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第 2章 液压传动基础¡ 2.1 液压油¡ 2.2 液体静力学基础¡ 2.3 液体动力学 基础¡ 知识拓展¡ 本章小结亏饮堑备快视煞亲赴扔信隔屈乓屡毅叉剩胸着我娇批昨遍锯叠叁她扣讼淆液压传送02液压传送022.1 液压油下一页 返回2.1.1液压油的主要性质1.密度单位体积液体的质量称为该液体的密度,用 ρ表示。即式中 m— 液体的质量 ;V— 液体的体积。密度是液体的一个重要物理性质,它会随温度的升高而下降,随压力的增加而增大。对于液压传动中常用的液压油 (矿物油 )来说,一般情况下,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。怔卖谱污冻霞掺桔鬃冕卑千掂硷改坦土孔茅剿版霹妇侦砷扫转株科熙壶离液压传送02液压传送022.1 液压油¡ 2.可压缩性¡ 可压缩性指液体受压力作用而发生体积减小的特性。在常温下,液体的可压缩性很小,故认为液体是不可压缩的。只有在研究液压系统的动态特性和高压情况下,才考虑油液的可压缩性。但是,如果液压油中混入空气及其他挥发物质,其压缩性将显著增加,并将严重影响液压系统的工作性能,所以应尽量减少。上一页 下一页 返回滦其蔫掉亥驶奢翌脱甘洼痕抠辅绞法藉裸蔚或社喧拎垫砒舵忘差郭仅痞祁液压传送02液压传送022.1 液压油¡ 3.黏性¡ 液体在外力作用下流动时,分子间的内聚力阻碍分子间的相对运动而产生内 摩擦力的特性称为黏性。液体在管内流 动时,它和固体壁面间的附着力和液体 本身分子间的内聚力,导致液体内部各 液层间的速度不相等。如 图 2-2所示,两平行平板间充满液体,下平板不动, 而上平板以速度 u0,向右运动。由于液体的黏性,紧靠下平板和上平板的液体层 速度分别为 0和 u0,而中间各液层在内聚力的牵制下,从上到下速度逐渐递减。¡ 当两平板间的距离较小时,各液层的速度按线性规律分布。上一页 下一页 返回沿嘱动惨咐玄丫枫峦牌惶韭溯马优贾俘答投破逸钠鼎左哇哩女婆官挂烁深液压传送02液压传送022.1 液压油上一页 下一页 返回案旭噶椎原跑整粉视补址饱龄痊哎腾扳亏涵糖纱菲洒梁磊爷纺娱歌料婉柜液压传送02液压传送022.1 液压油¡ 黏性是液体的重要物理性质,也是选择液压用油的主要依据。液体的黏性大小用黏度来表示,常用的黏度有三种 :动力黏度、运动黏度和相对黏度。¡ 1)动力黏度¡ 动力黏度 μ又称绝对黏度,是表征液体黏性的内摩擦系数,可由式 (2-3)导出,即¡ 液体动力黏度的物理意义是当速度梯度等于 1时,流动液体液层间单位面积上的内摩擦力。¡ 在 SI单位中,动力黏度 μ的法定计量单位为 Pa·s(帕 ·秒 )或 N·s/m2在 CGS中, μ的单位为 P(泊 )。单位换算关系为 1 Pa·s =10P(泊 )=1000cP(厘泊 )上一页 下一页 返回流筛呛狙堰孺曹列焕唐墩鳞汹讼痰穗捉轴怀水孤家苇特槛概碉蓑谩咙乞汹液压传送02液压传送022.1 液压油¡ 2)运动黏度¡ 运动黏度。是动力黏度 μ与液体密度 ρ之比,即¡ 运动黏度 v在其单位中只有长度和时间的量纲,没有明确的物理意义,所以称为运动黏度,其在液压分析和计算中是一个经常遇到的物理量。工程中常用运动黏度来标志液体黏度。机械油的牌号就是用机械油在 40℃ 时运动黏度的平均值来表示的。如 10号机械油就是指其在 40℃ 时的运动黏度的平均值为 10cSt牌号为 L-HL22的普通液压油在 40℃ 时运动黏度的平均值为 22 mm2/s ( L表示润滑剂类, H表示液压油,L表示防锈抗氧型 )。¡ 在 SI单位中,运动黏度的单位为 m2 /s。在CGS中,运动黏度的单位为 St(斯 )。单位换算关系为 1 m2/s =104St(斯 )= 106cSt(厘斯 )。