液压原理课件 第二章 液压液.ppt

内容回顾 1传动的基本形式2液压传动的概念3液压传动的工作原理4液压系统的组成及作用 第一节液压液的特性和选择 第二节液压液的污染及其控制 第二章液压液 液压传动及控制所用的工作介质为液压油液或其他合成液体 其应具备的功能如下 1 传动把由液压泵所赋予的能量传递给执行元件 2 润滑润滑液压泵 液压阀 液压执行元件等运动件 3 冷却吸收并带出液压装置所产生的热量 4 去污带走工作中产生的磨粒和来自外界的污染物 5 防锈防止液压元件所用各种金属的锈蚀 液压系统能否可靠稳定的工作 在很大程度上取决于系统中所用到的液压油液 液压系统中使用的液压液按国际标准ISO6743 4 1999的分类 我国国家标准GB T7631 2 2003与此等效 如表2 1所示 第一节液压液的特性和选择 一 液压液的分类 最常用的液压油名称及代号是 基础油 HH 普通液压油 HL 抗氧防锈型液压油抗磨液压油 HM 抗磨液压油 在HL基础上改善了抗磨性 低温液压油 HV 在HM基础上改善了低温特性液压导轨油 HG 在HM基础上添加减摩剂改善粘滑性 难燃型 水 乙二醇液 HFC 磷酸酯液无水 HFDR 水包油 HFAE 油包水 HFB 乳化液 合成型 液压液 改善油液化学性能添加剂 抗氧化 防腐 防锈改善油液化学性能添加剂 增粘 抗磨 防爬 石油基液 水基液 海水淡水 二 液压液的物理性质 一 密度 粘性的表现粘性的度量 二 可压缩性 三 粘性 一 密度 单位体积液体所具有的质量称为该液体的密度 即 式中 液体的密度 V 液体的体积 m 液体的质量 液体的密度随着压力或温度的变化而发生变化 但其变化量一般很小 在工程计算中可以忽略不计 课本中表2 2列出了常用液压液密度 计算题可能会用到 二 可压缩性 液体因所受压力增高而发生体积缩小的性质称为可压缩性 若压力为p0时液体的体积为V0 当压力增加 p 液体的体积减小 V 则液体在单位压力变化下的体积相对变化量为 式中 k称为液体的压缩率 液体压缩率k的倒数 称为液体体积弹性模量K 即 一般情况下可压缩性对液压系统性能的影响不大 但是在高压下或者研究系统动态性能及计算远距离操纵液压机构时则必须考虑 课本中表2 3列出了各种液压液的体积模量 计算题可能会用到 石油基液压液的体积模量K与温度 压力有关 温度升高 K值减小 在液压正常工作温度范围内 K值会有5 25 的变化 压力增大时K增大 但这种变化不呈线性关系 当p 3MPa时 K值基本不再增大 液压液中有游离的空气时 K值将大大减小 且起始压力的影响明显增大 一般建议石油基液压液K取值0 7 1 4x103MPa 并尽量减少液压系统中游离空气的含量 三 粘性 1 粘性的表现液体在外力作用下流动时 分子间内聚力的存在使其流动受到牵制 从而沿其界面产生内摩擦力 这一特性称为液体的粘性 液体粘性示意图 若距离为h的两平行板间充满液体 下板固定 而上板以速度u0向右平动 由于液体和固体壁面间的附着力及液体的粘性 会使流动液体内部各液层的速度大小不等 紧靠着下平板的液层速度为零 紧靠着上平板的液层速度为u0 而中间各层液体的速度当层间距离h较小时 从上到下近似呈线性递减规律分布 其中 速度快的液层带动速度慢的 而速度慢的液层对速度快的起阻滞作用 实验测定表明 流动液体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 比例系数 称为粘性系数或动力粘度 若以 表示液层间的切应力 即单位面上的内摩擦力 则上式可表示为 这就是牛顿液体内摩擦定律 由此可知 在静止液体中 速度梯度du dy 0 故其内摩擦力为零 因此静止液体不呈现粘性 液体只在流动时才显示其粘性 液体粘性示意图 u u du 2 粘性的度量度量粘性大小的物理量称为粘度 常用的粘度有三种 即动力粘度 运动粘度 相对粘度 动力粘度 动力粘度 是表征流动液体内摩擦力大小的粘性系数 其量值等于液体在以单位速度梯度流动时 单位面积上的内摩擦力 在我国法定计量单位制及SI制中 动力粘度 单位是Pa s 帕 秒 或用N s m2 牛 秒 米2 表示 如果动力粘度只与液体种类有关而与速度梯度无关 这种液体称为牛顿液体 否则为非牛顿液体 石油基液压油一般为牛顿液体 运动粘度v 液体动力粘度与其密度之比称为该液体的运动粘度v 即 运动粘度v的单位是m2 s 米2 秒 国际标准ISO按运动粘度值对油液的粘度等级 VG 进行划分 相对粘度 相对粘度是根据特定测量条件制定的 故又称条件粘度 测量条件不同 采用的相对粘度单位也不同 如恩氏粘度 E 欧洲一些国家 通用塞氏秒SUS 美国 英国 商用雷氏秒R1S 英 美等国 和巴氏度 B 法国 等 国际标准化组织ISO已规定统一采用运动粘度来表示油的粘度 我国液压油粘度等级分为10 15 22 