液壓與氣壓傳動(dòng)

1、第二章第二章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)2、1 液壓油液壓油 2、2 液體靜力學(xué)液體靜力學(xué)目的任務(wù)目的任務(wù) 了解油液性質(zhì)、靜壓特性、方程、傳遞規(guī)律了解油液性質(zhì)、靜壓特性、方程、傳遞規(guī)律 掌握靜力學(xué)基本方程、壓力表達(dá)掌握靜力學(xué)基本方程、壓力表達(dá) 式和結(jié)論式和結(jié)論 重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn) 液壓油的粘性和粘度液壓油的粘性和粘度 粘溫特性粘溫特性 靜壓特性靜壓特性 壓力形成壓力形成靜力學(xué)基本方程靜力學(xué)基本方程提問作業(yè)提問作業(yè)1、什么叫液壓傳動(dòng)？液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)是什么？、什么叫液壓傳動(dòng)？液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)是什么？2、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成和作用各是什么？、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成和作用各是什么？液壓油液壓油2、1、2

2、對(duì)液壓油的要求及對(duì)液壓油的要求及選用選用2、1、1 液壓油的物理性質(zhì)液壓油的物理性質(zhì)2、1、1 液壓油的物理性質(zhì)液壓油的物理性質(zhì) 一一 液體的密度液體的密度 二二 液體的粘性液體的粘性 三 液體的可壓縮液體的可壓縮四四 其他性質(zhì)其他性質(zhì)液體的密度液體的密度密度密度單位體積液體的質(zhì)量單位體積液體的質(zhì)量 =m/v kg/m3 密度隨著溫度或壓力的變化密度隨著溫度或壓力的變化而變化，但變化不大，通常忽略，而變化，但變化不大，通常忽略，一般取一般取=900kg/m 3的大小。的大小。粘性的物理本質(zhì) 液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)液體在外力作用下流動(dòng)時(shí),由于液體分由于液體分子間的內(nèi)聚力和液體分子與壁面間的附著子

3、間的內(nèi)聚力和液體分子與壁面間的附著力力,導(dǎo)致液體分子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的內(nèi)摩導(dǎo)致液體分子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力擦力,這種特性稱為粘性這種特性稱為粘性. 或或: 流動(dòng)液體流層之間產(chǎn)生內(nèi)部摩擦阻流動(dòng)液體流層之間產(chǎn)生內(nèi)部摩擦阻力的性質(zhì)力的性質(zhì). 粘性的物理本質(zhì)粘性的物理本質(zhì)內(nèi)摩擦力表達(dá)式內(nèi)摩擦力表達(dá)式 F = A du/dy 液體靜止時(shí)液體靜止時(shí),du/dy = 0 靜止液體不呈現(xiàn)粘性靜止液體不呈現(xiàn)粘性動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示牛頓液體內(nèi)摩擦定律牛頓液體內(nèi)摩擦定律液層間的內(nèi)摩擦力與液層接觸液層間的內(nèi)摩擦力與液層接觸面積及液層之間的速度成正比。面積及液層之間的速度成正比。粘 度 衡量粘性大小的物理量衡量粘性大

4、小的物理量粘度 動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)粘度粘度 相對(duì)粘度相對(duì)粘度0E 動(dòng)力粘度公式公式: =F/A=du/dy（N/m2） =dy/du （Ns/m2）動(dòng)力粘度物理意義液體在單位速度梯度下流動(dòng)時(shí)，液體在單位速度梯度下流動(dòng)時(shí)，接觸液層間單位面積上內(nèi)摩擦力接觸液層間單位面積上內(nèi)摩擦力。動(dòng)力粘度單位 國(guó)際單位（國(guó)際單位（SI制）中：制）中： 帕帕秒（秒（PaS）或牛頓）或牛頓秒秒/米米2（NS/m2）；）；以前沿用單位（以前沿用單位（CGS制）中：制）中： 泊（泊（P）或厘泊（）或厘泊（CP） 達(dá)因達(dá)因秒秒/厘米厘米2dynS/cm2）換算關(guān)系：換算關(guān)系： 1PaS = 10P =103 CP運(yùn)