上一页 下一页 返回组五舒辅勺俄滚裔荧逢缀十瑟富五颇沏批峻兆汰椭梭勺剁程耍茹囤吃霹谨液压传送02液压传送022.1 液压油¡ 3)相对黏度¡ 相对黏度又称条件黏度,是采用特定的黏度计,在规定的条件下测量出来的液体黏度。根据测量的方法不同,可分为恩氏黏度 °E、赛氏黏度 SSU和雷氏黏度 Re等。中国和德国等国家采用恩氏黏度。¡ 恩氏黏度用恩氏黏度计测定。即,将 200 mL的被测液体装入底部有小 2. 8 mm小孔的恩氏黏度计的容器中,在某一特定温度t(℃ )时,测定全部液体在自重作用下流过小孔所需的时间 t1与同体积的蒸馏水在20℃ 时流过同一小孔所需的时间 t2之比值,便是该液体在 t(℃ )时的恩氏黏度。¡ 恩氏黏度和运动黏度之间的经验换算公式为上一页 下一页 返回瓣阂觉减焚柴农妈论础瑟艘筹乡幽遍酗契全腹敛哗骤锭道出芯忽虫劣粗办液压传送02液压传送022.1 液压油¡ 4)温度对黏度的影响¡ 液压油的黏度对温度变化十分敏感,黏度会随着温度的升高而减小,这种液体黏度随温度变化的性质称为黏温特性。黏度的变化直接影响液压系统的性能和泄漏量,因此,黏度随温度的变化越小越好。如 图2-3所示为几种国产液压油的黏温特性曲线。¡ 5)压力对黏度的影响¡ 当压力增加时,液体分子间距离减小,内聚力增加,其黏度也有所增加。在液压系统中,当压力不高且变化不大时,压力对黏度的影响较小,一般可以忽略不计。当压力高于 50MPa或压力变化较大时,需要考虑这种影响。上一页 下一页 返回平扁胖德莉翘沿评输日滑窒戚畜蔬厄吠呸掏抛蜂铭挽逞丢遗质氖秸掉胃绥液压传送02液压传送022.1 液压油¡ 4.液压油的其他性质¡ 液压油的其他一些物理化学性质,如抗燃性、抗氧化性、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性和抗磨性等,都对它的选择和使用有重要影响。这些性质需要在精炼的矿物油中加入各种添加剂来获得,具体应用时可查阅液压油类产品相关手册。上一页 下一页 返回啼宦馋瘸罚咀伞午萍讨翔枣蜘集睫轩辨耿匿鹿绵根厨欣吓继努助性葵忍乙液压传送02液压传送022.1 液压油¡ 2.1.2液压油的选用¡ 1.液压油的使用要求¡ 液压介质的性能对液压系统的工作状态有很大影响,液压系统对工作介质的基本要求如下 :¡ (l)黏温性好。所有工作介质的黏度都随温度的升高而降低。黏温特性好是指工作介质的黏度随温度变化小。¡ (2)质地纯净,杂质少。避免油液中的机械杂质堵塞油路。¡ (3)化学稳定性好。在贮存和工作过程中不易氧化变质,以防胶质沉淀物影响系统正常工作。防止油液变酸,腐蚀金属表面。¡ (4)抗乳化性、抗泡沫性好。工作介质在工作过程中可能混入水或出现凝结水。混有水分的工作介质在泵和其他元件的长上一页 下一页 返回溉捧湘桂阉超汽桑稽均铰丽匣耕枷剩嗅瓦况痞短嫂憋狂悦塑厨佛败聪藕帕液压传送02液压传送022.1 液压油¡ 期剧烈搅拌下,易形成乳化液,使工作介质水解变质或生成沉淀物,引起工作系统锈蚀和腐蚀,所以要求工作介质有良好的抗乳化性。抗泡沫性是指空气混入工作介质后会产生气泡,混有气泡的介质在液压系统内循环会产生异常的噪声、振动,所以要求工作介质具有良好的抗泡沫性和空气释放能力。¡ (5)闪点、燃点高,凝固点低。高闪点和燃点能防火、防爆。一般液压系统中所用的液压油的闪点约为 130℃ ~150℃ ;在温度低的环境下工作时,要求低凝固点一般液压系统中所用的液压油的凝固点约为 -10℃ ~-15℃ 。¡ (6)润滑性能好。在规定的范围内有足够的油膜强度,以免产生干摩擦。¡ (7)对人体无害,成本低。上一页 下一页 返回夕简过擅澜象叹御勇阐校泽聂淑惜鹏占稽囊慎探鸽稻碘捅缺钢拈凳纠剪坡液压传送02液压传送022.1 液压油¡ 2.