液压传动第2讲g

1、第二章第二章 液压油和液压流体力学基础液压油和液压流体力学基础2、1 液压油液压油的性质和选用的性质和选用 2、2 液体静力学液体静力学目的任务目的任务 了解油液性质、静压特性、方程、传递规律了解油液性质、静压特性、方程、传递规律 掌握静力学基本方程、压力表达式和结论掌握静力学基本方程、压力表达式和结论 重点难点重点难点 液压油的粘性和粘度液压油的粘性和粘度 粘温特性粘温特性 静压特性静压特性 压力形成压力形成静力学基本方程静力学基本方程液压油液压油2、1、1 液压油的物理性质液压油的物理性质2、1、2 对液压油的要求及对液压油的要求及选用选用2、1、1 液压油的物理性质液压油的物理性质 一一

2、 液体的密度液体的密度 二二 液体的粘性液体的粘性 三 液体的可压缩液体的可压缩四四 其他性质其他性质液体的密度液体的密度密度密度单位体积液体的质量单位体积液体的质量 =m/v kg/m3 密度随着温度或压力的变化密度随着温度或压力的变化而变化，但变化不大，通常忽略，而变化，但变化不大，通常忽略，一般取一般取=900kg/m 3的大小。的大小。粘性的物理本质 液体在外力作用下流动时液体在外力作用下流动时,由于液体分由于液体分子间的内聚力和液体分子与壁面间的附着子间的内聚力和液体分子与壁面间的附着力力,导致液体分子间相对运动时产生的内摩导致液体分子间相对运动时产生的内摩擦力，擦力，,这种特性称为

3、粘性这种特性称为粘性. 或或: 流动液体流层之间产生内部摩擦阻流动液体流层之间产生内部摩擦阻力的性质力的性质. 粘性的物理本质粘性的物理本质内摩擦力表达式内摩擦力表达式 f = a du/dy 液体静止时液体静止时,du/dy = 0 静止液体不呈现粘性静止液体不呈现粘性演示演示牛顿液体内摩擦定律牛顿液体内摩擦定律液层间的内摩擦力与液层接触液层间的内摩擦力与液层接触面积及液层之间的速度成正比，面积及液层之间的速度成正比，与液层间的距离成反比，即与液层间的距离成反比，即dyduaf粘 度 衡量粘性大小的物理量衡量粘性大小的物理量粘度 动力粘度动力粘度 运动运动粘度粘度 相对粘度相对粘度0e 动力

4、粘度公式公式: =f/a=du/dy（n/m2） =dy/du （ns/m2）动力粘度物理意义液体在单位速度梯度下流动时，液体在单位速度梯度下流动时，接触液层间单位面积上内摩擦力接触液层间单位面积上内摩擦力。动力粘度单位 国际单位（国际单位（si制）中：制）中： 帕帕秒（秒（pas）或牛顿）或牛顿秒秒/米米2（ns/m2）；）；以前沿用单位（以前沿用单位（cgs制）中：制）中： 泊（泊（p）或厘泊（）或厘泊（cp） 达因达因秒秒/厘米厘米2dyns/cm2）换算关系：换算关系： 1pas = 10p =103 cp运动粘度 动力粘度与液体密度之比值动力粘度与液体密度之比值 运动粘度公式 = /

5、 （m2/s）运动粘度物理意义无无（只是因为只是因为/在流体力学中经常出现在流体力学中经常出现 用用代替（代替（/）运动粘度单位 si制：制： m2/s cgs制：制： st（斯）、（斯）、 cst（厘斯）（厘斯） （cm2/s） （mm2/s）换算关系：换算关系：1m2/s = 104st =106 cst运动粘度单位说明 单位中只有长度和时间量纲类似运动学量。单位中只有长度和时间量纲类似运动学量。称运动粘度，常用于液压油牌号标注称运动粘度，常用于液压油牌号标注液压油牌号标注老牌号老牌号20号液压油，指这种油在号液压油，指这种油在50c 时的平均运动粘度为时的平均运动粘度为20 cst。新牌

6、号新牌号lhl32号液压油，指这种油在号液压油，指这种油在 40c时的平均运动粘度为时的平均运动粘度为32cst。相对粘度相对粘度0e 、不易直接测量，只用于理论计算不易直接测量，只用于理论计算 常用相对粘度常用相对粘度相对粘度（条件粘度）恩氏度0e 中国、德国、前苏联等用赛氏秒ssu 美国用雷氏秒r 英国用巴氏度0b 法国用 换算关系w 恩氏粘度：它表示200ml被测液体在tc时，通过恩氏粘度计小孔（=2.8mm）流出所需的时间t1，与同体积20c的蒸馏水通过同样小孔流出所需时间t2之比值工业上常用20c、50c和100c作为测定恩式粘度的标准温度，分别以20、50、100表示w 恩式粘度与

