液壓傳動(dòng)第講g

1、第二章 液壓油和液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)2、1 液壓油的性質(zhì)和選用 2、2 液體靜力學(xué)1目的任務(wù) 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)式和結(jié)論2重點(diǎn)難點(diǎn) 液壓油的粘性和粘度 粘溫特性 靜壓特性 壓力形成靜力學(xué)基本方程3液壓油2、1、1 液壓油的物理性質(zhì)2、1、2 對(duì)液壓油的要求及選用42、1、1 液壓油的物理性質(zhì) 一 液體的密度 二 液體的粘性 三 液體的可壓縮四 其他性質(zhì)5液體的密度密度單位體積液體的質(zhì)量 =m/v kg/m3 密度隨著溫度或壓力的變化而變化，但變化不大，通常忽略，一般取=900kg/m 3的大小。6粘性的物理本質(zhì) 液體在外力作用下流動(dòng)時(shí),由于液體分子

2、間的內(nèi)聚力和液體分子與壁面間的附著力,導(dǎo)致液體分子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力，,這種特性稱(chēng)為粘性. 或: 流動(dòng)液體流層之間產(chǎn)生內(nèi)部摩擦阻力的性質(zhì). 7粘性的物理本質(zhì)內(nèi)摩擦力表達(dá)式 F = A du/dy 液體靜止時(shí),du/dy = 0 靜止液體不呈現(xiàn)粘性演示8牛頓液體內(nèi)摩擦定律液層間的內(nèi)摩擦力與液層接觸面積及液層之間的速度成正比，與液層間的距離成反比，即9粘 度 衡量粘性大小的物理量10粘度 動(dòng)力粘度 運(yùn)動(dòng)粘度 相對(duì)粘度0E 11動(dòng)力粘度公式: =F/A=du/dy（N/m2） =dy/du （Ns/m2）12動(dòng)力粘度物理意義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。13動(dòng)力粘

3、度單位 國(guó)際單位（SI制）中： 帕秒（PaS）或牛頓秒/米2（NS/m2）；以前沿用單位（CGS制）中： 泊（P）或厘泊（CP） 達(dá)因秒/厘米2dynS/cm2）換算關(guān)系： 1PaS = 10P =103 CP14運(yùn)動(dòng)粘度 動(dòng)力粘度與液體密度之比值 15運(yùn)動(dòng)粘度公式 = / （m2/S）16運(yùn)動(dòng)粘度物理意義無(wú)（只是因?yàn)?在流體力學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn) 用代替（/）17運(yùn)動(dòng)粘度單位 SI制： m2/S CGS制： St（斯）、 CSt（厘斯） （Cm2/S） （mm2/S）換算關(guān)系：1m2/S = 104St =106 CSt18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(lèi)似運(yùn)動(dòng)學(xué)量。稱(chēng)運(yùn)動(dòng)粘度，常用于液

4、壓油牌號(hào)標(biāo)注19液壓油牌號(hào)標(biāo)注老牌號(hào)20號(hào)液壓油，指這種油在50C 時(shí)的平均運(yùn)動(dòng)粘度為20 cst。新牌號(hào)LHL32號(hào)液壓油，指這種油在 40C時(shí)的平均運(yùn)動(dòng)粘度為32cst。20相對(duì)粘度0E 、不易直接測(cè)量，只用于理論計(jì)算 常用相對(duì)粘度21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 22換算關(guān)系恩氏粘度：它表示200mL被測(cè)液體在tC時(shí)，通過(guò)恩氏粘度計(jì)小孔（=2.8mm）流出所需的時(shí)間t1，與同體積20C的蒸餾水通過(guò)同樣小孔流出所需時(shí)間t2之比值工業(yè)上常用20C、50C和100C作為測(cè)定恩式粘度的標(biāo)準(zhǔn)溫度，分別以20、50、10

5、0表示恩式粘度與運(yùn)動(dòng)粘度（mm2/s）的換算關(guān)系： 動(dòng)畫(huà)23粘溫特性定義：粘度隨溫度變化的特性 圖23 幾種國(guó)產(chǎn)油液粘溫圖24粘度指數(shù)（VI） 粘度指數(shù)越高，液體的粘溫特性越好， 液壓油的粘度指數(shù)一般高于90。 當(dāng)壓力在30兆帕以下時(shí)，粘度隨壓力變化不大，當(dāng)壓力在5兆帕以下時(shí)，壓力對(duì)粘度的影響可以忽略不計(jì)。25如圖所示有兩個(gè)同心圓筒，內(nèi)筒外徑100mm，內(nèi)筒外壁與外筒內(nèi)孔在徑向上的間隙為0.05mm，筒長(zhǎng)200mm。間隙內(nèi)充滿(mǎn)某種粘度的液體。當(dāng)外筒不轉(zhuǎn)，內(nèi)筒以每分鐘120轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，側(cè)得需扭矩1.44Nm（不計(jì)軸承上的摩擦扭矩）。已知液體密度為900kg/m3，求液體的動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和