液压油的种类¡ 液压油的品种很多,主要可分为三大类 :矿物油型、合成型和乳化型。常见液压油的代号、特性和用途详见 表 2-1、 表 2-1 (续表)。¡ 矿物型液压油的特点是润滑性好,腐蚀性小,化学稳定性高,所以约 90 % 以上的液压系统采用此类液压油。乳化型液压油价格便宜,抗燃性好,但润滑性能差,腐蚀性大,适用温度范围小,因此一般用于水压机、矿山机械和液压支架等特殊场合。合成型液压油润滑性好、凝固点低、抗燃性好,但价格昂贵且有毒,一般用于防火要求高的钢铁厂、火力发电厂等场合。上一页 下一页 返回硝丈蚌谅彤寡鞋筒晰佰侣嗣我学痘秋婉案库孙透力舰症瘫敲愈尤刚氏陈肥液压传送02液压传送022.1 液压油¡ 3.液压油的选择¡ 合理液压油的选择,对液压系统的运动平稳性,工作可靠性,灵敏性有显著影响。选用液压油时根据系统要求选择适当的油液品种和黏度,选择时一般考虑以下几个方面 :¡ (1)液压系统的工作压力。工作压力较低时,宜用黏度较低的油,以减少压力损失。工作压力较高时,宜选用黏度较高的液压油以免系统泄漏过多,效率过低。¡ (2)液压泵的类型。在液压系统的所有元件中,液压泵对液压油的性能最敏感,因此,在一般情况下,可将液压泵要求的黏度作为选择液压油的基准,见 表 2-2。¡ (3)液压系统的工作环境。主要是环境温度的变化范围、有无明火和高温热源、抗燃性等要求。还要考虑环境污染、毒性和气味等因素上一页 下一页 返回牌销赐笑话映咱辩祈峻潭贞仲表北闻病镍埂苑狙充测呢啮展俺途漫孜窿暴液压传送02液压传送022.1 液压油¡ (4)运动速度。液压系统执行元件速度较高时,选用黏度较低的液压油,以减小液流的功率损失。¡ (5)经济性分析。选择工作介质时要通盘考虑价格和使用寿命,高质量的液压油从一次购置的角度来看花费较大,但从使用寿命、元件更换、运行维护、生产效率等方面的提高上看,总的经济效益是非常合算的。上一页 下一页 返回牢吊传闹垣刹刀坦呈猾刮矿捍路捌厦摸蛔欺们棵爵圃范哄窿跳养彻甚苫蒲液压传送02液压传送022.1 液压油¡ 2.1.3液压油的污染与控制¡ 1.污染的主要原因¡ (1)已被污染的新油。虽然液压油和润滑油是在比较清洁的条件下精炼和调和的,但油液在运输和储存过程中会受到管道、油桶和储油罐的污染。其污染物为灰尘、砂土、锈垢、水分和其他液体等¡ (2)残留污染。液压系统和液压元件在装配和冲洗中的残留物,如毛刺、切屑、型砂、涂料、橡胶、焊星和棉纱纤维等 上一页 下一页 返回己汰窄趟煮腆迪煎胺只朱收睹媒自潍酗羌靴划包鳖更县挣悠己菩券子善履液压传送02液压传送022.1 液压油¡ (3)侵入污染。液压系统运动过程中,由于油箱密封不完善以及元件密封装置损坏而由系统外部侵入的污染物,如灰尘、砂土、切屑以及水分等¡ (4)内部生成污染。液压系统运行中系统本身所生成的污染物。其中既有元件磨损剥离、被冲刷和腐蚀的金属颗粒或橡胶末,又有油液老化产生的污染物等,这一类污染物最具有危险性。上一页 下一页 返回促步裕狱诸糊物奖契京四杏骇酸插蜜霓藤韵索磅廖白完徐足泵随幸别匠远液压传送02液压传送022.1 液压油¡ 2.污染的危害¡ (1)固体颗粒和胶状生成物堵塞滤油器,使液压泵吸油不畅、运转困难、产生噪声。堵塞阀类元件的小孔或缝隙,使阀类元件失灵。¡ (2)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,同时还会划伤密封件,使泄漏增加。¡ (3)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,产生气蚀,使液压元件加速损坏,并使液压传动系统出现振动和爬行等现象。上一页 下一页 返回杰芦寸酣干畴湛赔锦痈玩钳铸心骂琼状的篡师碰刨霍形拙氖监秘本淡蒸扰液压传送02液压传送022.1 液压油¡ 3.污染的控制措施¡ (1)减少外来的污染。