32 46 68 100 150等八种 常用的粘度等级为32 46 68三种 见课本表2 4 3 温度对粘度的影响温度变化使液体内聚力发生变化 因此液体的粘度对温度的变化十分敏感 温度升高 粘度下降 这一特性称为液体的粘 温特性 粘 温特性常用粘度指数VI来度量 VI表示该液体的粘度随温度变化的程度与标准液的粘度变化程度之比 通常在各种工作介质的质量指标中都给出粘度指数 粘度指数高 说明粘度随温度变化小 其粘 温特性好 4 压力对粘度的影响压力增大时 液体分子间距离缩小 内聚力增加 粘度也会有所变大 但是这种影响在低压时并不明显 可以忽略不计 当压力大于50MPa时 其影响才趋于显著 一般要求液压液的粘度指数在90以上 优异的在100以上 几种典型的液压液粘度指数见课本表2 5 5 气泡对粘度的影响液体间混入直径为0 25 0 5mm的气泡时对液体的粘度有一定影响 四 其他性质 温度对粘度的影响 稳定性抗泡沫性抗乳化性防锈性润滑性相容性 三 对液压液的要求 液压系统使用的液压液应具备如下性能 合适的粘度 润滑性能好 质地纯净 杂质少 对金属和密封件有良好的相容性 对热 氧化 水解和剪切都有良好的稳定性 抗泡沫性好 抗乳化性好 腐蚀性小 防锈性好 体积膨胀系数小 比热容大 流动点和凝固点低 闪点 明火能使油面上油蒸气闪燃 但油本身不燃烧时的温度 和燃点高 对人体无害 成本低 四 液压液的选择和使用 一 液压液的选择 首先 是油液品种的选择 优先选购专用液压油 这是保证设备工作可靠性和寿命关键 对于工程车辆液压系统建议优先选用L HM L HV油 参见表2 1 其次 是油液粘度等级的选择 粘度等级的选择十分重要 因为粘度对液压系统工作的稳定性 可靠性 效率 温升以及磨损都有显著的影响 粘度高的液压油流动时的产生的阻力较大 克服阻力所消耗的功率较大 功率又将转化为热量造成油温上升 粘度太低 会使泄漏量增大 系统的容积效率降低 液压液的选择通常要经历下述四个基本步骤 列出液压系统对液压液以下性能变化范围的要求 粘度 密度 体积模量 饱和蒸气压 空气溶解度 温度界限 压力界限 阻燃性 润滑性 相容性 污染性等 查阅产品说明书 选出符合上述各项要求的液压液品种 进行综合权衡 调整各方面的要求和参数 与供货厂商联系 最终决定所采用的合适液压液 在选择粘度时应从液压系统的以下几方面进行考虑 1 工作压力工作压力较高的系统宜选用粘度较大的液压油 以减少泄漏 反之 可选用粘度较小的液压油 2 运动速度当液压系统的工作部件运动速度较高时 宜选用粘度较小的液压油 以减小液流的功率损失 3 环境温度环境温度较高时宜选用粘度较大的液压油 4 液压泵的类型液压泵对液压油的性能最为敏感 因为泵内零件的运动速度最高 工作时承受的压力也最高 且承压时间长 润滑要求苛刻 温升高 课本表2 7列出了液压泵用油的粘度范围及推荐牌号 二 液压液的使用 在使用液压液时 应注意如下几点 对长期使用的液压液 氧化 热稳定性是决定温度界限的因素 因此 应使液压液长期处在低于它开始氧化的温度下工作 在贮存 搬运及加注过程中 应防止液压液被污染 对液压液定期抽样检验 并建立定期更换制度 油箱的贮液量应充分 以利于系统的散热 保持系统的密封 一旦有泄漏 就应立即排除 液压液被污染后 将对系统及元件产生下述不良后果 固体颗粒加速元件磨损 堵塞元件中的小孔 缝隙及过滤器 使泵 阀性能下降 产生噪声 水的侵入会加速油液的氧化 并和添加剂起作用产生粘性胶质 使滤心堵塞 空气的混入会降低液压液的体积模量 引起气蚀 降低润滑性 溶剂 表面活性化合物化学物质会使金属腐蚀 微生物的生成使液压液变质 降低润滑性能 加速元件腐蚀 第二节液压液的污染及其控制 一 污染物的种类及危害 液压油受到污染是导致系统发生故障的主要原因 一个优质产品的液压元件会因为污染而经常发生故障 甚至会毁于一旦 液压元件的实际使用寿命也往往因为污染而低于其设计寿命 质量测定法把100mL的油液样品进行真空过滤并烘干后 在精密天平上称出颗粒的质量 然后依标准定出污染等级 颗粒计数法颗粒计数法是测定液压油液样品单位体积中不同尺寸范围内颗粒污染物的颗粒数 借以查明其区间颗粒浓度 指单位体积油液中含有某给定尺寸范围的颗粒数 或累计颗粒浓度 指单位体积油液中含有大于某给定尺寸的颗粒数 显微镜计数法和自动颗粒计数法 二 污染的测定 液压液的污染等级是按单位体积液压液中固体颗粒污染物的含量 即液压液中所含固体颗粒的浓度来划分的 为了定量地描述和评定液压液的污染程度 以便对它实施控制 我国制定了国家标准GB T14039 2002 液压传动油液固体颗粒污染等级代号 ISO4406 1999 MOD 油液固体颗粒污染等级代号有两种情况 1 自动计数颗粒计数器计数由三个代码组成 分别是 4 m 6 m和 14 m 例如 22 18 13 2