液压传动第二章液压传动的流体力学基础
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液体在外力作用流动（或有流动趋势）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，这种现象叫做液体的粘性。 液体只 有在流动（或有流动趋势）时才会呈现出粘性，静止液体是不呈现粘性的。 如图所示为液体的粘度示意图。
图2－1
实验结果表明：
Ff
A du
dy
或
Ff du
A dy
μ为比例常数，有时称为粘性系数或动力粘度。
（1）密度
单位体积液体所具有的质量叫做该液体的密度。
m V
密度随压力和温度的变化而变化，但其变化很小，可以忽略。一般工
程上取 900kg/m3。
（2）可压缩性
液体压力增高而发生体积缩小的性质称为可压缩性。 k 1 V p V
k 称为体积压缩系数。当压力增大时，体积减小，故在式前加一负号，以使 k 为正值。
体积压缩系数的倒数称为体积弹性模量，用K表示。
Biblioteka Baidu
K
1 k
pVV
体积弹性模量越大表明该液体抵抗压缩的能力越强。工程上取液压油
的体积弹性模量
K(1.4~2)103MPa 。
由于液压油中混有空气，实际计算中常取 K(0.7~1.4)10 3MP 。 a
一般情况下认为液压油是不可压缩的。
（3）粘性 ❖ 粘性的物理本质
2.2.1 静压力及其特性
静压力是指液体处于静止状态时，其单位面积上所受的法向 作用力。静压力在液压传动中简称为压力，而在物理学中则称为 压强。
若静止液体某点处微元面积ΔA上作用有法向力ΔF，则该
点压力定义为：
F
lim p
A0 A
可表示为： p=F/A
我国法定的压力单位为牛顿/米2(N/m2)，称为帕斯卡，简称帕 (Pa)。在液压技术中，目前还采用的压力单位有巴(bar)和工程大 气压、千克力每平方米(kgf/cm2 )等。
请继续学习第二章
第二章 液压传动的流体力学基础
液压系统中的工作液体既是传递功率的介质，又是液压元件的冷却、
防锈和润滑剂。在工作中产生的磨粒和来自外界的污染物，也要靠工作 液体带走。工作液体的粘性，对减少间隙的泄漏、保证液压元件的密封 性能都起着重要作用。
2.1 液压油的主要性质与选用
2.1.1 液压油的主要性质
❖ 液压油的选用
液压油在选用时最主要的依据就是粘度。 选择液压油时，首先考虑其粘度是否满足要求， 同时兼顾其它方面。选择时应考虑如下因素： （1） 液压泵的类型 （2） 液压系统的工作压力 （3） 运动速度 （4） 环境温度 （5） 防污染的要求 （6） 综合经济性
总之，选择液压油时一是考虑液压油的品种，二是考虑 液压油的粘度。
（d） 温度对粘度的影响
液压油的粘度对温度变化十分敏感。温度升高时，粘度 下降。在液压技术中，希望工作液体的粘度随温度变化越小 越好。 粘度随温度变化特性，可以用粘度－温度曲线表示。
（e） 压力对粘度的影响
对液压油来说，压力增大时，粘度增大，但影响很小， 通常将中低压系统中的压力变化对油液粘度的影响忽略不计。
1Pa·s = 10P（泊）= 1000 cP（厘泊）
（b） 运动粘度ν
液体的动力粘度μ与其密度ρ的比值，为液体的运动粘
度ν， 即：
运动粘度的单位为 m2/s 。 以前沿用的单位为St（斯）。单
位换算关系为
1 m2/s =104 St（斯）=106 cSt（厘斯）
就物理意义来说，ν不是一个粘度的量，但习惯上常用它来 标志液体粘度，液压油液的粘度等级是以40℃时运动粘度值 （mm2/s）为其粘度等级标号，即油的牌号
2.1.2 液压油的选用
❖ 对液压油的使用要求
（1）合适的粘度和良好的粘度－温度特性，一般液压系统 所选用的液 压油，其 运动粘度大多为（13～68 cSt）（40℃下）或2～8°E50。
（2）良好的化学稳定性。
（3）良好的润滑性能，以减小元件中相对运动表面的磨损。 （4）质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水分和水溶性酸碱等。 （5）对金属和密封件有良好的相容性。 （6）抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，抗锈性好。 （7）体积膨胀系数低，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。