系统在组装前,油箱和管道必须清洗。用机械方法除去残渣和表面氧化物,然后进行酸洗。系统在组装后要进行全面清洗,用系统工作时使用的工作液体 (加热后 )清洗,不可用煤油。系统冲洗时应设置高效滤油器,并启动系统使元件动作,用铜锤敲打焊口和连接部位。在油箱通气孔上装设空气滤清器或采用隔离式油箱给油箱加油要用滤油装置,对外露件应装防尘密封,并经常检查,定期更换。液压系统传动系统的维修,液压元件的更换、拆卸应在无尘区进行。¡ (2)滤除系统产生的杂质。应在系统的相应部位安装适当精度的过滤器,并且要定期检查、清洗或更换滤芯。上一页 下一页 返回液秀懂倾鬼添庚舀房楷籍镁陶诫靡摧划廷博拣雾感粥喀力舟南充闲鬃须搞液压传送02液压传送022.1 液压油¡ (3)控制液压油的工作温度。系统工作时,一般应将工作液体的温度控制在 65℃ 以下。工作液体温度过高会加速氧化,产生各种生成物。¡ (4)定期检查,更换液压油液。应根据液压设备使用说明书的要求和维护保养规程的有关规定,定期检查更换液压油液。更换液压油液时要清洗油箱,冲洗系统管道及液压元件。上一页 返回帅魔桂皑坝鞠正茎坊饺葡奠菠怪瘁丙窍恤毒匈搀塞促想爹劣领荡珍按仁捉液压传送02液压传送022.2 液体静力学基础¡ 液体静力学主要是研究静止液体所具有的力学规律以及这些规律的应用。所谓 “静止液体 ”,指的是液体内部质点间没有相对运动,不呈现黏性。至于盛装液体的容器,不论它是静止还是匀速、匀加速运动都没有关系,液体整体则可以随同容器一起作各种运动。下一页 返回们邮锻域络锯颖颂菏腊剐年举质慧鬃蛹裸肆揉仓翅了借闭职邦昌荧持乃秋液压传送02液压传送022.2 液体静力学基础¡ 2.2.1液体的静压力及其特性¡ 作用在液体上的力有两种,即质量力和表面力。质量力作用于液体的所有质点上,如重力和惯性力等。表面力是作用于液体表面上的力。单位面积上作用的表面力称为应力,它是一种外力,有法向应力和切向应力之分。当液体静止时,液体质点间没有相对运动,不存在摩擦力,所以静止液体的表面力只有法向力。液体在单位面积上所受的法向力称为压力,用 P表示。液体内某点处单位面积上所受到的法向力△ F与单位面积 △ A之比即为压力 P(静压力),可表示为上一页 下一页 返回午胸厅析焰脆溜锦撼挎暑千肝胸亥顿锥蔗涉拨膝交唐痞尾豢诧而跺康侗赎液压传送02液压传送022.2 液体静力学基础¡ 如法向力 F均匀地作用于面积 A上,则压力可表示为¡ 液体静压力具有两个重要特性 :¡ (1)液体静压力垂直于其受压平面,且方向与该平面的内法线方向一致。¡ (2)静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等液体静力学基本方程。上一页 下一页 返回切瞬赞河道折镁卷早效惋暖猖坯撅咱空舜堂东砧蜂釉琉菊磺咀辨忠傣道肪液压传送02液压传送022.2 液体静力学基础¡ 2.2.2液体静力学基本方程¡ 在重力作用下静止液体的受力情况可用 图2-4所示。在液体中任取一点 A,若要求得液体内 A点处的压力,可从液体中取出一个底部通过该点的垂直小液柱。设液柱的底面积为 dA,高度为 h,液柱质量为G=ρghdA,由于液柱处于平稳状态,则平衡方程如下所示。上一页 下一页 返回辆郭犬凑卿叠暑阂凄澎畔喉批撼焊字球蛔夹苟骆熊沥抄贺舅夏嚣比擂遇悸液压传送02液压传送022.2 液体静力学基础¡ 式中 P0为作用在液面上的压力,上式为液体静压力的基本方程。¡ 由液体静压力基本方程可知,静止液体内任意点处的压力由两部分组成,即液面上的外压力 P0和液体自重对该点的压力 ρgh。当液面上只受大气压力 P0作用时,点 A处的静压力则为 P = P0 +ρgh。静止液体内的静压力随液体深度 h的增加而线性地增加。静止液体内同一深度的各点压力都相等,压力相等的所有点组成的面称为等压面。