液压油与液体静力学y

1、第一章液压流体力学基础第一章液压流体力学基础液压流体力学基础液压流体力学基础 力是物体运动的根本原因力是物体运动的根本原因 所谓力学就是研究物体机械运动的科学所谓力学就是研究物体机械运动的科学 流体力学是以流体为对象，主要研究流体与流体和流体与固体流体力学是以流体为对象，主要研究流体与流体和流体与固体之间的作用力与反作用力，也就是之间的作用力与反作用力，也就是研究流体的机械运动规律研究流体的机械运动规律。 液压流体力学是液压流体力学是研究流体整体机械运动的普遍规律研究流体整体机械运动的普遍规律，以及应用，以及应用这些规律进行液压技术工程计算的科学。这些规律进行液压技术工程计算的科学。 液压流体

2、力学是液压、气动系统、元件工作过程及流体动力计算液压流体力学是液压、气动系统、元件工作过程及流体动力计算的理论基础，是正确分析利用这些系统和元件的理论依据。的理论基础，是正确分析利用这些系统和元件的理论依据。液压流体力学基础液压流体力学基础n液压油液压油n液体静力学基础液体静力学基础n流动动力学流动动力学n管道流动（液体流动时的压力损失）管道流动（液体流动时的压力损失）n孔口流动（流量调节）孔口流动（流量调节）n缝隙流动（泄漏）缝隙流动（泄漏）n液压冲击及气穴现象液压冲击及气穴现象第一节、液压油第一节、液压油液压液压 系统系统 失效失效 70 90% 液压系统失效是由差的液压系统失效是由差的油

3、液环境造成的油液环境造成的液压元件要达到理想性能和使用寿液压元件要达到理想性能和使用寿命，很大程度取决于使用的油液命，很大程度取决于使用的油液本节主要内容本节主要内容物理性质物理性质分类分类污染与控制污染与控制选用选用密度密度可压缩性可压缩性粘度粘度重点与难点重点与难点重点重点一、液压油的主要物理性质一、液压油的主要物理性质连续介质假设连续介质假设 由于流体力学研究由于流体力学研究流体宏观表象流体宏观表象的运动，并不顾及它的内部微观结构，的运动，并不顾及它的内部微观结构，因此我们以因此我们以宏观的质点宏观的质点作为介质的基本单位。作为介质的基本单位。 认为介质质点与质点间没有间断的间隙，而是连

4、绵不断组成的，即把流认为介质质点与质点间没有间断的间隙，而是连绵不断组成的，即把流体看成具有体看成具有延续性的连续介质。延续性的连续介质。 在流体中的运动参数将是在流体中的运动参数将是空间点坐标和时间的连续函数空间点坐标和时间的连续函数，可以采用，可以采用数数学工具学工具来处理解决问题。来处理解决问题。（一）、流体的密度（一）、流体的密度严格的定义严格的定义：流体质量在空间点上的密集程度：流体质量在空间点上的密集程度定义定义单位单位物理上指体积趋向于空间中的一个点物理上指体积趋向于空间中的一个点一般定义一般定义: :密度是指单位体积内液体所具有的质量密度是指单位体积内液体所具有的质量Vm对于均

5、质流体对于均质流体密度是空间点密度是空间点坐标坐标和时间的函数和时间的函数密度还是温度、压力的函数，这个函数称为为密度还是温度、压力的函数，这个函数称为为流体的状态方程流体的状态方程一般情况下可视液压油的密度一般情况下可视液压油的密度为常数，其密度值为为常数，其密度值为900 kg/m900 kg/m3 3。 VmV0lim3/mKg0V),(tzyx),(Tp（二）、流体的可压缩性（二）、流体的可压缩性），（000Tp）（），（）（），（），（0000000TTTTppppTpTppTdTTdppdpT0000ddTdpdTTdppTpT000011constVm000VV00VVdTdVV

6、TT0011dpdVVp0011在给定点在给定点 处展成一次泰勒级数近似式：处展成一次泰勒级数近似式：式中负号表示温度式中负号表示温度增加密度下降。增加密度下降。写成增量形式：写成增量形式：密度对压力、温度的变化率不便于测量，采用相对量，有密度对压力、温度的变化率不便于测量，采用相对量，有在质量不变时，即在质量不变时，即有有定定义义体积体积膨胀膨胀系数系数当压力不变时，在温度的当压力不变时，在温度的变化下，流体密度（体积）变化下，流体密度（体积）所产生的相对变化量所产生的相对变化量体积体积压缩压缩系数系数当温度不变时，在压力的当温度不变时，在压力的变化下，流体密度（体积）变化下，流体密度（体积

7、）所产生的相对变化量所产生的相对变化量1、体积弹性（弹性模量）系数、体积弹性（弹性模量）系数；dVdpVVpVkV）（0lim1MPabar110755）（Mpak3109 . 14 . 1）（流体受压力作用，体积减小的性质称为压缩性。流体受压力作用，体积减小的性质称为压缩性。 工程上常用体积压缩系数工程上常用体积压缩系数的倒数来表示压缩性，的倒数来表示压缩性， 的倒数用的倒数用k表示，称为体积弹性系数，即表示，称为体积弹性系数，即当温度不变时，产生一个单位当温度不变时，产生一个单位体积的相对变化率所需要的压体积的相对变化率所需要的压力变化量。力变化量。 k 越大（越大（ 越小）越小）表示流体

