液壓與氣動(dòng)技術(shù) 課件 液體粘度-

液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)

目錄CONTENTS12液壓油的參數(shù)液壓油的選用液壓油的參數(shù)011液壓油的特性1.1.1液壓油的物理特性1、密度ρρ=m/V[kg/m3]

一般礦物油的密度為850~950kg/m32、液體的可壓縮性當(dāng)液體受壓力作用下體積減小的特性稱為液體的可壓縮性。體積壓縮系數(shù)

體積彈性模量K=1/β[N/m2]

V-——壓力變化前的液體體積；dP——壓力的變化量（N/m2）dV——在壓力變化dP時(shí)液體體積的變化量m3；液壓油的體積彈性模量和溫度、壓力以及含在油液中的空氣有關(guān)。一般在分析時(shí)取β=700--1000MPa。封閉在容器內(nèi)的液體在外力作用下的情況極像一個(gè)彈簧（稱為液壓彈簧）：外力增大，體積減小；外力減小，體積增大。液體的可壓縮性很小，在一般情況下當(dāng)液壓系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下工作時(shí)可以不考慮可壓縮的影響。但在高壓下或受壓體積較大以及對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析時(shí)，就需要考慮液體可壓縮性的影響。1液壓油的特性2、黏性定義：液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，由于液體分子間的內(nèi)聚力而產(chǎn)生一種阻礙液體分子之間進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力，液體的這種產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)稱為液體的黏性。存在的條件：黏性表征了流體抵抗剪切變形的能力。處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的流體不存在變形的抵抗，只有當(dāng)運(yùn)動(dòng)流體流層間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，黏性才表現(xiàn)出來。剪切變形內(nèi)摩擦力1液壓油的特性黏性所起的作用為阻滯流體內(nèi)部的相互滑動(dòng)，在任何情況下它都只能延緩滑動(dòng)的過程而不能消除這種滑動(dòng)。黏度的重要性：黏性的大小可用黏度來衡量，黏度是選擇液壓用流體的主要指標(biāo)，是影響流動(dòng)流體的重要物理性質(zhì)。1液壓油的特性

當(dāng)液體流動(dòng)時(shí)，由于液體與固體壁面的附著力及流體本身的黏性使流體內(nèi)各處的速度大小不等，以流體沿如圖2-1所示的平行平板間的流動(dòng)情況為例。設(shè)上平板以速度u0向右運(yùn)動(dòng)，下平板固定不動(dòng)。緊貼于上平板上的流體粘附于上平板上，其速度與上平板相同。緊貼于下平板上的流體粘附于下平板圖2-1液體黏性示意圖上，其速度為零。中間流體的速度按線性分布。我們把這種流動(dòng)看成是許多無限薄的流體層在運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)較快的流體層在運(yùn)動(dòng)較慢的流體層上滑過時(shí)，兩層間由于黏性就產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的作用。1液壓油的特性

根據(jù)實(shí)際測(cè)定的數(shù)據(jù)所知，流體層間的內(nèi)摩擦力F與流體層的接觸面積A及流體層的相對(duì)流速du成正比，而與此二流體層間的距離dy成反比，即：以τ=F/A表示切應(yīng)力，則有：

式中：μ為衡量流體黏性的比例系數(shù)，稱為絕對(duì)黏度或動(dòng)力黏度；表示流體層間速度差異的程度，稱為速度梯度。1液壓油的特性速度梯度：流體在兩界面之間流動(dòng)時(shí)，由于材料之間摩擦力的存在，使流體內(nèi)部與流體和界面接觸處的流動(dòng)速度發(fā)生差別，產(chǎn)生一個(gè)漸變的速度場(chǎng)，稱為速度梯度，或稱切速率、剪切速率。1液壓油的特性速度梯度：流體在兩界面之間流動(dòng)時(shí)，由于材料之間摩擦力的存在，使流體內(nèi)部與流體和界面接觸處的流動(dòng)速度發(fā)生差別，產(chǎn)生一個(gè)漸變的速度場(chǎng)，稱為速度梯度，或稱切速率、剪切速率。