7、运动粘度（mm2/s）的换算关系： 动画粘温特性w 定义：粘度随温度变化的特性w 图23 几种国产油液粘温图粘度指数（vi） 粘度指数越高，液体的粘温特性越好， 液压油的粘度指数一般高于90。 当压力在30兆帕以下时，粘度随压力变化不大，当压力在5兆帕以下时，压力对粘度的影响可以忽略不计。如图所示有两个同心圆筒，内筒外径100mm，内筒外壁与外筒内孔在径向上的间隙为0.05mm，筒长200mm。间隙内充满某种粘度的液体。当外筒不转，内筒以每分钟120转的速度旋转时，侧得需扭矩1.44nm（不计轴承上的摩擦扭矩）。已知液体密度为900kg/m3，求液体的动力粘度、运动粘度和恩氏粘度。 例题补充作

8、业 图示一直径为200mm的圆盘，与固定端面间的间隙为0.02mm。其间充满润滑油，润滑油运动粘度为310-5m2/s,密度为900kg/m3。转盘以每分钟1500转的速度旋转，求驱动转盘所需扭矩。 液体的可压缩性定义液体的可压缩性定义 液体受压力作用而发生体积缩小性质。液体受压力作用而发生体积缩小性质。 压力低于压力低于1818兆帕和研究系统静态特性兆帕和研究系统静态特性时，可以忽略不计。时，可以忽略不计。液体的体积压缩系数定义液体的体积压缩系数定义定义：定义： 体积为体积为v的液体，当压力增大的液体，当压力增大 p时，体积减小时，体积减小v,则液体则液体 在单位压力变化下体积的相在单位压力

9、变化下体积的相 对变化量对变化量。液体的体积压缩系数公式液体的体积压缩系数公式 = v / (p v) 式中 v：液体加压前的体积（m3）； v：加压后液体体积变化量（m3）； p：液体压力变化量（n/ m2）； = （57）1010 m2/n液体的体积压缩系数物理意义液体的体积压缩系数物理意义 单位压力所引起液体体积的变化单位压力所引起液体体积的变化 p v为保证为保证为正值，式中须加负号为正值，式中须加负号液体的体积弹性模数定义液体的体积弹性模数定义液体压缩系数的倒数液体压缩系数的倒数液体的体积弹性模数公式 k = 1/= - p v /v液体的体积弹性模数物理意义表示单位体积相对变化量所

10、需要的压力增量，也即液体抵抗压缩能力的大小。 一般认为油液不可压缩（因压缩性很小），计算时取： k = （1.41.9）109 n/m2 若分析动态特性或p变化很大的高压系统,则必须考虑。2、1、2 对液压油的要求及选用对液压油的要求及选用 对液压油的要求对液压油的要求 液压油的选择液压油的选择液压油的任务液压油的任务 工作介质工作介质传递运动和动力传递运动和动力 润滑剂润滑剂 润滑运动部件润滑运动部件对液压油的要求对液压油的要求 （1）合适的粘度和良好的粘温特性；）合适的粘度和良好的粘温特性；（2）良好的润滑性；）良好的润滑性；（3）纯净度好，杂质少；）纯净度好，杂质少；（4）对系统所用金属

11、及密封件材）对系统所用金属及密封件材 料有料有 良好的相容性。良好的相容性。对液压油的要求对液压油的要求 （5）对热、氧化水解都有良好稳定性，使用寿命长；）对热、氧化水解都有良好稳定性，使用寿命长；（6）抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好，腐蚀性小；）抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好，腐蚀性小；（7）比热和传热系数大，体积膨胀系数小，闪点和）比热和传热系数大，体积膨胀系数小，闪点和 燃点高，流动点和凝固点低。燃点高，流动点和凝固点低。 （凝点（凝点 油液完全失去其流动性的最高温度）油液完全失去其流动性的最高温度）（8）对人体无害，对环境污染小，成本低，）对人体无害，对环境污染小，成本低， 价格便宜。总之

12、：价格便宜。总之：粘度是第一位的粘度是第一位的。液压油的选择液压油的选择 1 选择液压油品种选择液压油品种2 选择液压油粘度选择液压油粘度液压油的类型液压油的类型矿油型（矿油型（机械油、精密机床液压油、汽轮机油、机械油、精密机床液压油、汽轮机油、 变压器油等）变压器油等） 乳化型（水包油乳化液、油包水乳化液）乳化型（水包油乳化液、油包水乳化液）合成型（水乙二醇液、磷酸脂液）合成型（水乙二醇液、磷酸脂液）液压油选择液压油选择首先根据工作条件首先根据工作条件 （v、p 、t）和元件类型）和元件类型选择油液品种，然后根据粘度选择牌号选择油液品种，然后根据粘度选择牌号 慢速、高压、高温：慢速、高压、高

