液压流体力学基础

二、 工作液的类型和合理使用
功能：传递能量、散热、
润滑、抑制腐蚀。
理念： 矿油型液压油是液压传动的主要工作液体， 它以机械油为原料，经精炼后根据需要加进适当 的添加剂而成。因此润滑性好，但抗燃性差。
（二）、几种常用的国产工作液体
1、普通液压油：主要用于压力小于8MPa的中低压机 床液压系统和压力为8～16MPa的高 压设备。 2、抗磨液压油：加入抗磨剂和降凝剂。N32，N46， N68，N100，N150。适用于高压系 统，扩大了环境温度的适用范围，采 煤机、掘进机的液压系统。
（一）、工作液体的分类
矿油型
工作液体
难燃型
油包水乳化液W/O
乳化型 水包油乳化液O/W
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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。 这一特性可直接用液体的性质来说明。液体只能 保持一定的体积，不能保持固定的方向，不能承受拉 力和剪切力。所以只能承受法向压力。
（2)静止液体中任何一点所受到各个方向压力都相等。
如果液体中某一点所受到的各个方向的压力不相 等，那么在不平衡力作用下，液体就要流动，这样就 破坏了液体静止的条件，因此在静止液体中作用于任 一点的各个方向压力必然相等。
3、水包油型乳化液：M-4，M-10，MDT，ZM-1。不 燃廉价，粘温性好，用于液压支架 和单体液压支柱。 4、低温液压油：N15，N32，N46，N68，N46D
二
、工作液的类型和合理使用
（三）、工作液体的合理选择和使用
首先确定工作液体类型（易燃-难燃；低 温-高温；清洁-污染） 液压油在选用时最主要的依据就是粘度。 粘度低，泄漏量增大，系统容积效率下降。粘 度高，油液流动时阻力增大，功率损失增大， 油温上升，液压泵吸油困难，出现噪音等。
3、凝点和倾点（低温性能指标） 凝点：油液冷却到停止流动时的最高温度。 倾点：液体开始流动的最低温度。高于凝点2.5℃ 的温度叫倾点或流动点。
4、闪点
是在规定的试验条件下，液体表面上能发生闪燃 的最低温度。闪燃是液体表面产生足够的蒸气与空气 混合形成可燃性气体时，遇火源产生一闪即燃的现象。
（二）、采掘机械液压系统对工作液的要求
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。
（三）、工作液体的合理选择和使用
选择 首先考虑其粘度是否满足要求，选择合适的粘度和粘温性能。 一般液压传动工作液的最低粘度为15cSt。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 ：液压泵对液压油的性能最为敏感， 液压泵的类型及要求来选液压油的粘 度。表2-4 （2） 液压系统的工作压力 ：工作压力较高的液压系统选用 粘度大的液压油，以减少系统的 泄露；反之。 （3） 运动速度 ：执行元件速度↑，油液功率损失↑，选用 粘度↓液压油。 （4） 环境温度 ：温度↑，粘度↑。45℃左右油液开始变质。 表2-5 （5） 防污染的要求： 固体污物、水分、空气 （6） 综合经济性
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（一）、工作液体的主要物理化学特性 1、黏度 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。
一
a)
、工作液体的特性
表示油液粘性大小的指标称为粘度。粘度有绝对粘度和相对粘 度两种，绝对粘度又分动力粘度（μ）和运动粘度（ν）。
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 p lim 可表示为： p=F/A
A0
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。
（三)、工作液体的合理选择和使用

1. 2. 3.
使用
定期检查：黏度、酸值、水分、颗粒大小和含量以及腐蚀等。油液的pH值， 酸值超过10%~15%时 ，油液发黑、发臭、变成乳白色的等应更换。 污染的控制：当工作液体中混入的固体污染物质量超过4.4mg/100mL时，应 更换。特别是煤矿井下作业的采掘机械。 滤除系统产生的杂质：及时更换过滤器滤芯。
容器的器壁對液體的作用力必定垂直於 液體的表面。
在靜止液體內部的任一點， 其在各方向所受的壓力皆 相等。
2.2.2 静压力基本方程
如图所示容器中盛有液体，作 用在液面上的压力为P0，现在求离 液面h深处A点压力，在液体内取一 个底面包含A点的小液柱，设其底 部面积为A，高为h。这个小液柱 在重力及周围液体的压力作用下， 处于平衡状态。则在垂直方向上的 力平衡方程为
第二章 液压流体力学基础
第一节
工作液体
工作液体特性 液压系统中的工作液体既是传递能量和润滑元件，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。选用是否合适，直接关系到系统 运动的可靠性、准确性和灵活性。正确认识、选择、使用工作液 体是相当重要的。
b) 运动粘度ν 是液体动力粘度μ与液体密度ρ的比值，即：