上式是液體內(nèi)摩擦定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。當(dāng)速度梯度變化時(shí)，μ為不變常數(shù)的流體稱為牛頓流體，μ為變數(shù)的流體稱為非牛頓流體。除高黏性或含有大量特種添加劑的液體外，一般的液壓用流體均可看作是牛頓流體。1液壓油的特性黏度的分類：絕對(duì)黏度μ運(yùn)動(dòng)黏度ν相對(duì)黏度°Et黏度1液壓油的特性(1)絕對(duì)黏度μ。絕對(duì)黏度又稱動(dòng)力黏度，它直接表示流體的黏性即內(nèi)摩擦力的大小。動(dòng)力黏度μ在物理意義上講，是當(dāng)速度梯度du/dy=1時(shí)，單位面積上的內(nèi)摩擦力的大小，即：

動(dòng)力黏度的國際(SI)計(jì)量單位為牛頓·秒/米2，符號(hào)為N·s/m2，或?yàn)榕痢っ?，符?hào)為Pa·s。1液壓油的特性(2)運(yùn)動(dòng)黏度ν。運(yùn)動(dòng)黏度是絕對(duì)黏度μ與密度ρ的比值：在理論分析和計(jì)算中常常碰到絕對(duì)黏度與密度的比值，為方便起見才采用運(yùn)動(dòng)黏度這個(gè)單位來代替μ/ρ。它之所以被稱為運(yùn)動(dòng)黏度，是因?yàn)樵谒牧烤V中只有運(yùn)動(dòng)學(xué)的要素長度和時(shí)間因次的緣故。機(jī)械油的牌號(hào)上所標(biāo)明的號(hào)數(shù)就是表明以厘斯為單位的，在溫度50℃時(shí)運(yùn)動(dòng)黏度ν的平均值。從機(jī)械油的牌號(hào)即可知道該油的運(yùn)動(dòng)黏度。動(dòng)力黏度和運(yùn)動(dòng)黏度是理論分析和推導(dǎo)中經(jīng)常使用的黏度單位。它們都難以直接測(cè)量，因此，工程上采用另一種可用儀器直接測(cè)量的黏度單位，即相對(duì)黏度。ν=μ/ρ例如20號(hào)油說明該油的運(yùn)動(dòng)黏度約為水的運(yùn)動(dòng)黏度的20倍，30號(hào)油的運(yùn)動(dòng)黏度約為水的運(yùn)動(dòng)黏度的30倍，如此類推。

1液壓油的特性(3)相對(duì)黏度°Et（條件黏度）相對(duì)黏度是以相對(duì)于蒸餾水的黏性的大小來表示該液體的黏性的。恩氏黏度的測(cè)定方法如下：測(cè)定200cm3某一溫度的被測(cè)液體在自重作用下流過直徑2.8mm小孔所需的時(shí)間t1，然后測(cè)出同體積的蒸餾水在20℃時(shí)流過同一孔所需時(shí)間t2(t2=50～52s)，t1與t2的比值即為流體的恩氏黏度值。恩氏黏度用符號(hào)°E表示。被測(cè)液體溫度t℃時(shí)的恩氏黏度用符號(hào)°Et表示。

°Et=t1/t2

1液壓油的特性

液壓油黏度對(duì)溫度的變化是十分敏感的，當(dāng)溫度升高時(shí)，其分子之間的內(nèi)聚力減小，黏度就隨之降低。不同種類的液壓油，它的黏度隨溫度變化的規(guī)律也不同。我國常用黏溫圖表示油液黏度隨溫度變化的關(guān)系。溫度對(duì)黏度的影響對(duì)于一般常用的液壓油，當(dāng)運(yùn)動(dòng)黏度不超過76mm2/s，溫度在30～150℃范圍內(nèi)時(shí)，可用下述近似公式計(jì)算其溫度為t℃的運(yùn)動(dòng)黏度：