8、越不容易被压缩。表示流体越不容易被压缩。对于液压油有：对于液压油有：单位单位物理物理意义意义注意注意三个三个问题问题含气量对压缩性的影响含气量对压缩性的影响 等效体积弹性系数的计算。等效体积弹性系数的计算。 液压弹簧的概念、刚度系数计算、影响。液压弹簧的概念、刚度系数计算、影响。2.含气量对压缩性的影响含气量对压缩性的影响一般矿物油的体积弹性模量为： K=（1.41.9) 103Mpa。可压缩性是钢的100150倍实际使用中，由于液体中不可避免地混入空气，其抗压缩能力显著降低，会影响液压系统的工作性能。-系统不稳定，噪声大 液压油液的可压缩性对液压传动系统的动态性能影响较大，但当液压传动系统在

9、静态（稳态）下工作时，一般可以不予考虑。在液压传动技术中，液压油在液压传动技术中，液压油液最重要的特性是它的可压液最重要的特性是它的可压缩性和粘性。缩性和粘性。3、液压弹簧、液压弹簧封闭在容器内的液体在外力作用下封闭在容器内的液体在外力作用下的情况极像一根弹簧的情况极像一根弹簧外力增大，体积减小；外力增大，体积减小；外力减小，体积增大。外力减小，体积增大。2hFA KklV （三）、粘性（三）、粘性dyduAF 1、粘性的概念、粘性的概念液体流动时分子间产生内摩擦力的性质液体流动时分子间产生内摩擦力的性质 牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律 粘性的物理实质粘性的物理实质 速度梯度：在垂直速度方向上速

10、度梯度：在垂直速度方向上的速度变化率的速度变化率流体抵抗剪切变形的能力流体抵抗剪切变形的能力dydu注意：流体只有在流动时才呈现粘性，静止时不呈现粘性注意：流体只有在流动时才呈现粘性，静止时不呈现粘性dydu2、粘性的度量、粘性的度量-粘度粘度 液体粘性的大小；流体抵抗剪切变形的能力的液体粘性的大小；流体抵抗剪切变形的能力的度量，粘性大，这种能力强度量，粘性大，这种能力强粘度粘度概念概念表表示示方方法法动力粘度动力粘度运动粘度运动粘度相对粘度相对粘度恩氏粘度恩氏粘度1）动力粘度）动力粘度 液体粘性的大小；流体抵抗剪切变形的能力的液体粘性的大小；流体抵抗剪切变形的能力的度量，粘性大，这种能力强度

11、量，粘性大，这种能力强粘度粘度概念概念动力粘度动力粘度液体在单位速度梯度下流动时接触层间的单位面积上液体在单位速度梯度下流动时接触层间的单位面积上的内摩擦力，表征液体粘性的内摩擦系数，直接表示的内摩擦力，表征液体粘性的内摩擦系数，直接表示粘性的大小。单位为帕粘性的大小。单位为帕秒（秒（Pas）dydu1Pas = 10P（泊）（泊）= 1000 cP（厘泊）（厘泊） 1P（泊）（泊）= 100 cP（厘泊）（厘泊）dydu/（切应变）（切应力）2）运动粘度）运动粘度 液体粘性的大小；流体抵抗剪切变形的能力的液体粘性的大小；流体抵抗剪切变形的能力的度量，粘性大，这种能力强度量，粘性大，这种能力强

12、粘度粘度概念概念运动粘度运动粘度动力粘度与该液体密度的比值动力粘度与该液体密度的比值运动粘度的单位为运动粘度的单位为m2/s没有物理意义没有物理意义我国液压油的牌号采用运动粘度：我国液压油的牌号采用运动粘度： N32号液压油，号液压油，就是指此种油在就是指此种油在40时运动粘度的平均值为时运动粘度的平均值为32厘斯厘斯1 m2 /s=104 St（斯）（斯）=106 cSt（厘斯）（厘斯） /3）相对粘度）相对粘度n即将即将200 ml被测液体装入恩氏粘度计中，在某一温度下，测出液被测液体装入恩氏粘度计中，在某一温度下，测出液体经容器底部直径小孔流尽所需的时间体经容器底部直径小孔流尽所需的时间

13、t1，与同体积的蒸馏水在，与同体积的蒸馏水在20时流过同一小孔所需的时间时流过同一小孔所需的时间t2（通常（通常t2=52s）的比值）的比值210ttEtn恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系式为：恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系式为： EE31.631.7恩氏粘度恩氏粘度粘性的度量粘性的度量-粘度粘度4调和油粘度调和油粘度)102 (100)(2121EEcEbEaE调合油的粘度调合油的粘度把两种不同粘度的液压油按适当的比例混合起把两种不同粘度的液压油按适当的比例混合起来使用，这就是调合油来使用，这就是调合油。n式中式中 E1、E2 混合前两种油液混合前两种油液的粘度，取的粘度，取E1E2；n