液体静压力有两个重要特性：
（1）液体
静压力的方向总是沿着作用面的法线方向。
（a）动力粘度
牛顿内摩擦定律中μ为由液体种类和温度决定的比例系数， 它是表征液体粘性的内摩擦系数。如果用它来表示液体粘度的 大小，就称为动力粘度，或称绝对粘度。
动力粘度μ的物理意义是：液体在单位速度梯度下流动时 液层间单位面积上产生的内摩擦力。
动力粘度的单位为Pa·s（帕·秒，N•s/m2 ）。
以前沿用的单位为P（泊，dyne•s/cm2）。单位换算关系为
例如，牌号为L—HL22的普通液压油在40℃时运动粘度的中心值 为22 mm2/s（L表示润滑剂类，H表示液压油，L表示防锈抗氧 型）。
（c） 相对粘度
相对粘度又称条件粘度，它是按一定的测量条件制定的。 根据测量的方法不同，可分为恩氏粘度°E、赛氏粘度SSU、 雷氏粘度Re等。我国和德国等国家采用恩氏粘度。
2.1.3 液压油的污染和防污措施
（1）污染的危害 （a）固体颗粒和胶状生成物堵塞过滤器，使液压泵吸油 不畅，运转困难，产生噪声。 （b）微小固体颗粒会加速有相对滑动零件表面的磨损， 使液压元件不能正常工作。 （c）水分和空气的混入会降低液压油液的润滑性，并加 速其氧化变质。
（2）污染原因 （a）残留物的污染 （b）侵入物的污染（空气中的尘埃） （c）生成物的污染
τ表示切应力，即单位面积上的内摩擦力
这就是牛顿的液体内摩擦定律。
公式分析：
在静止液体中，速度梯度du/dy=0，所以内摩擦力为零， 即静止液体不产生粘性，也就是说液体的静摩擦力是不存在的。
（3）粘性 ❖ 粘度的表示方法及影响因素
液体的粘性大小可用粘度来表示。粘度的表示方法有动力 粘度μ、运动粘度ν、相对粘度。
（3）防污措施 （a）减少外来的污染 （b）滤除系统产生的杂质 （c）控制液压油液的工作温度 （d）定期检查更换液压油液
2.2 液体静力学 液体静力学研究静止液体的力学规律和这些规律的实际应
用。这里所说的静力液体是指液体处于内部质点间无相对运动的 状态，因此液体不显示粘性，液体内部无剪切应力，只有法向应 力即压力。
图2－1
实验结果表明：
Ff
A du
dy
或
Ff du
A dy
μ为比例常数，有时称为粘性系数或动力粘度。
（1）密度
单位体积液体所具有的质量叫做该液体的密度。
m V
密度随压力和温度的变化而变化，但其变化很小，可以忽略。一般工
程上取 900kg/m3。
（2）可压缩性
液体压力增高而发生体积缩小的性质称为可压缩性。 k 1 V p V
k 称为体积压缩系数。当压力增大时，体积减小，故在式前加一负号，以使 k 为正值。
体积压缩系数的倒数称为体积弹性模量，用K表示。
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K
1 k
pVV
体积弹性模量越大表明该液体抵抗压缩的能力越强。工程上取液压油
的体积弹性模量
K(1.4~2)103MPa 。
由于液压油中混有空气，实际计算中常取 K(0.7~1.4)10 3MP 。 a
一般情况下认为液压油是不可压缩的。
（3）粘性 ❖ 粘性的物理本质
2.2.1 静压力及其特性
静压力是指液体处于静止状态时，其单位面积上所受的法向 作用力。静压力在液压传动中简称为压力，而在物理学中则称为 压强。
若静止液体某点处微元面积ΔA上作用有法向力ΔF，则该
点压力定义为：
F
lim p
A0 A
可表示为： p=F/A
我国法定的压力单位为牛顿/米2(N/m2)，称为帕斯卡，简称帕 (Pa)。在液压技术中，目前还采用的压力单位有巴(bar)和工程大 气压、千克力每平方米(kgf/cm2 )等。
请继续学习第二章
第二章 液压传动的流体力学基础
液压系统中的工作液体既是传递功率的介质，又是液压元件的冷却、
防锈和润滑剂。在工作中产生的磨粒和来自外界的污染物，也要靠工作 液体带走。工作液体的粘性，对减少间隙的泄漏、保证液压元件的密封 性能都起着重要作用。
2.1 液压油的主要性质与选用
