液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)

第二章

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)工作液體

工作液體特性

液壓系統(tǒng)中的工作液體既是傳遞能量和潤滑元件，又是液壓元件的冷卻、防銹和潤滑劑。在工作中產(chǎn)生的磨粒和來自外界的污染物，也要靠工作液體帶走。選用是否合適，直接關(guān)系到系統(tǒng)運動的可靠性、準(zhǔn)確性和靈活性。正確認(rèn)識、選擇、使用工作液體是相當(dāng)重要的。（一）、工作液體的主要物理化學(xué)特性1、黏度液體在外力作用流動（或有流動趨勢）時，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子間的相對運動而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，這種現(xiàn)象叫做液體的粘性。液體只有在流動（或有流動趨勢）時才會呈現(xiàn)出粘性，靜止液體是不呈現(xiàn)粘性的。圖2－1

表示油液粘性大小的指標(biāo)稱為粘度。粘度有絕對粘度和相對粘度兩種，絕對粘度又分動力粘度（μ）和運動粘度（ν）。動力粘度μ

：表征液體在單位速度梯度下流動時液層間單位面積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。是粘度的內(nèi)摩擦系數(shù)?？捎膳ｎD內(nèi)摩擦定律得出，即：

單位Pa·s帕·秒式中—兩層流動液體之間單位面積上的內(nèi)摩擦力；

—兩液層間的相對運動速度；

—相鄰兩液層間的距離。

一、工作液體的特性公式分析：在靜止液體中，速度梯度du/dy=0，所以內(nèi)摩擦力為零，即靜止液體不產(chǎn)生粘性，也就是說液體的靜摩擦力是不存在的。

b)運動粘度ν

是液體動力粘度μ與液體密度ρ的比值，即：

運動粘度的常用單位是mm2/s或者m2/s。在CGS制中，也稱厘斯，其代號是St（斯）或cSt（里斯），1m2/s=104St（斯）=106cSt（厘斯）

就物理意義來說，ν不是一個粘度的量，但習(xí)慣上常用它來標(biāo)志液體粘度，液壓油液的粘度等級是以40℃時運動粘度值（mm2/s）為其粘度等級標(biāo)號，即油的牌號例如，牌號為L—HL22的普通液壓油在40℃時運動粘度的中心值為22mm2/s（L表示潤滑劑類，H表示液壓油，L表示防銹抗氧型）。c)相對粘度

又稱條件粘度，其中有歐洲國家采用的恩氏度（°E），美國采用的塞氏秒（SSU或SUS）和英國采用的雷氏秒（″Re）等等。粘溫特性

工作液體的粘度隨溫度變化的性質(zhì)。當(dāng)油液溫度升高↑時，其粘度下降↓。粘度和溫度是指數(shù)關(guān)系，常用“粘度指數(shù)”（V.I.）表示油液的粘溫特性，V.I.值越高，油液粘度受溫度影響越小，其性能越好。液壓油的粘度指數(shù)一般在90以上。（P8表2-1）e）壓力對粘度的影響

對液壓油來說，壓力增大時，粘度增大，但影響很小，通常將中低壓系統(tǒng)中的壓力變化對油液粘度的影響忽略不計。工作液體的粘性，對減少間隙的泄漏、保證液壓元件的密封性能都起著重要作用。

一、工作液體的特性選擇液壓油時，應(yīng)根據(jù)最低使用溫度選擇比使用溫度低10℃以上流動點的液壓油。2、酸值:

工作液體中有機酸的含量。液壓油中的無機酸（強酸）使液壓元件受到腐蝕，酸值低的油好。但是某些添加劑本身就是有機酸（弱酸），因此有些性能較好的液壓油的酸值反而較高。

機械雜質(zhì)：

雜質(zhì)越多，破壞液壓件表面的油膜，加劇磨損，阻塞油路。例如：金屬屑、砂礫、焊渣、添加劑中的無機鹽等。

3、凝點和傾點（低溫性能指標(biāo)）

凝點：油液冷卻到停止流動時的最高溫度。傾點：液體開始流動的最低溫度。高于凝點2.5℃的溫度叫傾點或流動點。4、閃點

是在規(guī)定的試驗條件下，液體表面上能發(fā)生閃燃的最低溫度。閃燃是液體表面產(chǎn)生足夠的蒸氣與空氣混合形成可燃性氣體時，遇火源產(chǎn)生一閃即燃的現(xiàn)象。