14、E 混合后的调合油粘度；混合后的调合油粘度；na、b参与调合的两种油液所占参与调合的两种油液所占的百分数的百分数（a+ b=100）；nc实验系数，实验系数，4、粘度和温度、压力的关系、粘度和温度、压力的关系n粘温特性粘温特性液体的粘度随温液体的粘度随温度变化的性质度变化的性质粘度随着温度升高而显著下降，温度降低粘度显著减小。粘度随着温度升高而显著下降，温度降低粘度显著减小。粘度随温度变化越小，其粘温特性越好，该油适宜温度范围粘度随温度变化越小，其粘温特性越好，该油适宜温度范围就越广就越广。5、粘度和压力的关系、粘度和压力的关系n粘压特性粘压特性液体的粘度随压力变化的性质液体的粘度随压力变化的

15、性质粘度随压力升高而变大粘度随压力升高而变大液体压力降低时，粘度减小液体压力降低时，粘度减小流体的粘性流体的粘性给液压系统带来给液压系统带来的影响的影响粘性摩擦粘性摩擦-在管道中造成压力损失（能量损在管道中造成压力损失（能量损 失），在液压阀中增加阀芯运动阻力；失），在液压阀中增加阀芯运动阻力；粘度低时增大泄漏，产生流量损失。粘度低时增大泄漏，产生流量损失。二、对液压油的要求二、对液压油的要求n液压油不仅起动力传递作用，也起润滑、冷却作用，液压油不仅起动力传递作用，也起润滑、冷却作用，同时还起抑制腐蚀和锈蚀作用同时还起抑制腐蚀和锈蚀作用n如果液压泵是整个液压系统的心脏的话，那么液压油如果液压泵

16、是整个液压系统的心脏的话，那么液压油就是整个液压系统的血液就是整个液压系统的血液n它不仅影响液压系统的工作性能和液压元件的使用它不仅影响液压系统的工作性能和液压元件的使用寿命寿命n而且直接关系到液压系统能否正常工作而且直接关系到液压系统能否正常工作对液压油的要求对液压油的要求n(1)(1)粘度适当粘度适当n当船舶航区经常变化且跨越纬度较大时，应选用当船舶航区经常变化且跨越纬度较大时，应选用粘温特性良粘温特性良好好的液压油的液压油n选用运动粘度选用运动粘度202030mm30mm2 2s(50s(50时时) )、粘度指数在粘度指数在9090以上以上的的液压油液压油n(2)(2)防锈性好防锈性好n

17、因液压管不常拆装，液压元件长期封闭于油路之中因液压管不常拆装，液压元件长期封闭于油路之中n若用防锈性差的液压油，易使元件锈蚀，影响系统工作寿命若用防锈性差的液压油，易使元件锈蚀，影响系统工作寿命 n(3)(3)抗氧化性好抗氧化性好n长时间工作时，液压油会因温度升高而容易氧化变质，并会长时间工作时，液压油会因温度升高而容易氧化变质，并会产生胶泥和沉淀渣滓产生胶泥和沉淀渣滓 对液压油的要求对液压油的要求n(4)(4)抗乳化性好抗乳化性好n要求油中安定性差的物质含量少要求油中安定性差的物质含量少n以减少与混入油中水分形成有机酸和皂类，降低液压油的润以减少与混入油中水分形成有机酸和皂类，降低液压油的润

18、滑性滑性n(5)(5)抗泡沫性好抗泡沫性好n如接触气体产生的泡沫不易消散，气体就难于分离而放出如接触气体产生的泡沫不易消散，气体就难于分离而放出n会使液压机械产生爬行、颤动和发出噪声会使液压机械产生爬行、颤动和发出噪声n(6)(6)凝固点低凝固点低n在低温海区时，要求其凝固点要比气温低在低温海区时，要求其凝固点要比气温低10101515n (7) (7)闪点高闪点高n船舶的防火要求很高船舶的防火要求很高n其闪点至少要高于其闪点至少要高于135135对液压油的要求对液压油的要求 (8)水解稳定性好水解稳定性好n液压油遇水后分解变质的程度称为水解稳定性液压油遇水后分解变质的程度称为水解稳定性n水在

19、液压油中水在液压油中n大部分沉积在油箱或贮油部件的底部大部分沉积在油箱或贮油部件的底部n有一部分会随油一起循环，加速系统的腐蚀有一部分会随油一起循环，加速系统的腐蚀n当处于低温状态时，水会从油中析出，凝结成坚硬的细小冰当处于低温状态时，水会从油中析出，凝结成坚硬的细小冰粒，划伤机件的工作表粒，划伤机件的工作表对液压油的要求对液压油的要求n(9)相容性好相容性好n液压油在系统中与各种材料产生化学反应的能力称液压油在系统中与各种材料产生化学反应的能力称之之n液压油会与颜料、油漆、电器绝缘物质、密封件、液压油会与颜料、油漆、电器绝缘物质、密封件、软管以及蓄能器膜片等接触软管以及蓄能器膜片等接触n所以