黏溫指數(shù)n隨油的黏度而變化。νt為溫度在t℃時(shí)油的運(yùn)動(dòng)黏度；ν40為溫度為40℃時(shí)油的運(yùn)動(dòng)黏度；n為黏溫指數(shù)。

黏度指數(shù)1液壓油的特性1液壓油的特性在一般情況下，壓力對(duì)黏度的影響比較小，在工程中當(dāng)壓力低于5MPa時(shí)，黏度值的變化很小，可以不考慮。當(dāng)液體所受的壓力加大時(shí)，分子之間的距離縮小，內(nèi)聚力增大，其黏度也隨之增大。因此，在壓力很高以及壓力變化很大的情況下，黏度值的變化就不能忽視。壓力對(duì)黏度的影響1液壓油的特性黏度指數(shù)黏度指數(shù)是度量油液黏度隨溫度變化程度的參數(shù)，黏度指數(shù)越高，則說明油溫升高對(duì)黏度的影響越小，石油基液壓油的黏度指數(shù)在95和105之間。而聚乙二醇的黏度指數(shù)則在160～200范圍內(nèi)。注意黏度指數(shù)與黏溫指數(shù)的差別

液壓油的選用022液壓油的選用液壓介質(zhì)的種類

液壓傳動(dòng)介質(zhì)按照GB/T7631.2-87（等效采用ISO6743/4）進(jìn)行分類，主要有石油基液壓油和難燃液壓液兩大類。

又稱為礦物類液壓油2液壓油的選用礦物油把通過物理蒸餾方法從石油中提煉出的基礎(chǔ)油稱為礦物油，加工流程是在原油提煉過程中，在分餾出有用的輕物質(zhì)后，殘留的塔底油再經(jīng)提煉而成（稱為老三套（溶劑精制、酮苯脫蠟、白土補(bǔ)充精制））。其主要兩個(gè)步驟是溶劑精制去除芳烴等非理想組分和溶劑脫蠟以保證基礎(chǔ)油的低溫流動(dòng)性。生產(chǎn)過程基本以物理過程為主，不改變烴類結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)的基礎(chǔ)油取決于原料中理想組分的含量與性質(zhì)；礦物油在提煉過程中因無法將所含的雜質(zhì)清除干凈，因此流動(dòng)點(diǎn)較高，不適合寒帶作業(yè)使用；因此，礦物油類基礎(chǔ)油在性質(zhì)上受到一定限制。

2液壓油的選用

普通液壓油專用液壓油1、石油基液壓油抗磨液壓油高黏度指數(shù)液壓油

石油基液壓油是以石油的精煉物為基礎(chǔ)，加入抗氧化或抗磨劑等混合而成的液壓油，不同性能、不同品種、不同精度則加入不同的添加劑。合成液壓油——磷酸酯液壓油2、難燃液壓油水——乙二醇液壓油

含水液壓油油包水乳化液乳化液水包油乳化油2液壓油的選用1、石油基液壓油

（1）L-HL液壓油（又名普通液壓油）：采用精制礦物油作基礎(chǔ)油，加入抗氧化、抗腐、抗泡沫、防銹等添加劑調(diào)合而成，是當(dāng)前我國供需量最大的主品種，用于一般液壓系統(tǒng)，但只適于0℃以上的工作環(huán)境。其牌號(hào)有：HL－32、HL－46、HL－68。在其代號(hào)L-HL中，L代表潤滑劑類，H代表液壓油，L代表防銹、抗氧化型，最后的數(shù)字代表運(yùn)動(dòng)黏度。

2液壓油的選用

（2）L-HM液壓油（抗磨液壓油，M代表抗磨型）：其基礎(chǔ)油與普通液壓油同，加有極壓抗磨劑，以減少液壓件的磨損。適用于-15℃以上的高壓、高速工程機(jī)械和車輛液壓系統(tǒng)。