13、温：大（以大（以q）通常通常 快速、低压、低温：快速、低压、低温：小（以小（以p）飞机常用液压油飞机液压油的使用2、2 液体静力学液体静力学研究内容研究内容：研究液体处于静止状态的力：研究液体处于静止状态的力 学规律和这些规律的实际应用。学规律和这些规律的实际应用。静止液体指液体内部质点之间没有相对运动，至于液体整体完全可以象刚体一样做各种运动。2、2 液体静力学液体静力学 2、2、1 液体的静压力及特性液体的静压力及特性 2、2、2 液体静力学基本方程式液体静力学基本方程式 2、2、3 压力的表示方法及单位压力的表示方法及单位 2、2、4 静压传递原理静压传递原理 2、2、5 液体对固体壁面

14、的作用力液体对固体壁面的作用力液体的静压力及特性液体的静压力及特性 质量力（重力、惯性力）质量力（重力、惯性力） 作用于液体作用于液体 的所有质点的所有质点 表面力（法向力、切向力、其它物体或表面力（法向力、切向力、其它物体或 容器对液体、一部分液体作用容器对液体、一部分液体作用 于另一部分液体等）于另一部分液体等）作用于作用于 液体的表面液体的表面 作用于液体上的力作用于液体上的力液体的静压力定义液体单位面积上所受的法向力，物理液体单位面积上所受的法向力，物理学中称压强，液压传动中习惯称压力。学中称压强，液压传动中习惯称压力。液体静压力特性液体静压力特性（1）垂直并指向于承压表面）垂直并指向

15、于承压表面 液体在静止状态下不呈现粘性液体在静止状态下不呈现粘性 内部不存在切向剪应力而只有内部不存在切向剪应力而只有 法向应力法向应力（2）各向压力相等）各向压力相等 有一向压力不等，液体就会流动有一向压力不等，液体就会流动 各向压力必须相等各向压力必须相等液体静力学基本方程液体静力学基本方程例：计算静止液体内任意点例：计算静止液体内任意点a处的压力处的压力p pda = p0da+g = p0da+ghda p = p0+gh h gpp0ada重力作用下静止液体压力分布特征重力作用下静止液体压力分布特征（1）静止液体中任一点处的压力由两部分）静止液体中任一点处的压力由两部分 液面压力液面

16、压力p0 组成组成 液体自重所形成的压力液体自重所形成的压力gh（2) 静止液体内压力沿液深呈线性规律分布静止液体内压力沿液深呈线性规律分布（3) 离液面深度相同处各点的压力均相等，离液面深度相同处各点的压力均相等， 压力相等的点组成的面叫等压面压力相等的点组成的面叫等压面.2、2、3 压力的表示方法及单位压力的表示方法及单位测压两基准测压两基准关系关系测压两基准测压两基准绝对压力绝对压力以绝对零压为基准所测以绝对零压为基准所测相对压力相对压力*以大气压力为基以大气压力为基 准所测准所测关系 绝对压力绝对压力 = 大气压力大气压力 + 相对压力相对压力 或或 相对压力（表压）相对压力（表压）=

17、 绝对压力绝对压力 大气压力大气压力 注注 液压传动系统中所测压力均为相对压力即表压力液压传动系统中所测压力均为相对压力即表压力 真空度真空度 = 大气压力大气压力 绝对压力绝对压力 关系图压力的单位w 压力单位：帕斯卡，简称帕（pa）。w 1pa1n/m2 1mpa=106paw 1工程大气压at1kg/cm2 9.8104n/m2w 1bar=105n/m2w 1mh2o=9.8 103n/m2w 1mmhg=1.33 102n/m2w 1标准大气压atm1.01325 105n/m22、2、4 静压传递原理静压传递原理 帕斯卡原理（静压传递原理帕斯卡原理（静压传递原理） 液压系统压力形成液压系统压力形成帕斯卡原理（静压传递原理）在密闭容器内，液体表面的压力可等值传递到液体内部所有各点。 根据帕斯卡原理： p = f/a液压系统压力形成液压系统压力形成 p = f/a f = 0 p = 0 f p f p 结论：液压系统的工作压力取决于负载，结论：液压系统的工作压力取决于负载， 并且并且 随着负载的变化而变化。随着负载的变化而变化。fa2、2、5 液体对固体壁面的作用力液体对固体壁面的作用力 作用在平面上的总作用力作用在平面上的总作用力 作用在曲面上的总作用力作用在曲面上的总作用力 作用在平面上的总作用力作用在