液壓與氣動02液壓傳動基礎知識

第二章液壓傳動基礎知識第一節(jié)液壓油液壓油的用途和種類1.1液壓油的主要性質1.2對液壓油的基本要求和選擇1.3液壓油的管理和使用1.41.1液壓油的用途和種類

1.1.1液壓油的用途

（1）傳遞運動與動力。（2）潤滑。（3）密封。（4）冷卻。返回類型名稱ISO代號特性和用途礦油型普通液壓油L-HL精制礦油加添加劑，提高抗氧化和防銹性能，適用于室內一般設備的中低壓系統(tǒng)抗磨液壓油L-HML-HL油加添加劑，改善抗磨性能，適用于工程機械、車輛液壓系統(tǒng)低溫液壓油L-HVL-HM油加添加劑，改善黏溫特性，可用于環(huán)境溫度在-20~-40℃的高壓系統(tǒng)高黏度指數液壓油L-HRL-HL油加添加劑，改善黏溫特性，VI值達175以上，適用于對黏溫特性有特殊要求的低壓系統(tǒng)，如數控機床液壓系統(tǒng)液壓導軌油L-HGL-HM油加添加劑，改善黏一滑性能，適用于機床中液壓和導軌潤滑合用的系統(tǒng)全損耗系統(tǒng)用油L-AN淺度精制礦油，抗氧化性、抗泡沫性較差，主要用于機械潤滑，可作液壓代用油，用于要求不高的低壓系統(tǒng)汽輪機油L-TSA深度精制礦油加添加劑，改善抗氧化、抗泡沫等性能，為汽輪機專用油，可作液壓代用油，用于一般液壓系統(tǒng)表1-1液壓油的主要品種及其特性和用途

返回乳化型水包油乳化液L-HFA又稱高水基液，特點是難燃、黏溫特性好，有一定的防銹能力，潤滑性差，易泄漏。適用于有抗燃要求，油液用量大且泄漏嚴重的系統(tǒng)油包水乳化液L-HFB既具有礦油型液壓油的抗磨、防銹性能，又具有抗燃性，適用于有抗燃要求的中壓系統(tǒng)合成型

水-乙二醇液L-HFC難燃，黏溫特性和抗蝕性好，能在-30℃～60℃溫度下使用，適用于有抗燃要求的中低壓系統(tǒng)磷酸酯液L-HFDR難燃，潤滑抗磨性能和抗氧化性能良好，能在-54℃～135℃溫度范圍內使用，缺點是有毒。適用于有抗燃要求的高壓精密液壓系統(tǒng)表1-1液壓油的主要品種及其特性和用途（續(xù)）

返回1.2液壓油的主要性質

1.2.1密度

單位體積液體的質量稱為該液體的密度，即

1.2.2可壓縮性

液體受壓力作用而發(fā)生體積減小的性質稱為液體的可壓縮性。

返回1.2.3粘性

1.粘性的物理性質液體在外力作用下流動時，分子間的內聚力要阻止分子間的相對運動，因而產生一種內摩擦力，這一特性稱為液體的粘性。

2.粘度（1）動力粘度物理意義：液體在單位速度梯度下流動時，接觸液層間單位面積上的內摩擦力。

返回

（2）運動粘度在相同溫度下，液體的動力粘度和它的密度的比值稱為運動粘度。

（3）相對粘度相對粘度又稱條件粘度我國采用恩氏粘度，恩氏粘度用恩氏粘度計測定。用符號°E表示。（4）恩氏粘度與運動粘度之間換算根據公式（1－6）和（1－7）返回3.粘度和溫度的關系液壓油粘度對溫度的變化十分敏感。液壓油的粘度隨溫度變化的性質，稱為粘溫特性。幾種國產油的粘溫特性曲線見圖1－2。

4.粘度和壓力的關系液體所受的壓力增大時，其分子間的距離減小，內聚力增大，黏度亦隨之增大。但對于一般的液壓系統(tǒng)，當壓力32MPa以下時，壓力對黏度的影響不大，可以忽略不計。

1.2.4其它性質（略）返回1.3對液壓油的基本要求和選擇

1.3.1對液壓油的基本要求（1）合適的粘度和良好的粘溫特性。（2）潤滑性能好，腐蝕性小，抗銹性好。（3）質地純凈，雜質少。（4）對金屬和密封件有良好的相容性。（5）氧化穩(wěn)定性好，長期工作不易變質。（6）抗泡沫性和抗乳化性好。（7）體積膨脹系數小，比熱容大。（8）燃點高，凝點低。（9）對人體無害，成本低。返回1.3.2液壓油的選擇