5、動(dòng)粘度 動(dòng)力粘度與液體密度之比值動(dòng)力粘度與液體密度之比值 運(yùn)動(dòng)粘度公式 = / （m2/S）運(yùn)動(dòng)粘度物理意義無(wú)無(wú)（只是因?yàn)橹皇且驗(yàn)?在流體力學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn)在流體力學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn) 用用代替（代替（/）運(yùn)動(dòng)粘度單位 SI制：制： m2/S CGS制：制： St（斯）、（斯）、 CSt（厘斯）（厘斯） （Cm2/S） （mm2/S）換算關(guān)系：換算關(guān)系：1m2/S = 104St =106 CSt運(yùn)動(dòng)粘度單位說(shuō)明 單位中只有長(zhǎng)度和時(shí)間量綱類似運(yùn)動(dòng)學(xué)量。單位中只有長(zhǎng)度和時(shí)間量綱類似運(yùn)動(dòng)學(xué)量。稱運(yùn)動(dòng)粘度，常用于液壓油牌號(hào)標(biāo)注稱運(yùn)動(dòng)粘度，常用于液壓油牌號(hào)標(biāo)注液壓油牌號(hào)標(biāo)注老牌號(hào)老牌號(hào)20號(hào)液壓油，指這種油在號(hào)液

6、壓油，指這種油在50C 時(shí)的平均運(yùn)動(dòng)粘度為時(shí)的平均運(yùn)動(dòng)粘度為20 cst。新牌號(hào)新牌號(hào)LHL32號(hào)液壓油，指這種油在號(hào)液壓油，指這種油在 40C時(shí)的平均運(yùn)動(dòng)粘度為時(shí)的平均運(yùn)動(dòng)粘度為32cst。相對(duì)粘度相對(duì)粘度0E 、不易直接測(cè)量，只用于理論計(jì)算不易直接測(cè)量，只用于理論計(jì)算 常用相對(duì)粘度常用相對(duì)粘度相對(duì)粘度（條件粘度）恩氏度0E 中國(guó)、德國(guó)、前蘇聯(lián)等用賽氏秒SSU 美國(guó)用雷氏秒R 英國(guó)用巴氏度0B 法國(guó)用 換算關(guān)系恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度之間的換算關(guān)系恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度之間的換算關(guān)系 =（7、310E-6、31/0E）10-6液體的可壓縮性定義液體的可壓縮性定義 液體受壓力作用而發(fā)生體積縮小性質(zhì)。液體

7、受壓力作用而發(fā)生體積縮小性質(zhì)。液體的體積壓縮系數(shù)定義液體的體積壓縮系數(shù)定義定義：定義： 體積為體積為v的液體，當(dāng)壓力增大的液體，當(dāng)壓力增大 p時(shí)，體積減小時(shí)，體積減小v,則液體則液體 在單位壓力變化下體積的相在單位壓力變化下體積的相 對(duì)變化量對(duì)變化量。液體的體積壓縮系數(shù)公式液體的體積壓縮系數(shù)公式 = - v / p v = （5-7）x10-10 m2/N液體的體積壓縮系數(shù)物理意義液體的體積壓縮系數(shù)物理意義 單位壓力所引起液體體積的變化單位壓力所引起液體體積的變化 p v為保證為保證為正值，式中須加負(fù)號(hào)為正值，式中須加負(fù)號(hào)液體的體積彈性模數(shù)定義液體的體積彈性模數(shù)定義液體壓縮系數(shù)的倒數(shù)液體壓縮系