20、要求液压油在与上述物质的接触过程中应不所以要求液压油在与上述物质的接触过程中应不产生化学反应或反应很轻产生化学反应或反应很轻三、液压油液的选用三、液压油液的选用 液压油对液压系统的运动平稳性、工作可靠性、功率损液压油对液压系统的运动平稳性、工作可靠性、功率损耗、气蚀和磨损等都有显著影响，所以选用液压油时，耗、气蚀和磨损等都有显著影响，所以选用液压油时，选择选择适当的油液品种和合适的粘度适当的油液品种和合适的粘度n选用液压油液首先选择的是品种选用液压油液首先选择的是品种类类 别别组组 成成代代 号号特性和用途特性和用途矿物型液压油无添加剂的石油基液压油LHH稳定性差，易起泡，主要用于润滑HH+抗

21、氧化剂、防锈剂LHL有抗氧化和防锈能力，常用于中低压液压系统HL+抗磨剂LHM改善抗磨性能，适用于工程机械、车辆液压系统HL+增粘剂LHR改善温粘特性，适用于环境温度变化较大的低压系统和轻负载机械的润滑部位HM+增粘剂LHV改善温粘特性，可用于环境温度在 -（4020）的高压系统。低温粘度小，高温下能保持一定粘度，故适用范围宽M+防爬剂LHG改善粘滑性能，适用液压及导轨润滑为同一油路系统的精密机床抗燃液压液含水液压液高含水液压液LHFA难燃、温粘特性好，有防锈能力，润滑性差，易泄漏。适用于抗燃、用油量大且泄漏严重的系统油包水乳化液LHFB有抗磨、防锈性能和抗燃性，用于有抗燃要求的中压系统水-乙

22、二醇LHFC有温粘特性、难燃和抗蚀性好，能在-2050温度下使用，用于有抗燃要求的中低压系统合成液压液磷酸酯氯化烃HFDR+HFDS其他合成液压液LHFDRLHFDSLHFDTLHFDU难燃、润滑性好，抗磨性能和抗氧化性能良好，能在较广温度范围内使用。用于有抗燃要求的高压精密液压系统液压油的分类液压油的分类三、液压油液的选用三、液压油液的选用n选用液压油液最重要考虑的是选用液压油液最重要考虑的是粘度粘度选择粘度要考虑：选择粘度要考虑：环境温度、工作压力、运动速度、泵的类型环境温度、工作压力、运动速度、泵的类型n液压系统的液压系统的环境温度环境温度。 温度高时，宜采用粘度较高的油液；环境温度低时

23、，宜温度高时，宜采用粘度较高的油液；环境温度低时，宜采用粘度较低的油液。采用粘度较低的油液。环境温度环境温度 高用粘度较大的液压油液。高用粘度较大的液压油液。 10#、15#军用军用 22#、32#北方民用北方民用 46#南方民用。南方民用。n液压系统的工作压力液压系统的工作压力 n通常工作压力较高时，宜选用粘度较高的油，通常工作压力较高时，宜选用粘度较高的油，n运动速度运动速度 速度高，选用粘度较低的液压油液。速度高，选用粘度较低的液压油液。 液压油液的选用液压油液的选用液压油液的选用液压油液的选用n品种选择：品种选择：n粘度选择粘度选择n高压、高温、低速情况下，应选用粘度较大的液压高压、高

24、温、低速情况下，应选用粘度较大的液压油，主要考虑泄漏的影响；油，主要考虑泄漏的影响；n低压、低温、高速情况下，应选用较低粘度的液压低压、低温、高速情况下，应选用较低粘度的液压油，主要考虑内摩擦阻力的影响。油，主要考虑内摩擦阻力的影响。液压油的牌号液压油的牌号n类类品种品种 数字数字 L Hv 22 其中：其中：L-类别类别(润滑剂及有关品润滑剂及有关品,GB7631.1) HV-品种品种(低温抗磨低温抗磨) 22-牌号牌号(粘度级粘度级,GB3141) 液压油的粘度牌号由液压油的粘度牌号由GB 3141做出了规定做出了规定,等效采用等效采用ISO的粘度分类法的粘度分类法,以以40C运动粘度的中

25、心值来划分牌号运动粘度的中心值来划分牌号 粘度指数粘度指数n四、液压油的污染四、液压油的污染及控制及控制(一一)典型液压系统典型液压系统失效失效(一一)典型液压系统典型液压系统失效失效PERFORMANCETIMEDEGRADATION 失效失效(一一)典型液压系统典型液压系统失效失效PERFORMANCETIMECATASTROPHIC 失效失效(一一)典型液压系统典型液压系统失效失效PERFORMANCETIMEINTERMITTENT 失效失效（二）污染物如何危害系统n固体污染的危害固体污染的危害n（1）堵塞：固体颗粒和胶状生成物堵塞过滤器，使液）堵塞：固体颗粒和胶状生成物堵塞过滤器，使

26、液压泵吸油不畅、运转困难，产生噪声；堵塞阀类元件压泵吸油不畅、运转困难，产生噪声；堵塞阀类元件的小孔或缝隙，使阀类元件动作失灵；的小孔或缝隙，使阀类元件动作失灵；n（2）磨损：微小固体颗粒会加速有相对滑动零件表面）磨损：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，它也会划的磨损，使液压元件不能正常工作；同时，它也会划伤密封件，使泄漏流量增加；伤密封件，使泄漏流量增加；n水分和空气水分和空气的混入会降低液压油液的润滑性，并加速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；使液其氧化变质；产生气蚀，使液压元件加速损坏；使液压传动系统出现

