第一章 液压基础

第一章液压基础第1页，共28页，2023年，2月20日，星期三1.1液压液1、液压液的作用和分类2、液压液的性质3、对液压液的要求4、液压液的选用5、污染物的种类及危害6、污染的原因7、污染的测定及等级8、污染的控制第2页，共28页，2023年，2月20日，星期三1.1.1液压液的作用和分类液压液：液压传动及控制系统中传递能量和信号的工作介质。传动作用：把由液压泵所赋予的能量传递给液压缸或液压马达润滑作用：直接润滑液压泵、液压阀、液压缸、液压马达等运动件冲洗运动件和管道的污染物质冷却作用：吸收并带出液压元件等产生的热量防锈作用：防止液压元件所用金属的锈蚀第3页，共28页，2023年，2月20日，星期三液压液产品符号和命名：类品种牌号例：L-HL32L

—类：润滑剂和有关产品H

—组：应用场合为液压系统HL—品种：精制矿油，并改善其防锈和抗氧化性32—该种油在40℃时的运动粘度平均值1.1.1液压液的作用和分类第4页，共28页，2023年，2月20日，星期三第5页，共28页，2023年，2月20日，星期三第6页，共28页，2023年，2月20日，星期三液压液主要有石油基液压液和难燃液压液两大类。

目前，90%以上的液压系统采用石油基液压液，又称液压油。特点是粘度高、润滑性能好，抗燃性较差。1.1.1液压液的作用和分类第7页，共28页，2023年，2月20日，星期三液压液的添加剂：改善物理性质：改善化学性质：

油性剂抗氧抗腐剂抗磨剂抗氧防胶剂增粘剂防锈剂抗泡剂防霉菌剂降凝剂1.1.1液压液的作用和分类第8页，共28页，2023年，2月20日，星期三1.1.2液压液的性质密度可压缩性体积压缩系数体积弹性模量粘性动力粘度

运动粘度

相对粘度

温度对粘度的影响

压力对粘度的影响

气泡对粘度的影响其它性质第9页，共28页，2023年，2月20日，星期三1、密度

定义：单位体积内所包含液体的质量。式中：ｍ--液体的质量

Ｖ--液体的体积

1.1.2液压液的性质1）不同种类牌号的液压液，密度略有不同粗略计算时取2）随着温度的上升，密度稍有减小通常可忽略3）随着压力的提高，密度稍有增大通常可忽略第10页，共28页，2023年，2月20日，星期三2、可压缩性

定义：液体因所受压力增高，而发生体积缩小的性质。

液体压缩系数：单位压力变化下引起的体积相对变化量。式中：Δp—压力的增量

ΔV—体积的增量

Ｖ0—被压缩前的液体体积1.1.2液压液的性质第11页，共28页，2023年，2月20日，星期三2、可压缩性

体积弹性模量：液体产生单位体积相对变化量所需要的压力增量。也即液体抵抗压缩能力的大小。也就是体积压缩系数的倒数。式中：κ—体积压缩系数

Δp—压力的增量

ΔV—体积的增量

Ｖ0—被压缩前的液体体积1.1.2液压液的性质第12页，共28页，2023年，2月20日，星期三2、可压缩性

对于未混有空气的石油基液压液，其体积压缩率为，体积弹性模量为

。

可见液压油的可压缩性是钢的100～150倍，但它仍然相当小，一般影响不大，所以通常认为液压油是不可压缩的。在高压系统、分析系统动态特性及计算远距离操纵的液压系统时，则必须考虑其影响。1.1.2液压液的性质第13页，共28页，2023年，2月20日，星期三2、可压缩性

实际使用的弹性模量，一般建议石油基液压液取值为。考虑因素：①液体本身的极小可压缩性（主体）②混入液体中的游离气泡等气体的可压缩性（含气量决定影响大小）③封闭容器受压变形引起的容积变化④随温度的升高而减小（非线性）⑤随压力的增加而增大（明显非线性）1.1.2液压液的性质第14页，共28页，2023年，2月20日，星期三2、可压缩性

密封在容器内的液体在外力作用下像一根弹簧。外力增大，体积减小；外力减小，体积增大。液压弹簧刚性系数：1.1.2液压液的性质第15页，共28页，2023年，2月20日，星期三3、粘性流体在外力作用下流动或有流动趋势时，液体分子间的内聚力和液体分子与璧面间的附着力，会阻碍液体分子的相对运动，即产生的内摩擦力，这种性质称为液体的粘性。定义：