8、數(shù)的倒數(shù)液體的體積彈性模數(shù)公式 k = 1/= - p v /v液體的體積彈性模數(shù)物理意義表示單位體積相對(duì)變化量所需要的壓力增量，也即液體抵抗壓縮能力的大小。 一般認(rèn)為油液不可壓縮（因壓縮性很小），計(jì)算時(shí)?。?k = （1、4-1、9）*109 N/m2 若分析動(dòng)態(tài)特性或p變化很大的高壓系統(tǒng),則必須考慮。液體的其它性質(zhì)液體的其它性質(zhì) 1、粘度和壓力的關(guān)系粘度和壓力的關(guān)系 P，F(xiàn)， 隨隨p而而，壓力較小時(shí)，壓力較小時(shí) 忽略，忽略，32Mpa以上才考慮以上才考慮液體的其它性質(zhì)液體的其它性質(zhì)2、粘度和溫度的關(guān)系 溫度，內(nèi)聚力， 粘度隨溫度變化的關(guān)系叫粘 溫特性，粘度隨溫度的變化 較小，即粘溫特性較好

9、。2、1、2 對(duì)液壓油的要求及選用對(duì)液壓油的要求及選用 對(duì)液壓油的要求對(duì)液壓油的要求 液壓油的選擇液壓油的選擇液壓油的任務(wù)液壓油的任務(wù) 工作介質(zhì)工作介質(zhì)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑 潤(rùn)滑運(yùn)動(dòng)部件潤(rùn)滑運(yùn)動(dòng)部件對(duì)液壓油的要求對(duì)液壓油的要求 （1）合適的粘度和良好的粘溫特性；）合適的粘度和良好的粘溫特性；（2）良好的潤(rùn)滑性；）良好的潤(rùn)滑性；（3）純凈度好，雜質(zhì)少；）純凈度好，雜質(zhì)少；（4）對(duì)系統(tǒng)所用金屬及密封件材）對(duì)系統(tǒng)所用金屬及密封件材 料有料有 良好的相容性。良好的相容性。對(duì)液壓油的要求對(duì)液壓油的要求 （5）對(duì)熱、氧化水解都有良好穩(wěn)定性，使用壽命長(zhǎng)；）對(duì)熱、氧化水解都有良好穩(wěn)定性，

10、使用壽命長(zhǎng)；（6）抗泡沫性、抗乳化性和防銹性好，腐蝕性?。唬┛古菽?、抗乳化性和防銹性好，腐蝕性??；（7）比熱和傳熱系數(shù)大，體積膨脹系數(shù)小，閃點(diǎn)和）比熱和傳熱系數(shù)大，體積膨脹系數(shù)小，閃點(diǎn)和 燃點(diǎn)高，流動(dòng)點(diǎn)和凝固點(diǎn)低。燃點(diǎn)高，流動(dòng)點(diǎn)和凝固點(diǎn)低。 （凝點(diǎn)（凝點(diǎn) 油液完全失去其流動(dòng)性的最高溫度）油液完全失去其流動(dòng)性的最高溫度）（8）對(duì)人體無(wú)害，對(duì)環(huán)境污染小，成本低，）對(duì)人體無(wú)害，對(duì)環(huán)境污染小，成本低， 價(jià)格便宜價(jià)格便宜 總之：粘度是第一位的總之：粘度是第一位的液壓油的選擇液壓油的選擇 1 選擇液壓油品種選擇液壓油品種2 選擇液壓油粘度選擇液壓油粘度液壓油的類型液壓油的類型機(jī)械油機(jī)械油精密機(jī)床液壓油精

11、密機(jī)床液壓油氣輪機(jī)油氣輪機(jī)油變壓器油等變壓器油等 液壓油選擇液壓油選擇首先根據(jù)工作條件首先根據(jù)工作條件 （v、p 、T）和元件類型）和元件類型選擇油液品種，然后根據(jù)粘度選擇牌號(hào)選擇油液品種，然后根據(jù)粘度選擇牌號(hào) 慢速、高壓、高溫：慢速、高壓、高溫：大（以大（以q）通常通常 快速、低壓、低溫：快速、低壓、低溫：?。ㄒ孕。ㄒ訮）2、2 液體靜力學(xué)液體靜力學(xué)研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容：研究液體處于靜止?fàn)顟B(tài)的力：研究液體處于靜止?fàn)顟B(tài)的力 學(xué)規(guī)律和這些規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用。學(xué)規(guī)律和這些規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用。靜止液體指液體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，至于液體整體完全可以象剛體一樣做各種運(yùn)動(dòng)。2、2 液體靜力學(xué)液體靜力學(xué) 2、2、