27、振动、爬行等现象。压传动系统出现振动、爬行等现象。阀芯阀芯 OR 活活塞塞BODY OR CYLINDER BLOCK油膜润滑同心流量与同心流量与pp和和3 3成正比，即间隙稍有增大，就会引起泄漏大量成正比，即间隙稍有增大，就会引起泄漏大量增加。完全偏心时的泄漏量是同心时的增加。完全偏心时的泄漏量是同心时的 2.52.5倍。倍。油膜润滑油膜润滑油膜润滑油膜润滑油膜润滑油膜润滑油膜润滑油膜润滑附着性磨损附着性磨损附着性磨损附着性磨损附着性磨损附着性磨损附着性磨损附着性磨损附着性磨损Caused by: Excessive 压力压力, Temperature, Drive Speed, Unsui

28、table Fluid etc.研磨 磨损研磨 磨损研磨 磨损研磨 磨损研磨 磨损研磨 磨损疲劳 磨损疲劳 磨损疲劳 磨损疲劳 磨损疲劳 磨损疲劳 磨损疲劳疲劳 磨损磨损疲劳疲劳 磨损磨损疲劳疲劳 磨损磨损疲劳疲劳 磨损磨损疲劳疲劳 磨损磨损腐蚀性的腐蚀性的 磨损磨损腐蚀性的腐蚀性的 磨损磨损腐蚀性的腐蚀性的 磨损磨损外部污染物外部污染物:切屑、锈垢、橡胶颗粒、切屑、锈垢、橡胶颗粒、 漆片、棉丝漆片、棉丝内部污染物：零件磨损的脱落物、内部污染物：零件磨损的脱落物、 油液因理化作用的生成物油液因理化作用的生成物（三）（三）污染的来源污染的来源（三）（三）污染的来源污染的来源污染的来源污染的来源A

29、AA制造过程中的污染制造过程中的污染装配时，需焊接装配时，需焊接加工，而焊接后加工，而焊接后会产生焊瘤和焊会产生焊瘤和焊渣渣液压元件大多由铸件或其液压元件大多由铸件或其它毛坯件经机械加工而成它毛坯件经机械加工而成在这些元件内会积有铸造在这些元件内会积有铸造砂、金属切屑和淬火盐等砂、金属切屑和淬火盐等脏物脏物在元件装配以前用超声波清洗在元件装配以前用超声波清洗或高压冲洗等去除这些脏物或高压冲洗等去除这些脏物组装成系统后，再用精滤的油组装成系统后，再用精滤的油循环冲洗元件的洁净循环冲洗元件的洁净污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油B在制造、储藏、输送和在制造、储藏、输送

30、和灌装等环节中，会含有灌装等环节中，会含有或混入一些固态杂质或混入一些固态杂质据国内调查，新油清洁据国内调查，新油清洁度相当于度相当于NASl0NASl01414级级污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染C污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆D污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆D污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程

31、中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆D污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆D污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆D污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆D污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆D污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污

32、染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆D污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆D污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆D污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆D污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆E大气大气E污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新

33、油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆E大气大气E污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆E大气大气E污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆E大气大气E污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆E大气大气E污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆E大气大气E

34、污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆E大气大气E污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆E大气大气E污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆E大气大气E污染的来源污染的来源A制造过程中的污染制造过程中的污染B新新油油C维护过程中的污染维护过程中的污染D油缸活塞杆油缸活塞杆大气大气F系统自身产生的系统自身产生的EF（四）固体污染颗粒尺寸颗粒尺寸 25 m1

35、5 m - 25 m 10 m - 15 m 5 m - 10 m 15 m = 4 5 m = 26Number of 颗粒颗粒 in 1 ml of fluid:颗粒直径比较颗粒直径比较POLLENGRAINOF SALT.HUMANHAIR1002000microns30021015254055701005Too small to see with naked eye1 millimetre污染颗粒尺寸颗粒尺寸n小颗粒的固体杂质通过间隙的密封部位，不造成损坏，大颗粒则小颗粒的固体杂质通过间隙的密封部位，不造成损坏，大颗粒则不能通过间隙。那些能进人间隙，却又无法通过的颗粒才是最危不能通过间

36、隙。那些能进人间隙，却又无法通过的颗粒才是最危险的。险的。n实践表明，实践表明，515m的固体颗粒会造成阀件卡紧，的固体颗粒会造成阀件卡紧，1030m颗粒会造成动力元件磨损颗粒会造成动力元件磨损n轴向柱塞泵因平面配油，油膜较薄，轴向柱塞泵因平面配油，油膜较薄，1015m的颗粒就会的颗粒就会造成磨损造成磨损n造成径向柱塞泵造成径向柱塞泵(马达马达)或叶片泵或叶片泵(马达马达)磨损的分别是磨损的分别是1525m和和2030m的固体颗粒的固体颗粒.（五）污染的衡量n衡量液压油中的固体颗粒污染程度，有两种方法衡量液压油中的固体颗粒污染程度，有两种方法n总体表示法总体表示法n用称重法检测，即以单位容积液

