弹性模量：
在实际液压系统中，油中混有空气，使压缩性显著增加，体积弹性模量显著减小。

设封闭容器中压力增加△p 后，油液体积缩小了△V 1，而容器体积增大了△V c ，这时油液的等效体积弹性模量K'的表达式
则
3．黏性
黏性的定义： 黏性的度量：
⑴牛顿内摩擦力定律： ①内摩擦力的产生
流层之间产生相互作用力，即内摩擦力。

②牛顿内摩擦力定律 实验测定，
式中 μ—比例系数，称为动力黏度；
dy
du
—速度梯度，即流层相对速度对流层距离的变化率。

对静止液体来说，du= 0，则F τ=0。

所以静止液体不呈现黏性。

1'c
V
V
V K ∆P ∆+∆=-g 1111
'
c c c
V V V
V K V
V V K K ∆+∆∆∆∆P ∆P ∆P =-
=--=+g g g ()2
6du r
dy
F A μ=-
如以τ=A F τ
表示切应力，则有
当dy du ＞0时取“+”；dy du
＜0时，取“-”。

动力黏度μ为常数的液体称为牛顿液体；速度梯度变化而μ值也随之变化的液体称为非牛顿液体。

⑵动力黏度
①物理意义：液体在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。

②单位：在国际单位制（SI ）中，动力黏度的单位是帕斯卡·秒（P ·s ），代号为帕·秒。

在工程制中用泊（P ）表示，即1P= 1dyn ·cm 2-，或用厘泊（cP ）表示。

之所以称为动力黏度，是因为在其量纲中有动力学的要素——力的缘故。

两种单位制的换算关系是：1 Pa ·s= 10 P=103cP 。

⑶运动黏度
①定义：动力黏度μ与液体密度ρ之比值叫做运动黏度（ν），即
②单位：在国际单位制（SI ）中运动黏度ν以m 2／s 为单位。

在CGS 制中以cm 2/s 为单位，常称为“ 沲”（Stocks ），1St=100cSt,又有
1m 2/s=106cst=106mm 2/s ③运动黏度的重要作用
我国液压油一般都采用运动黏度表示。

⑷相对黏度
我国、俄罗斯和德国用恩氏黏度E ο，美国用国际赛氏秒SSU ，英国用商用雷氏秒。

恩氏黏度的测定方法： 表示为
工业一般以20℃、50℃和100℃作为测定恩氏黏度的标准温度，并相应地以符号20E ο、50E ο和100E ο表示之。

⑸各种黏度的单位、符号、采用国家与换算公式 见表2-1。

⑹黏度与温度的变化关系
①变化关系：温度升高，油的黏度下降。

②黏温图：不同种类的油的黏度随温度变化的规律也不同。

我国常用黏温图表示油液黏度随温度变化的关系。

不同黏度等级的油液黏度与温度的关系（黏度指数＝95）如图2-2所示。

③液压油的黏度指数（VI ）：表明液压油的黏度随温度变化的程度同标准油黏度变化程度比值的相对值。

黏度指数高，则黏温特性好。

一般液压油的黏度指数要求在90以上，优异的在100以上。

⑹黏度与压力的变化关系
①变化关系：压力增加，其分子间距离缩小，黏度增大。

②经验公式：矿物油系液压油的黏度与压力的关系可用下列经验公式表示： bp o p e v v = (2-11)
2.1.2 对液压油的要求
1)黏度适宜和黏温特性好
2)润滑性能好
3)稳定性要好
4)消泡性好
5)凝固点低
6)闪点高
7)杂质少质地纯净，杂质含量少。

2.1.3 液压油的选用
①选择液压油，应该以液压元件生产厂推荐的油品及黏度为依据。

无论实际温度范围如何，都必须保证油液黏度值在表2-2规定的范围内。

同一厂家生产的不同设备也应尽量选用同一牌号的油品。

②根据液压系统的工作参数等因素全面考虑
根据液压系统的工作压力、工作温度、液压元件种类及经济性等因素全面考虑，一般是先确定适用的黏度范围，再选择合适的液压油品种。

③黏度的重要性
④要考虑液压油的品种
液压油质量指标及应用
部分国产液压油质量指标及应用见表2-3,
⑤要选用优质油品，不得选用劣质油。

⑥使用液压油注意事项
2.1.4 抗燃型液压介质
1．水包油乳化液（高水基液）
2．油包水乳化液
3．水—乙二醇液
4.磷酸酯液
几种常见液压油（液）性能比较见表2-4.
2.2 液压介质的污染与控制(自习内容)
思考题与习题
1 液体的密度和重度与压力和温度有什么关系？液体的压缩性对液压传动系统有无影响？
2 什么叫黏性？分析说明牛顿内摩擦力的产生和牛顿内摩擦定律。

3 黏性的度量指标是什么？有哪些？各有什么作用？相互关系如何？
4 温度和压力对黏度有何影响？
5 液压系统对液压油有什么要求？如何选用液压油？
6 抗燃型液压介质有哪些？各有何特点？。