12、1 液體的靜壓力及特性液體的靜壓力及特性 2、2、2 液體靜力學(xué)基本方程式液體靜力學(xué)基本方程式 2、2、3 壓力的表示方法及單位壓力的表示方法及單位 2、2、4 靜壓傳遞原理靜壓傳遞原理 2、2、5 液體對(duì)固體壁面的作用力液體對(duì)固體壁面的作用力液體的靜壓力及特性液體的靜壓力及特性 質(zhì)量力（重力、慣性力）質(zhì)量力（重力、慣性力） 作用于液體作用于液體 的所有質(zhì)點(diǎn)的所有質(zhì)點(diǎn)作用于液體上的力作用于液體上的力 表面力（法向力、切向力、其它物體或表面力（法向力、切向力、其它物體或 容器對(duì)液體、一部分液體作用容器對(duì)液體、一部分液體作用 于令一部分液體等）于令一部分液體等）作用于作用于 液體的表面液體的表面

13、液體的靜壓力定義液體單位面積上所受的法向力，物理液體單位面積上所受的法向力，物理學(xué)中稱壓強(qiáng)，液壓傳動(dòng)中習(xí)慣稱壓力。學(xué)中稱壓強(qiáng)，液壓傳動(dòng)中習(xí)慣稱壓力。液體靜壓力特性液體靜壓力特性（1）垂直并指向于承壓表面）垂直并指向于承壓表面 液體在靜止?fàn)顟B(tài)下不呈現(xiàn)粘性液體在靜止?fàn)顟B(tài)下不呈現(xiàn)粘性 內(nèi)部不存在切向剪應(yīng)力而只有內(nèi)部不存在切向剪應(yīng)力而只有 法向應(yīng)力法向應(yīng)力（2）各向壓力相等）各向壓力相等 有一向壓力不等，液體就會(huì)流動(dòng)有一向壓力不等，液體就會(huì)流動(dòng) 各向壓力必須相等各向壓力必須相等液體靜力學(xué)基本方程液體靜力學(xué)基本方程例：計(jì)算靜止液體內(nèi)任意點(diǎn)例：計(jì)算靜止液體內(nèi)任意點(diǎn)A處的壓力處的壓力p pdA = p0dA

14、+G = p0dA+ghdA p = p0+gh h GPP0AdA重力作用下靜止液體壓力分布特征重力作用下靜止液體壓力分布特征（1）靜止液體中任一點(diǎn)處的壓力由兩部分）靜止液體中任一點(diǎn)處的壓力由兩部分 液面壓力液面壓力p0 組成組成 pa p = pa p pa p = 0 2、2、4 靜壓傳遞原理靜壓傳遞原理 帕斯卡原理（靜壓傳遞原理帕斯卡原理（靜壓傳遞原理） 液壓系統(tǒng)壓力形成液壓系統(tǒng)壓力形成帕斯卡原理（靜壓傳遞原理）在密閉容器內(nèi)，液體表面的壓力可等值傳遞到液體內(nèi)部所有各點(diǎn)。 根據(jù)帕斯卡原理： p = F/A液壓系統(tǒng)壓力形成液壓系統(tǒng)壓力形成 p = F/A F = 0 p = 0 F p F p 結(jié)論：液壓系統(tǒng)的工作壓力取決于負(fù)載，結(jié)論：液壓系統(tǒng)的工作壓力取決于負(fù)載， 并且并且 隨著負(fù)載的變化而變化。隨著負(fù)載的變化而變化。FA2、2、5 液體對(duì)固體壁面的作用力液體對(duì)固體壁面的作用力 作用在平面上的總作用力作用在平面上的總作用力 作用在曲面上的總作用力作用在曲面上的總作用力 作用在平面上的總