37、体中含有的污染颗粒的质量用称重法检测，即以单位容积液体中含有的污染颗粒的质量(mg/L)来表示，或者用污染物与油液的质量来表示，或者用污染物与油液的质量(ppm)或体积比或体积比(ppm)来表示来表示n分散表示法分散表示法n则以颗粒计数法为基础，形式有：则以颗粒计数法为基础，形式有：n(1)间隔的颗粒浓度，即单位体积的液体内处在某一尺寸间隔范围内间隔的颗粒浓度，即单位体积的液体内处在某一尺寸间隔范围内的颗粒数目的颗粒数目n如：每如：每ml液体内尺寸大于液体内尺寸大于5m并小于或等于并小于或等于15m的颗粒数目的颗粒数目n(2)累计颗粒浓度，即单位体积液体内尺寸大于某一数值的颗粒数目累计颗粒浓度

38、，即单位体积液体内尺寸大于某一数值的颗粒数目n如：每如：每ml液体内尺寸大于液体内尺寸大于5m的颗粒数目的颗粒数目n总体表示法简单方便，但不能表示颗粒的尺寸和分布以及颗粒的材质和总体表示法简单方便，但不能表示颗粒的尺寸和分布以及颗粒的材质和形态等，而污染控制则需要了解这些情况，因而目前已广泛采用分散表形态等，而污染控制则需要了解这些情况，因而目前已广泛采用分散表示法示法液压油的污染等级标准液压油的污染等级标准nISO标准：标准：1ml液体内尺寸大于某一数值的颗粒数目，液体内尺寸大于某一数值的颗粒数目，分为分为30级级n用两个代号表示油液的污染度：用两个代号表示油液的污染度：19/16，前面一个

39、表，前面一个表示示1ml液体内尺寸大于液体内尺寸大于5m颗粒数的等级，后面一个颗粒数的等级，后面一个表示表示1ml液体内尺寸大于液体内尺寸大于15m颗粒数的等级颗粒数的等级nNAS1638： 100ml液体内在给定的液体内在给定的5个颗粒尺寸区个颗粒尺寸区间最大允许颗粒数目，分为间最大允许颗粒数目，分为14级级污染污染 Range CodesRange Codes颗粒颗粒 / 1 ml0.020.040.080.160.320.641.32.55102040801603206401300250050001000012345678910111213141516171819200.01264Ran

40、ge CodeISO 4406Code12 / 9 15 m 5 m液压油的水污染液压油的水污染n水在液压油中的溶解度很小，仅水在液压油中的溶解度很小，仅200200300ppm300ppmn含量稍多时，便以游离态存在，作为沉淀物出现或使液压油含量稍多时，便以游离态存在，作为沉淀物出现或使液压油成为乳状液成为乳状液 n水分使金属元件锈蚀，促进液压油氧化，与添加剂发生作用水分使金属元件锈蚀，促进液压油氧化，与添加剂发生作用n游离水游离水n在低温下生成高硬度冰晶在低温下生成高硬度冰晶n在低压时水又会汽化，产生气穴现象在低压时水又会汽化，产生气穴现象n乳化后的油液粘度下降，会使磨损增加乳化后的油液粘

41、度下降，会使磨损增加n水混入液压油的来源水混入液压油的来源n可能是油箱内壁结霹可能是油箱内壁结霹n补油或检修时带人补油或检修时带人n水冷却器系统泄漏会使水大量进入液压油中水冷却器系统泄漏会使水大量进入液压油中液压油的空气污染液压油的空气污染n液压油的空气溶解量可达液压油的空气溶解量可达810n当空气含量超过当空气含量超过2时油液开始变浑浊时油液开始变浑浊n溶解的气体仅以溶解的气体仅以2550m尺度均匀分布，一般不致造成危害尺度均匀分布，一般不致造成危害n但当压力低于但当压力低于“空气分离压空气分离压”时，溶解于油中的气体便会大量析出，形时，溶解于油中的气体便会大量析出，形成直径约成直径约200

42、500 m的气泡的气泡n这引起气蚀现象，产生噪音和振动这引起气蚀现象，产生噪音和振动n液压油中有大量气泡液压油中有大量气泡n会使执行机构动作滞后会使执行机构动作滞后n并使油液压油发热，氧化速度加快并使油液压油发热，氧化速度加快n粘度降低，润滑性能变差粘度降低，润滑性能变差n要减少气体污染要减少气体污染n在系统充油时将空气驱尽在系统充油时将空气驱尽n闭式系统要足够的补油压力；开式系统泵吸人真空不宜太大闭式系统要足够的补油压力；开式系统泵吸人真空不宜太大n防止吸人管漏泄和滤器堵塞防止吸人管漏泄和滤器堵塞n油箱有足够油箱有足够V并保持足够高的油位，吸油和回油管在油面之下不少于并保持足够高的油位，吸油