一、工作液體的特性（二）、采掘機械液壓系統(tǒng)對工作液的要求

1、較好的粘度和粘溫特性

2、良好的抗磨性能（即潤滑性能）

3、抗氧化性好

4、良好的防銹（鋼鐵）、防腐蝕性（有色金屬）

5、良好的抗乳化性

6、抗泡沫性能好，空氣釋放性佳

7、良好經(jīng)濟性

8、對人體無害、成本低。二、工作液的類型和合理使用（一）、工作液體的分類

普通液壓油抗磨液壓油礦油型低溫液壓油高粘度指數(shù)液壓油航空液壓液工作液體水—乙二醇液壓液合成型磷酸脂液壓油難燃型油包水乳化液W/O

乳化型水包油乳化液O/W進口：美孚、殼牌、加德士（Caltex）、嘉實多國產(chǎn)：長城、昆侖、

知名液壓油品牌選用高品質(zhì)基礎(chǔ)油，與能夠中和工作中產(chǎn)生的腐蝕性物質(zhì)的超穩(wěn)定添加劑調(diào)制而成。在嚴(yán)苛的工作條件下提供高水平的抗磨與油膜強度保護。也可使用于非抗磨要示的潤滑系統(tǒng)。不要與其他油品混用，不同類型的油也不要混用。L-HM

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和HF-2是一個意思，只是一個是江浙滬版本還有一個是粵地區(qū)的版本功能：傳遞能量、散熱、 潤滑、抑制腐蝕。理念：礦油型液壓油是液壓傳動的主要工作液體，它以機械油為原料，經(jīng)精煉后根據(jù)需要加進適當(dāng)?shù)奶砑觿┒?。因此潤滑性好，但抗燃性差。二、工作液的類型和合理使用（二）、幾種常用的國產(chǎn)工作液體

1、普通液壓油：主要用于壓力小于8MPa的中低壓機 床液壓系統(tǒng)和壓力為8～16MPa的高 壓設(shè)備。

2、抗磨液壓油：加入抗磨劑和降凝劑。N32，N46， N68，N100，N150。適用于高壓系 統(tǒng)，擴大了環(huán)境溫度的適用范圍，采 煤機、掘進機的液壓系統(tǒng)。

3、水包油型乳化液：M-4，M-10，MDT，ZM-1。不 燃廉價，粘溫性好，用于液壓支架 和單體液壓支柱。

4、低溫液壓油：N15，N32，N46，N68，N46D（三）、工作液體的合理選擇和使用

首先確定工作液體類型（易燃-難燃；低溫-高溫；清潔-污染）液壓油在選用時最主要的依據(jù)就是粘度。粘度低，泄漏量增大，系統(tǒng)容積效率下降。粘度高，油液流動時阻力增大，功率損失增大，油溫上升，液壓泵吸油困難，出現(xiàn)噪音等。

二、工作液的類型和合理使用

總之，選擇液壓油時一是考慮液壓油的品種，二是考慮液壓油的粘度。（三）、工作液體的合理選擇和使用

選擇

首先考慮其粘度是否滿足要求，選擇合適的粘度和粘溫性能。一般液壓傳動工作液的最低粘度為15cSt。同時兼顧其它方面。選擇時應(yīng)考慮如下因素：

（1）液壓泵的類型：液壓泵對液壓油的性能最為敏感， 液壓泵的類型及要求來選液壓油的粘 度。表2-4（2）液壓系統(tǒng)的工作壓力：工作壓力較高的液壓系統(tǒng)選用 粘度大的液壓油，以減少系統(tǒng)的 泄露；反之。（3）運動速度：執(zhí)行元件速度↑，油液功率損失↑，選用 粘度↓液壓油。（4）環(huán)境溫度：溫度↑，粘度↑。45℃左右油液開始變質(zhì)。 表2-5（5）防污染的要求：固體污物、水分、空氣（6）綜合經(jīng)濟性

污染的危害（a）固體顆粒和膠狀生成物堵塞過濾器，使液壓泵吸油不暢，運轉(zhuǎn)困難，產(chǎn)生噪聲。（b）微小固體顆粒會加速有相對滑動零件表面的磨損，使液壓元件不能正常工作。（c）水分和空氣的混入會降低液壓油液的潤滑性，并加速其氧化變質(zhì)。污染原因（a）殘留物的污染（b）侵入物的污染（空氣中的塵埃）（c）生成物的污染（三)、工作液體的合理選擇和使用使用定期檢查：黏度