2.1.1 液压油的主要性质
❖ 液压油的选用
液压油在选用时最主要的依据就是粘度。 选择液压油时，首先考虑其粘度是否满足要求， 同时兼顾其它方面。选择时应考虑如下因素： （1） 液压泵的类型 （2） 液压系统的工作压力 （3） 运动速度 （4） 环境温度 （5） 防污染的要求 （6） 综合经济性
总之，选择液压油时一是考虑液压油的品种，二是考虑 液压油的粘度。
（d） 温度对粘度的影响
液压油的粘度对温度变化十分敏感。温度升高时，粘度 下降。在液压技术中，希望工作液体的粘度随温度变化越小 越好。 粘度随温度变化特性，可以用粘度－温度曲线表示。
（e） 压力对粘度的影响
对液压油来说，压力增大时，粘度增大，但影响很小， 通常将中低压系统中的压力变化对油液粘度的影响忽略不计。
1Pa·s = 10P（泊）= 1000 cP（厘泊）
（b） 运动粘度ν
液体的动力粘度μ与其密度ρ的比值，为液体的运动粘
度ν， 即：
运动粘度的单位为 m2/s 。 以前沿用的单位为St（斯）。单
位换算关系为
1 m2/s =104 St（斯）=106 cSt（厘斯）
就物理意义来说，ν不是一个粘度的量，但习惯上常用它来 标志液体粘度，液压油液的粘度等级是以40℃时运动粘度值 （mm2/s）为其粘度等级标号，即油的牌号
2.1.2 液压油的选用
❖ 对液压油的使用要求
（1）合适的粘度和良好的粘度－温度特性，一般液压系统 所选用的液 压油，其 运动粘度大多为（13～68 cSt）（40℃下）或2～8°E50。
（2）良好的化学稳定性。
（3）良好的润滑性能，以减小元件中相对运动表面的磨损。 （4）质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水分和水溶性酸碱等。 （5）对金属和密封件有良好的相容性。 （6）抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，抗锈性好。 （7）体积膨胀系数低，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。
液体静压力有两个重要特性：
（1）液体
静压力的方向总是沿着作用面的法线方向。
（a）动力粘度
牛顿内摩擦定律中μ为由液体种类和温度决定的比例系数， 它是表征液体粘性的内摩擦系数。如果用它来表示液体粘度的 大小，就称为动力粘度，或称绝对粘度。
动力粘度μ的物理意义是：液体在单位速度梯度下流动时 液层间单位面积上产生的内摩擦力。
动力粘度的单位为Pa·s（帕·秒，N•s/m2 ）。
以前沿用的单位为P（泊，dyne•s/cm2）。单位换算关系为
例如，牌号为L—HL22的普通液压油在40℃时运动粘度的中心值 为22 mm2/s（L表示润滑剂类，H表示液压油，L表示防锈抗氧 型）。
（c） 相对粘度
相对粘度又称条件粘度，它是按一定的测量条件制定的。 根据测量的方法不同，可分为恩氏粘度°E、赛氏粘度SSU、 雷氏粘度Re等。我国和德国等国家采用恩氏粘度。
2.1.3 液压油的污染和防污措施
（1）污染的危害 （a）固体颗粒和胶状生成物堵塞过滤器，使液压泵吸油 不畅，运转困难，产生噪声。 （b）微小固体颗粒会加速有相对滑动零件表面的磨损， 使液压元件不能正常工作。 （c）水分和空气的混入会降低液压油液的润滑性，并加 速其氧化变质。
（2）污染原因 （a）残留物的污染 （b）侵入物的污染（空气中的尘埃） （c）生成物的污染
τ表示切应力，即单位面积上的内摩擦力
这就是牛顿的液体内摩擦定律。
公式分析：
在静止液体中，速度梯度du/dy=0，所以内摩擦力为零， 即静止液体不产生粘性，也就是说液体的静摩擦力是不存在的。
（3）粘性 ❖ 粘度的表示方法及影响因素
液体的粘性大小可用粘度来表示。粘度的表示方法有动力 粘度μ、运动粘度ν、相对粘度。
（3）防污措施 （a）减少外来的污染 （b）滤除系统产生的杂质 （c）控制液压油液的工作温度 （d）定期检查更换液压油液
2.2 液体静力学 液体静力学研究静止液体的力学规律和这些规律的实际应
用。这里所说的静力液体是指液体处于内部质点间无相对运动的 状态，因此液体不显示粘性，液体内部无剪切应力，只有法向应 力即压力。