43、和回油管在油面之下不少于100mm固体颗粒污染控制固体颗粒污染控制n一般常采取如下措施来控制污染：一般常采取如下措施来控制污染：n（1 1）减少外来的污染减少外来的污染 液压传动系统在装配前必须严液压传动系统在装配前必须严格清洗，用机械的方法除去残渣和表面氧化物，然后格清洗，用机械的方法除去残渣和表面氧化物，然后进行酸洗。进行酸洗。n液压传动系统在组装后要进行全面清洗，最好用系统液压传动系统在组装后要进行全面清洗，最好用系统工作时使用的油液清洗，特别是液压伺服系统最好要工作时使用的油液清洗，特别是液压伺服系统最好要经过几次清洗来保证清洁。经过几次清洗来保证清洁。n油箱通气孔要加空气滤清器，给油

44、箱加油要用滤油车油箱通气孔要加空气滤清器，给油箱加油要用滤油车n对外露件应装防尘密封，并经常检查，定期更换。对外露件应装防尘密封，并经常检查，定期更换。n液压传动系统的维修，液压元件的更换、拆卸应在无液压传动系统的维修，液压元件的更换、拆卸应在无尘区进行；尘区进行；污染控制污染控制n（2 2）滤除系统产生的杂质滤除系统产生的杂质 应在系统的相应部位安装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、清洗或更换滤适当精度的过滤器，并且要定期检查、清洗或更换滤芯；芯；n（3 3）控制液压油液的工作温度控制液压油液的工作温度 液压油液的工作温度液压油液的工作温度过高会加速其氧化变质，产生各种

45、生成物，缩短它的过高会加速其氧化变质，产生各种生成物，缩短它的使用期限。所以要限制油液的最高使用温度；使用期限。所以要限制油液的最高使用温度；n（4 4）定期检查更换液压油液定期检查更换液压油液 应根据液压设备使用说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。管道及液压元件。第二节液体静力学第二节液体静力学液压流体力学液压流体力学n液压流体力学是研究液体平衡和运动的力学规律的一门液压流体力学是研究液体平衡和运动的力学规律

46、的一门学科。学科。n液体静力学液体静力学 研究液体在静止状态下的力学规律及其研究液体在静止状态下的力学规律及其应用应用n液体动力学液体动力学 研究液体流动时流速和压力的变化规律研究液体流动时流速和压力的变化规律n管道中液流的特性管道中液流的特性 用于计算液体在管路中流动时的用于计算液体在管路中流动时的压力损失压力损失n孔口及缝隙的压力流量特性孔口及缝隙的压力流量特性 是分析节流调速回路性是分析节流调速回路性能和计算元件泄漏量的理论依据能和计算元件泄漏量的理论依据n液压冲击和气穴现象液压冲击和气穴现象液体静力学基础液体静力学基础n液体静力学主要研究静止液体所具有的力学规律。所液体静力学主要研究静

47、止液体所具有的力学规律。所谓静止液体是指液体内部质点与质点之间没有相对运谓静止液体是指液体内部质点与质点之间没有相对运动，而动，而液体整体则完全可以随同容器一起作各种匀速液体整体则完全可以随同容器一起作各种匀速运动运动。液体静力学基础液体静力学基础n静压力及其特性静压力及其特性n静压力基本方程式静压力基本方程式n压力表示方法压力表示方法n静压力对固体壁面的作用力静压力对固体壁面的作用力一、静压力及其特性一、静压力及其特性n作用在液体上的力有两种，即质量力和表面力。作用在液体上的力有两种，即质量力和表面力。 n质量力：单位质量液体受到的质量力称为单位质量力，在数质量力：单位质量液体受到的质量力称

48、为单位质量力，在数值上等于加速度。值上等于加速度。 n表面力：是与液体相接触的其它物体（如容器或其它液体）作用表面力：是与液体相接触的其它物体（如容器或其它液体）作用在液体上的力，这是外力；在液体上的力，这是外力；n也可以是一部分液体作用在另一部分液体上的力，这是内力。也可以是一部分液体作用在另一部分液体上的力，这是内力。n单位面积上作用的表面力称为应力，它有法向应力和切向应力之单位面积上作用的表面力称为应力，它有法向应力和切向应力之分。分。n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。静止液体的表

49、面力只有法向力。n液体内某点处单位面积液体内某点处单位面积A A上所受到的法向力上所受到的法向力F F之比，称为压力之比，称为压力p p（静压力），（静压力）， 一、静压力及其特性一、静压力及其特性n液体的静压力液体的静压力n定义：定义：静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。力。p p=lim=limFF/ /A A （AA00）n若在液体的面积若在液体的面积A A上所受的作用力上所受的作用力F F为均匀分布时，静压为均匀分布时，静压力可表示为力可表示为 p p = = F F / / A A n注意：注意：液体静压力在物理学上称为压强，工程实际应