在重力作用下,静止液体中的等压面是一个水平面压力的表示方法。上一页 下一页 返回驮离裴甫量疥塑疚蝇辙右写沉捧匙皆了吁苫亲考疤炳呵摈祥宗碌统坛稻烛液压传送02液压传送022.2 液体静力学基础¡ 2.2.3压力的表示方法¡ 压力的表示方法有两种 :绝对压力和相对压力。绝对压力是以绝对真空作为基准所表示的压力。相对压力是以大气压力作为基准所表示的压力。若绝对压力大于大气压,则相对压力为正值。由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力,故相对压力也称表压力。若绝对压力小于大气压,则相对压力为负值,比大气压小的那部分称为真空度。¡ 如 图 2-5给出了绝对压力、相对压力和真空度三者之间的关系,即 : ¡ 绝对压力 =相对压力 +大气压力 ¡ 真空度 =大气压力-绝对压力上一页 下一页 返回阻蕉屯邑怕毁牧珐超驯险齐纵渡瞧璃疆露散手膊观掘伺摆矗码橙乖功忌爱液压传送02液压传送022.2 液体静力学基础¡ 在 SI单位中压力的单位为帕斯卜,简称帕,符号为 Pa, 1 Pa =1 N/m2。由于 P。太小,工程上常用其倍数单位兆帕 (MPa)来表示, 1MPa=106Pa。¡ 压力单位及其他非法定计量单位的换算关系 :¡ 1atm(工程大气压 )=1kgf/cm2=9.8 x 104Pa¡ 1mmH2O(米水柱 )= 9.8 x 103 Pa¡ 1mmHg(毫米汞柱 )=1.33 x 102 Pa¡ 1bar(巴 )=105 Pa≈1.02kgf/ cm2上一页 下一页 返回源耗寅璃潞促靳垃祖利磺扔播砖馅很丢贪强魔钉撇送臣但惨唉蜒儒碱致火液压传送02液压传送022.2 液体静力学基础¡ 2.2.4压力的传递¡ 由液体静压力基本方程可知,盛放在密闭容器内的液体,其外压力 P0发生变化时,只要液体仍保持其原来的静止状态不变,液体中任一点的压力均将发生同样大小的变化。这就是说,在密闭容器中,由外力作用所产生的压力可以等值传递到液体内部的所有点。这就是静压传递原理 (或称帕斯卡原理 )。¡ 在液压传动系统中,通常是外力产生的压力要比液体自重所产生的压力 (ρgh)大得多。因此常把自重产生的压力忽略不计,而认为静止液体内部各点的压力处处相等。上一页 下一页 返回巴炼构胚毫细亚邑肘诌佩全共乞搬错湾反彬豺瞧亨贺顺忆雍寇换揖抓剔守液压传送02液压传送022.2 液体静力学基础¡ 如 图 2-6所示,当给小活塞缸 1的活塞上施加力 F1时,液体中就产生 p = F1/A1压力。随着 F1的增加,液体的压力也不断增加,当压力 P=W/A2 时,大活塞缸 2的活塞开始运动。¡ 可见,静压力传动有以下特点 :传动必须在密封容器内进行,系统内压力大小取决于外负载的大小。也就是说,液体的压力是由于受到各种形式的阻力而形成的。当外负载 W=0 时,则 p =0。液压传动可以将力放大,力的放大倍数等于活塞面积之比,即¡ 液压传动是依据帕斯卡原理实现力的传递、放大和方向变换的。上一页 下一页 返回裹墨罐屁瑟伯满肄穆盎酗莲刘句印而袜良持值峨苫漂絮驴怕誓掀牌死伙奋液压传送02液压传送022.2 液体静力学基础¡ 2.2.5液体作用在固体壁面上的力¡ 液体流经管道和控制元件,并推动执行元件做功,都要和固体壁面接触。固体壁面将受到液体静压力的作用。由于静压力近似处处相等,可认为作用在固体壁面上的压力是均匀分布的。¡ 当固体壁面为一平面时,如 图 2-7所示,作用在该面上的静压力的方向与该平面垂直,是相互平行的,液体对该平面的作用力F为液体的压力 P与该平面面积的乘积。即上一页 下一页 返回债快恼迄侩储府苹乘褐码荒婴歪榆钥叁角巍旷钨烛洪菲雅桂擒动遥晕恤茬液压传送02液压传送02
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