6、恩氏粘度。 例題26補(bǔ)充作業(yè) 圖示一直徑為200mm的圓盤(pán)，與固定端面間的間隙為0.02mm。其間充滿(mǎn)潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度為310-5m2/s,密度為900kg/m3。轉(zhuǎn)盤(pán)以每分鐘1500轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)，求驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)所需扭矩。 27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)。 壓力低于18兆帕和研究系統(tǒng)靜態(tài)特性時(shí)，可以忽略不計(jì)。28液體的體積壓縮系數(shù)定義定義： 體積為v的液體，當(dāng)壓力增大 p時(shí)，體積減小v,則液體 在單位壓力變化下體積的相 對(duì)變化量。29液體的體積壓縮系數(shù)公式 = v / (p v) 式中 V：液體加壓前的體積（m3）； V：加壓后液體體積變化量（m3）； p：液體壓力

7、變化量（N/ m2）； = （57）1010 m2/N30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 p v為保證為正值，式中須加負(fù)號(hào)31液體的體積彈性模數(shù)定義液體壓縮系數(shù)的倒數(shù)32液體的體積彈性模數(shù)公式 k = 1/= - p v /v33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?。?jì)算時(shí)?。?k = （1.41.9）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。342、1、2 對(duì)液壓油的要求及選用 對(duì)液壓油的要求 液壓油的選擇35液壓油的任務(wù) 工作介質(zhì)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力

8、 潤(rùn)滑劑 潤(rùn)滑運(yùn)動(dòng)部件36對(duì)液壓油的要求 （1）合適的粘度和良好的粘溫特性；（2）良好的潤(rùn)滑性；（3）純凈度好，雜質(zhì)少；（4）對(duì)系統(tǒng)所用金屬及密封件材 料有 良好的相容性。37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)；（6）抗泡沫性、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 燃點(diǎn)高，流動(dòng)點(diǎn)和凝固點(diǎn)低。 （凝點(diǎn) 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， 價(jià)格便宜。總之：粘度是第一位的。38液壓油的選擇 選擇液壓油品種2 選擇液壓油粘度39液壓油的類(lèi)型礦油型（機(jī)械油、精密機(jī)床液壓油、汽輪機(jī)油、 變壓器油等）

9、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）40液壓油選擇首先根據(jù)工作條件 （v、p 、T）和元件類(lèi)型選擇油液品種，然后根據(jù)粘度選擇牌號(hào) 慢速、高壓、高溫：大（以q）通常 快速、低壓、低溫：?。ㄒ訮）41飛機(jī)常用液壓油42飛機(jī)液壓油的使用432、2 液體靜力學(xué)研究?jī)?nèi)容：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。44靜止液體指液體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間沒(méi)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)。452、2 液體靜力學(xué) 2、2、1 液體的靜壓力及特性 2、2、2 液體靜力學(xué)基本方程式 2、2、3 壓力的表示方法及單位 2、2、4 靜壓傳遞原理 2、2、5 液體對(duì)

10、固體壁面的作用力46液體的靜壓力及特性 質(zhì)量力（重力、慣性力） 作用于液體 的所有質(zhì)點(diǎn) 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 于另一部分液體等）作用于 液體的表面 作用于液體上的力47液體的靜壓力定義液體單位面積上所受的法向力，物理學(xué)中稱(chēng)壓強(qiáng)，液壓傳動(dòng)中習(xí)慣稱(chēng)壓力。48液體靜壓力特性（1）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 內(nèi)部不存在切向剪應(yīng)力而只有 法向應(yīng)力（2）各向壓力相等 有一向壓力不等，液體就會(huì)流動(dòng) 各向壓力必須相等49液體靜力學(xué)基本方程例：計(jì)算靜止液體內(nèi)任意點(diǎn)A處的壓力p pdA = p0dA+G = p0dA+ghdA p = p0+gh h

11、GPP0AdA50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 液面壓力p0 組成 液體自重所形成的壓力gh（2) 靜止液體內(nèi)壓力沿液深呈線(xiàn)性規(guī)律分布（3) 離液面深度相同處各點(diǎn)的壓力均相等， 壓力相等的點(diǎn)組成的面叫等壓面.512、2、3 壓力的表示方法及單位測(cè)壓兩基準(zhǔn)關(guān)系52測(cè)壓兩基準(zhǔn)絕對(duì)壓力以絕對(duì)零壓為基準(zhǔn)所測(cè)相對(duì)壓力*以大氣壓力為基 準(zhǔn)所測(cè)53關(guān)系 絕對(duì)壓力 = 大氣壓力 + 相對(duì)壓力 或 相對(duì)壓力（表壓）= 絕對(duì)壓力 大氣壓力 注 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中所測(cè)壓力均為相對(duì)壓力即表壓力 真空度 = 大氣壓力 絕對(duì)壓力 關(guān)系圖54壓力的單位壓力單位：帕斯卡，簡(jiǎn)稱(chēng)帕（Pa）。1

12、Pa1N/m2 1MPa=106Pa1工程大氣壓at1kg/cm2 9.8104N/m21bar=105N/m21mH2O=9.8 103N/m21mmHg=1.33 102N/m21標(biāo)準(zhǔn)大氣壓atm1.01325 105N/m2552、2、4 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56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/A57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， 并且 隨著負(fù)載的變化而變化。FA582、2、5 液體對(duì)固體壁面的作用力 作用在平面上的總作用力 作用在曲面上的總作用力 59作用在平面上