50、液体静压力在物理学上称为压强，工程实际应用中习惯称为压力。用中习惯称为压力。n液体静压力的特性液体静压力的特性n 液体静压力垂直于承压面，方向为该面内法线方向。液体静压力垂直于承压面，方向为该面内法线方向。n液体内任一点所受的静压力在各个方向上都相等。液体内任一点所受的静压力在各个方向上都相等。液体只能受压不能受拉液体只能受压不能受拉二二 静止液体基本方程静止液体基本方程方程推导方程推导方程分析方程分析取研究对象：微元柱体取研究对象：微元柱体受力分析受力分析任一点上的静压力由两部分组成：液面压任一点上的静压力由两部分组成：液面压力和单位截面上液柱自重产生的力；力和单位截面上液柱自重产生的力；压

51、力分布规律：压力分布规律：p是是h的线性函数，也是的线性函数，也是的线性函数。的线性函数。引伸出引伸出pascal定理：液面压力将等值地传递到液体中任一点上去。定理：液面压力将等值地传递到液体中任一点上去。等压面概念：在连通器中，同一液体中深度相等的各点压力相等。等压面概念：在连通器中，同一液体中深度相等的各点压力相等。压力相等的点组成的面称为等压面。压力相等的点组成的面称为等压面。坐标变换后的另一种形式：坐标变换后的另一种形式：constgpzgpz00AghApAp0ghpp0液体静力学基本方程液体静力学基本方程z0zzzh0在密闭容器内，施加于静止液体的压力可以等值地传递到液体在密闭容器

52、内，施加于静止液体的压力可以等值地传递到液体各点。也称为静压传递原理。各点。也称为静压传递原理。帕斯卡原理帕斯卡原理二、静止液体二、静止液体基本方程基本方程能量守恒分析能量守恒分析基准水平面基准水平面液面液面p0h0hAA点压力点压力 ：P=p0+g（h0 h）P+gh=p0+gh0P/g+h=p0/g+h0constgpzgpz00二二 静止液体基本方程静止液体基本方程方程的方程的物理意义物理意义液体重量压力能mgpVVgpVgp单位重量液体具有的压力能称为比压力能：单位重量液体具有的压力能称为比压力能：单位是长度单位（高度）单位是长度单位（高度）单位重量液体具有的位能（势能）称为比势能：单

53、位重量液体具有的位能（势能）称为比势能： 液体重量位能（势能）mgzmgz单位也是长度单位（高度）单位也是长度单位（高度）注意物理概念注意物理概念“势势”的解释，势变量、势函数。的解释，势变量、势函数。静止液体中，各点处的总能量由位置势能静止液体中，各点处的总能量由位置势能和压力势能组成，且保持不变。和压力势能组成，且保持不变。 定义定义constgpzgpz00二、静止液体基本方程二、静止液体基本方程注：常用液压装置中，一般外加压力远大于液体自重形成的压力，注：常用液压装置中，一般外加压力远大于液体自重形成的压力，认为静止液体内部的压力近似相等认为静止液体内部的压力近似相等 例题例题已知：油

54、密度已知：油密度900kg/m3，活塞作用面积，活塞作用面积10-3m2，作用力，作用力F=1000N，h=0.5m求：压力求：压力外部作用力外部作用力=aAFP106自重自重=gh=4.4*103Pa液体压力液体压力p106Pa二、静止液体基本方程二、静止液体基本方程注：常用液压装置中，一般外加压力远大于液体自重形成的压力，注：常用液压装置中，一般外加压力远大于液体自重形成的压力，认为静止液体内部的压力近似相等认为静止液体内部的压力近似相等 例题例题已知：液压缸的面积已知：液压缸的面积为为A1，柱塞的面，柱塞的面积为积为A2，负载，负载F;忽略自重忽略自重求：液压缸内的液体求：液压缸内的液体

55、压力压力1AFp FFA1A2三、压力表示方法三、压力表示方法绝对压力绝对压力 以绝对真空为基准进行以绝对真空为基准进行度量度量 相对压力或表压力相对压力或表压力 以大气压为以大气压为基准进基准进 行度量行度量 真空度真空度 绝对压力不足于大气压绝对压力不足于大气压力的那部分压力值力的那部分压力值计算基准计算基准压力单位压力单位单位单位 帕帕 Pa ( N / m2)绝对压力相对压力大气压力绝对压力相对压力大气压力 真空度大气压绝对压力真空度大气压绝对压力 1MPa = 106 Pa 1bar(巴) = 105 Pa表压力绝对压力表压力绝对压力-大气压力大气压力 绝对真空绝对真空P=0绝绝对对

56、压压力力相对压力相对压力表压力表压力真空度真空度P=pa绝对压力绝对压力例例1 如图如图2-5所示为装有水银的所示为装有水银的U形管测压计，左端与水的容器相连，形管测压计，左端与水的容器相连，右端与大气相通。汞的密度为右端与大气相通。汞的密度为汞汞=13.6103 kgm3，标准大气压，标准大气压1atm=101325Pa。 1）如图）如图2-5a，已知，已知 h=20cm，h1=30cm，试计算，试计算A点的相对压点的相对压力和绝对压力。力和绝对压力。 2）如图）如图2-5b，已知，已知 h1=15cm，h2=30cm，试计算，试计算A点的真空度点的真空度和绝对压力。和绝对压力。图图2-5 U形管测压计形管测压计11ghphhgA水汞)(1水汞汞ghghpA33310106 .1330. 081. 92 . 08