流动液体的流层之间产生内部摩擦阻力的性质。1.1.2液压液的性质第16页，共28页，2023年，2月20日，星期三式中：μ--比例系数，称为动力粘度

A—液层接触面积

du/dy—液层间速度梯度3、粘性牛顿液体内摩擦定律：

液体流动时，相邻液层间的内摩擦力，与液层接触面积成正比，与液层间的相对速度成正比，而与液层间的距离成反比。1.1.2液压液的性质第17页，共28页，2023年，2月20日，星期三液层间单位接触面积上的内摩擦力（切应力）为：3、粘性牛顿液体内摩擦定律：∵液体静止时，∴内摩擦力为零结论：静止液体不呈现粘性液体只有在流动时才显示其粘性1.1.2液压液的性质第18页，共28页，2023年，2月20日，星期三3、粘性动力粘度定义：表征流动液体内摩擦力大小的粘性系数。其量值等于液体在单位速度梯度下流动时，接触液层间单位面积上的内摩擦力。式中：τ--单位面积上的摩擦力（即剪切应力）

du/dy--速度梯度，即液层间速度对液层距离的变化率1.1.2液压液的性质第19页，共28页，2023年，2月20日，星期三3、粘性运动粘度定义：表征流动液体内摩擦力大小的粘性系数。其值为液体动力粘度与其密度的比值。式中：μ—动力粘度

ρ—密度运动粘度没有直观物理意义。因其单位中只有长度和时间量纲，类似运动学量，所以称运动粘度。1.1.2液压液的性质第20页，共28页，2023年，2月20日，星期三3、粘性运动粘度用途：液压油牌号标注

液压油的粘度等级是以其40℃时运动粘度的平均值表示。如L-HM32液压油的粘度等级为32，则40ºC时其运动粘度的平均值为32厘斯。运动粘度单位：1.1.2液压液的性质第21页，共28页，2023年，2月20日，星期三3、粘性相对粘度（又称为条件粘度）：用特定粘度计在规定的条件下测量出来的粘度。∵μ、ν不易直接测量，只用于理论计算∴工程上常用相对粘度由于测量条件不同，各国所用的相对粘度也不同。恩氏粘度0E中国、德国、前苏联等通用赛氏秒SUS美国、英国等商用雷氏秒R1S英国、美国等巴氏度0B法国等1.1.2液压液的性质第22页，共28页，2023年，2月20日，星期三3、粘性工业上常用规定的温度下测定恩式粘度后，再换算为运动粘度，还可再换算为动力粘度。1.1.2液压液的性质第23页，共28页，2023年，2月20日，星期三3、粘性温度对粘度的影响：温度变化使液体内聚力发生变化，温度升高，其粘度显著下降。可见它对温度变化十分敏感。1.1.2液压液的性质压力对粘度的影响：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。低压时，变化不明显，可以忽略；高压时，影响显著。气泡对粘度的影响：一般场合不计其影响。当液体中混入直径为0.25～0.5mm悬浮状态气泡时，对液体的粘度有一定影响。第24页，共28页，2023年，2月20日，星期三4、其它性质物理性质：抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性、抗燃性（闪点、自燃点、着火点）、抗凝性（凝点）、膨胀性、过滤性等。化学性质：热稳定性、氧化稳定性、水解稳定性、剪切稳定性、对金属和密封材料及涂料的相容性。1.1.2液压液的性质第25页，共28页，2023年，2月20日，星期三1.1.3对液压液的要求1、粘性：具有合适的粘度，温度和压力对粘度影响小的良好粘温特性和粘压特性2、润滑性：能对液压元件各运动部位充分润滑，以降低摩擦减少磨损3、洁净性：质地纯净，杂质少，尽可能不含污染物，一旦有可迅速分离，即可滤性好4、相容性：对金属、密封件、橡胶软管、涂料等良好相容，不得引起溶胀、软化、硬化等尺寸及力学性能变化第26页，共28页，2023年，2月20日，星期三5、抗氧化性：与空气接触和水解，不易产生氧化变质，即使在高温、高压和某些物质（铜、锌、铝等）作用的环境下，变质速度也极缓慢，使用寿命长6、剪切安定性：在泵阀微孔缝隙时，经受剧烈剪切的机械作用，不因此而粘度下降7、抗泡沫性：液体中的气泡容易逸出并消除8、抗乳化性：除含水液压液的油液外，油水应容易分离1.1.3对液压液的要求第27页