其牌號(hào)有：HM－32、HM－46、HM－68、HM－I00、HM－150

（3）L-HG液壓油（又名液壓一導(dǎo)軌油）：除普通液壓油所具有的全部添加劑外，還加有油性劑，用于導(dǎo)軌潤滑時(shí)有良好的防爬性能。適用于機(jī)床液壓和導(dǎo)軌潤滑合用的系統(tǒng)。2液壓油的選用

（4）L-HV液壓油（又名低溫液壓油、稠化液壓油、高黏度指數(shù)液壓油）：用深度脫蠟的精制礦物油，加抗氧、抗腐、抗磨、抗泡、防銹、降凝和增黏等添加劑調(diào)合而成。其黏溫特性好，有較好的潤滑性，以保證不發(fā)生低速爬行和低速不穩(wěn)定現(xiàn)象。適用于低溫地區(qū)的戶外高壓系統(tǒng)及數(shù)控精密機(jī)床液壓系統(tǒng)。

（5）其它專用液壓油：如航空液壓油（紅油）、炮用液壓油、艦用液壓油等。

在金屬摩擦表面形成牢固油膜的能力2液壓油的選用2、難燃液壓液

難燃液壓液分為合成型、油水乳化型和高水基型三大類。

（1）合成型抗燃工作液

①水一乙二醇液（L-HFC液壓液）：這種液體含有35％～55％的水，其余為乙二醇及各種添加劑（增稠劑、抗磨劑、抗腐蝕劑等）。其優(yōu)點(diǎn)是凝點(diǎn)低（－50℃），有一定的黏性，而且黏度指數(shù)高，抗燃。適用于要求防火的液壓系統(tǒng)。其缺點(diǎn)是價(jià)格高，潤滑性差，只能用于中等壓力（20Mpa以下）。這種液體密度大，所以吸入困難。C2H6O2HO-CH2-CH2-OH2液壓油的選用

水一乙二醇液能使許多普通油漆和涂料軟化或脫離，可換用環(huán)氧樹脂或乙烯基涂料。②磷酸酯液（L-HFDR液壓液）

這種液體的優(yōu)點(diǎn)是，使用的溫度范圍寬（-54～135℃），抗燃性好，抗氧化安定性和潤滑性都很好。允許使用現(xiàn)有元件在高壓下工作。

其缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴（為液壓油的5～8倍）；有毒性；與多種密封材料（如丁氰橡膠）的相容性很差，而與丁基膠、乙丙膠、氟橡膠、硅橡膠、聚四氟乙烯等均可相容。2液壓油的選用

（2）油水乳化型抗燃工作液（L-HFB、L-HFAE液壓液）

油水乳化液是指互不相溶的油和水，使其中的一種液體以極小的液滴均勻地分散在另一種液體中所形成的抗燃液體。分水包油乳化液和油包水乳化液兩大類。

（3）高水基型抗燃工作液（L-HFAS液壓液）

這種工作液不是油水乳化液。其主體為水，占95％，其余5％為各種添加劑（抗磨劑、防銹劑、抗腐劑、乳化劑、抗泡劑、極壓劑、增黏劑等）。其優(yōu)點(diǎn)是成本低，抗燃性好，不污染環(huán)境。其缺點(diǎn)是黏度低，潤滑性差。2液壓油的選用

液壓油的選擇適宜的黏度和良好的黏溫性能。一般液壓系統(tǒng)所用的液壓油其黏度范圍為：ν=11.5×10-6～35.3×10-6m2/s(2～5°E50)壓縮性好，響應(yīng)性能好液壓油應(yīng)具有良好的潤滑性能良好的化學(xué)穩(wěn)定性對(duì)金屬、密封材料及橡膠軟管等有良好的相容性比熱、熱傳導(dǎo)率大，熱膨脹系數(shù)小對(duì)液壓油的要求：對(duì)密封材料、涂料等非金屬材料的化學(xué)作用程度，如不起作用或很少起作用則相容性好