运动粘度的常用单位是mm2/s或者m2/s。 在CGS制中，也称厘斯，其代号是St（斯）或cSt （里斯）， 1m2/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 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）。
4.
控制液压油液的工作温度：45℃左右油液开始变质，最高油温控制在80℃ 以下。表2-5
课堂作业
P2O.
1、2、3、4（选做1题）7、8（必做）
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。
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一、 工作液体的特 性
c) 相对粘度 又称条件粘度，其中有欧洲国家采用的恩氏度（°E）， 美国采用的塞氏秒（SSU或SUS）和英国采用的雷氏秒 （″Re）等等。 d) 粘温特性 工作液体的粘度随温度变化的性质。当油液温度升高↑时， 其粘度下降↓。 粘度和温度是指数关系，常用“粘度指数”（V.I.）表示油 液的粘温特性，V.I.值越高，油液粘度受温度影响越小， 其性能越好。液压油的粘度指数一般在90以上。（P8表 2-1） 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。 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。
P=p0+ρgh=p0+γh 其中ρ为液体的密度， γ为液体 的重度。
上式即为静压力基本方程式，它说明了： （1）静止液体中任意点的静压力是液体表面上的压力和液柱重 力所产生的压力之和。当液面接触大气时，p0为大气压力pa， 故有 p=pa+γh （2）同一容器同一液体中的静压力随深度的增加线性地增加。 （3）连通器内，同一液体中深度相同的各点压力都相等。
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。 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
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一、 工作液 体的Hale Waihona Puke Baidu性
2、酸值:
工作液体中有机酸的含量。液压油中的无机酸 （强酸）使液压元件受到腐蚀，酸值低的油好。但是 某些添加剂本身就是有机酸（弱酸），因此有些性能 较好的液压油的酸值反而较高。 机械杂质： 杂质越多，破坏液压件表面的油膜，加剧磨损， 阻塞油路。 例如：金属屑、砂砾、焊渣、添加剂中的无机盐等。
动力粘度μ ：表征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。是粘度的内摩擦系数。可 由牛顿内摩擦定律得出，即： dz

式中
—两层流动液体之间单位面积上的内摩擦力；
du —两液层间的相对运动速度；
du
单位Pa· s帕 · 秒
dz
—相邻两液层间的距离。
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。
2.2.3 压力的表示方法和单位
压力有两种表示方法：
以绝对零压力作为基准所表示的压力，称为绝对压力。
以当地大气压力为基准所表示的压力，称为相对压力。 相对压力也称表压力。 相对压力为负数时，工程上称为真空度。真空度的大 小以此负数的绝对值表示。
显然
绝对压力＝大气压力＋相对压力（表压力） 相对压力（表压力）＝绝对压力－大气压力 真空度＝大气压力－绝对压力
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选用高品质基础油，与能够中和工作中产生的 腐蚀性物质的超稳定添加剂调制而成。在严苛 的工作条件下提供高水平的抗磨与油膜强度保 护。也可使用于非抗磨要示的润滑系统。
• 不要与其他油品混用，不同类型的油也不要混用。 • L-HM 46 和HF-2是一个意思，只是一个是江浙沪版本还有一个是粤 地区的版本
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选择液压油时，应根据最低使用温度选择比使用温 度低10 ℃以上流动点的液压油。
1、较好的粘度和粘温特性 2、良好的抗磨性能（即润滑性能） 3、抗氧化性好 4、良好的防锈（钢铁）、防腐蚀性（有色金属） 5、良好的抗乳化性 6、抗泡沫性能好，空气释放性佳 7、良好经济性 8、对人体无害、成本低。
二、
工作液的类型和合理使用
普通液压油 抗磨液压油 低温液压油 高粘度指数液压油 航空液压液 水—乙二醇液压液 合成型 磷酸脂液压油