液压传动-第2章

1、2.1 液压传动的工作介质 2.2 液压传动的主要参数 2.3 液体流动时的能量 2.4 液体流经小孔和间隙时的流量 2.5 液压冲击和空穴现象 第2章液压流体力学基础 第2章 液压流体力学基础 2.1 液压传动的工作介质在液压系统中，使用的工作介质有石油基液压油、难燃型液压液、高水基液和水介质(海水、淡水)等，一般称为液压油。液压油的基本性质和合理选用对液压系统的工作状态影响很大。2.1.1 工作介质的主要性质 1. 粘性液体分子之间存在内聚力，液体在外力作用下流动时，液体分子间的相对运动导致内摩擦力的产生，液体流动时具有内摩擦力的性质被称为粘性。液体粘性的大小用粘度来表示，粘度是液压油划分

2、牌号的依据。譬如：N32液压油，是指这种油在40温度时的运动粘度平均值为32mm2/s。表2-1是常用液压油的新、旧粘度等级牌号的对照，旧标准是以50的粘度值作为液压油的粘度值。影响液体粘度的主要因素是温度和压力。当液体所受的压力增加时，其分子间的距离将减小，于是内摩擦力将增加，即粘度也将随之增大，但由于一般在中、低压液压系统中压力变化很小，因而通常压力对粘度的影响忽略不计。 2. 可压缩性液体受压力后其容积发生变化的性质，称为液体的可压缩性。一般中、低压液压系统，其液体的可压缩性很小。因而可以认为液体是不可压缩的。而在压力变化很大的高压系统中，就需要考虑液体可压缩性的影响。当液体中混入空气时

3、，可压缩性将显著增加，并将严重影响液压系统的工作性能，因而在液压系统中应使油液中的空气含量减少到最低限度。 2.1.2 工作介质的选用选用工作介质的种类，要考虑设备的性能、使用环境等综合因素。如一般机械可采用普通液压油；设备在高温环境下，就应选用抗燃性能好的介质；在高压、高速的工程机械上，可选用抗磨液压油；当要求低温时流动性好，则可用加了降凝剂的低凝液压油。液压油粘度的选用应充分考虑环境温度、工作压力、运动速度等要求，如温度高时选用高粘度油，温度低时选用低粘度油；压力愈高，选用的粘度愈高；执行元件的速度愈高，选用油液的粘度愈低。在液压传动装置中，液压泵的工作条件最为恶劣，较简单实用的方法是按液

4、压泵的要求确定液压油，见表2-2。 2.1.3 工作介质的污染及控制工作介质的污染对液压系统的可靠性影响很大，液压系统运行中大部分故障是因为油液不清洁引起的。因此，正确使用和防止液压油的污染尤为重要。油液的污染，是指油液中含有固体颗粒、水、微生物等杂物，这些杂物的存在会导致以下问题。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，使阀类元件动作失灵。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，使泄漏流量增加。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；使液压传

5、动系统出现振动、爬行等现象。2.2 液压传动的主要参数液压传动中的主要参数是压力和流量，了解这两大参数的概念、基本特性和应用，有助于深入理解液压传动的基本工作原理和特性。2.2.1 压力1. 压力的概念液体在单位面积上所受的法向力称为压力(在物理学中称为压强)，压力通常用p表示。若在液体的面积A上受均匀分布的作用力F，则压力可表示为： 4. 压力的表示方法压力的表示方法有绝对压力和相对压力两种。以绝对真空(p=0)为基准，所测得的压力为绝对压力；以大气压pa为基准，测得的压力为相对压力。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，所以相对压力也称为表压力

6、；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。图2.3清楚地给出了绝对压力、相对压力和真空度三者之间的关系。 2.2.2 流量2.3 液体流动时的能量 液体流动时遵循能量守恒定律，而实际液体流动时具有能量损失，能量损失的主要形式是压力损失和流量损失。2.3.1 理想液体流动时的能量所谓理想液体是指既无粘性又不可压缩的液体。理想液体在管道中流动时，具有三种能量：液压能、动能、位能。按照能量守恒定律，在各个截面处的总能量是相等的。2.3.2 实际液体流动时的能量 2.4 液体流经小孔和间隙时的流量许多液压元件都有小孔，如节流阀的节流口以及压力阀、方向阀的阀口等，对阀的工作

7、性能都有很大影响。在液压泵、液压缸和液压阀的液压元件中，只要有相对运动的表面就有间隙，间隙大小直接影响泄漏的大小，影响液压元件能否正常工作。因此，了解液体流经小孔和间隙的流量十分必要。2.4.1 液体流经小孔的流量液压传动中常利用流经液压阀的小孔(称为节流口)来控制流量，以达到调速的目的。尽管节流口的形状很多，且人们还在不断探索，但根据理论分析和实验，各种孔口的流量压力特性，均可用下列的通式表示：2.4.2 液体流经间隙的流量液压元件内各零件间要保证相对运动，就必须有适当的间隙。间隙的大小对液压元件的性能影响极大，间隙太小会使零件卡死；间隙过大，会造成泄漏，使系统效率和传动精度降低，同时还污染

8、环境。经研究和实践表明，流经固定平行平板间隙的流量(实际上就是泄漏)与间隙量h的三次方成正比；而流经环状间隙(如液压缸与活塞的间隙)的流量，不仅与径向间隙量有关，而且还随着圆环的内外圆的偏心距的增大而增大。由此可见，液压元件的制造精度要求一般都较高。2.5 液压冲击和空穴现象在液压系统中，液压冲击和空穴现象给系统带来诸多不利影响，因此需要了解这些现象产生的原因，并采取措施加以防治。2.5.1 液压冲击 在液压系统中，由于某种原因使液体压力突然产生很高的峰值，这种现象称为液压冲击。发生液压冲击时，由于瞬间的压力峰值比正常的工作压力大好几倍，因此对密封元件、管道和液压元件都有损坏作用，还会引起设备

9、振动，产生很大的噪声。液压冲击经常使压力继电器、顺序阀等元件产生误动作。液压冲击的产生多发生在阀门突然关闭或运动部件快速制动的场合。这时液体的流动突然受阻，液体的动量发生了变化，从而产生了压力冲击波。这种冲击波迅速往复传播，最后由于液体受到摩擦力作用而衰减。2.5.2 空穴现象流动的液体，如果压力低于其空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，从而导致液体中充满大量的气泡，这种现象称为空穴现象。空穴多发生在阀口和液压泵的入口处。因为阀口处液体的流速增大，压力将降低；如果液压泵吸油管太细，也会造成真空度过大，发生空穴现象。当气泡进入高压部位，气泡在压力作用下溃灭，由于该过程时间极短，气泡周围的液体加速向气泡中心冲击，液体质点高速碰撞，产生局部高温，温度可达1149，冲击压力高达几百兆帕。在高温高压下，液压油局部氧化、变黑，产生噪声和振动，如果气泡在金属壁面上溃灭，会加速金属氧化、剥落，长时间会形成麻点、小坑，这种现象称为气蚀。由此可见，空穴现象会引起流量的不连续和压力波动，空气中的游离氧对液压元件有很大的腐蚀(气蚀)作用。习 题一、填空题1. 油液的两个最主要的特性是_和_。2. 液压传动的两个重要参数是_和_，它们的乘积表示_。