單位質(zhì)量的物質(zhì)作單位溫度變化時(shí)所需要的熱量

2液壓油的選用油液純凈，含雜質(zhì)量少抗泡沫性好，抗乳化性好流動(dòng)點(diǎn)和凝固點(diǎn)低，閃點(diǎn)和燃點(diǎn)高明火能使油面上油蒸氣內(nèi)燃，但油本身不燃燒的溫度液壓油的選用方法使油液能自行燃燒的溫度2液壓油的選用潤滑油基礎(chǔ)油經(jīng)過精制后仍會(huì)殘存少量極性物質(zhì)，且隨著潤滑油使用各種各樣的添加劑來滿足各種機(jī)械設(shè)備的高性能要求，便會(huì)在循環(huán)潤滑系統(tǒng)中，產(chǎn)生發(fā)泡現(xiàn)象，不但影響潤滑油的泵送，也破壞了油膜強(qiáng)度和穩(wěn)定性，造成不應(yīng)有的磨損事故，或使機(jī)器無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，諸如斷油、氣阻、燒結(jié)等現(xiàn)象便會(huì)不斷發(fā)生。泡沫的影響：2液壓油的選用液壓油的選用方法液壓油液的選用原則

選擇液壓油時(shí)，首先考慮其黏度是否滿足要求，同時(shí)兼顧其它方面。選擇時(shí)應(yīng)考慮如下因素：（1）液壓泵的類型（2）液壓系統(tǒng)的工作壓力（3）運(yùn)動(dòng)速度（4）環(huán)境溫度（5）防污染的要求（6）綜合經(jīng)濟(jì)性2液壓油的選用選用液壓油時(shí)，可根據(jù)液壓元件生產(chǎn)廠樣本和說明書所推薦的品種號(hào)數(shù)來選用液壓油，或者根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力、工作溫度、液壓元件種類及經(jīng)濟(jì)性等因素全面考慮，一般是先確定適用的黏度范圍，再選擇合適的液壓油品種。同時(shí)還要考慮液壓系統(tǒng)工作條件的特殊要求，如在寒冷地區(qū)工作的系統(tǒng)則要求油的黏度指數(shù)高、低溫流動(dòng)性好、凝固點(diǎn)低；伺服系統(tǒng)則要求油質(zhì)純、壓縮性??；高壓系統(tǒng)則要求油液抗磨性好。2液壓油的選用在選用液壓油時(shí)，黏度是一個(gè)重要的參數(shù)。黏度的高低將影響運(yùn)動(dòng)部件的潤滑、縫隙的泄漏以及流動(dòng)時(shí)的壓力損失、系統(tǒng)的發(fā)熱溫升等。所以，在環(huán)境溫度較高，工作壓力高或運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)，為減少泄漏，應(yīng)選用黏度較高的液壓油，否則相反。液壓油的牌號(hào)(即數(shù)字)表示在40℃下油液運(yùn)動(dòng)黏度的平均值(單位為cSt)。原名內(nèi)為過去的牌號(hào)，其中的數(shù)字表示在50℃時(shí)油液運(yùn)動(dòng)黏度的平均值。但是總的來說，應(yīng)盡量選用較好的液壓油。2液壓油的選用使用液壓油的注意事項(xiàng)保持液壓油清潔防止空氣進(jìn)入液壓油定期檢查油液質(zhì)量和液面高度控制溫升看嗅搖摸識(shí)別油品品種的簡易方法2液壓油的選用1.液壓油被污染的原因：液壓系統(tǒng)的管道及液壓元件內(nèi)的污垢在系統(tǒng)使用前沖洗時(shí)未被洗干凈，在液壓系統(tǒng)工作時(shí)，這些污垢就進(jìn)入到液壓油里；外界的灰塵、砂粒等，在液壓系統(tǒng)工作過程中通過往復(fù)伸縮的活塞桿，流回