1.選擇的依據（1）液壓元件生產廠樣本或說明書所推薦的油類品種和規(guī)格。（2）根據液壓系統(tǒng)的具體情況，如工作壓力高低、工作溫度高低、運動速度大小、液壓元件的種類、工作環(huán)境等。

2.選擇的內容（1）液壓油的品種（2）液壓油的黏度

返回1.4液壓油的管理和使用

1.4.1液壓油保管（1）存放在清潔處（2）保持干燥（3）保持液壓系統(tǒng)清潔（4）定期檢查液壓油1.4.2液壓油溫度管理（1）油溫的影響（2）油溫的控制返回1.4.3換油（1）液壓油的性狀評定方法：①采取在現場抽樣，觀察其顏色、氣味、有無沉淀物，并與新油進行比較的定性方法。②把油樣送往分析實驗室用定量的方法評定性狀變化狀況。（2）換油指標例如礦油型液壓油的換油指標：密度（g/ml）：±5%；黏度（cst，40℃）：±10；閃點（℃）：±60；中和值（mgKOH/g）：＋5～10。返回

本章主要介紹了液壓傳動的工作介質——液壓油，包括液壓油的用途、種類、主要性質、選擇、管理和使用。通過學習，應重點掌握液壓油的主要性質和液壓油的選擇、使用方法。要注意，選擇液壓油主要就是選擇液壓油的種類和黏度，而黏度則是根據泵的出廠規(guī)定、系統(tǒng)工作壓力、環(huán)境溫度和液壓部件的運動速度等因素來確定。

小結返回第二節(jié)壓力與流量壓力的概念2.1靜壓傳遞2.2流量2.32.1液壓系統(tǒng)壓力的概述

壓力的概念右圖所示為一密閉容器，容器內靜止的油液受到外力和油液自重的作用。由于在液壓系統(tǒng)中，通常是外力產生的壓力比液體自重產生的壓力大得多，為此可將液體自重產生的壓力忽略不計。靜止液體在單位面積上所受的法向力稱為靜壓力，簡稱為壓力。用公式表示為式中:p——壓力(法定計量單位為Pa，壓力值較大時用KPa或MPa)；

F——油液受到的外力(N)；

A——液體表面承壓面積(m2)。返回2.2靜壓傳遞

靜壓傳遞原理（帕斯卡原理）在密封容器內施加于靜止液體任一點的壓力將以等值傳遞到液體中各點，這就是靜壓傳遞原理，又稱帕斯卡原理。右下圖中，設互相連通的兩缸A和B的面積分別為A1、A2，作用力為和，則容器的壓力分別為,.根據靜壓傳遞原理有故上式表明，只要A2／Al足夠大，就可用較小的力F1產生很大的力F2（負載力），若A2／Al為一定值，則F2越大，所需的力F1也越大，密封缸中的B壓力也越大；若F2很小，則壓力也很小，當F2=0時，p=0。返回2.3流量的概念

(1)流量流量是指單位時間內流過管道或液壓缸某一截面的油液體積，通常用Q表示。若在時間t內，流過管道或液壓缸的油液體積為V，則流量為Q=V/t.(2)額定流量額定流量指的是按試驗標準規(guī)定，系統(tǒng)連續(xù)工作所必須保證的流量，是液壓元件的基本參數，應符合公稱流量系列。返回2.3流量的概念

(3)平均流速平均流速是一種假想的流速，即按通流截面上各點流速相同所計算的流量，來代替實際的流量，即v=Q/A.由于油液之間和油液與管壁之間的摩擦力大小不同，故在油液流動時，在同一截面上各點的真實流速并不相同，故用平均流速作近似計算。(4)活塞(或缸)運動速度與流量的關系活塞(或缸)的運動是由于進入的油液迫使容積增大而產生的，因此活塞(或缸)運動速度與進入油液流量有直接關系?；钊?或缸)隨油液流動而移動，因此活塞的運動速度與油缸的液體的流速相同?；钊?或缸)運動速度與活塞有效作用面積和流量之間的關系為：v=Q/A.返回2.3流量的概念

(5)液流連續(xù)性原理液體在管中作穩(wěn)定流動時，由于液體是幾乎不可壓縮的，則液體在流動過程中遵守質量守恒定律，在單位時間內液體通過任意截面的液體質量相等，就是說，液體流過無分支管道時在任一截面上的流量一定是相等的，這就是液流連續(xù)性原理

Q1=Q2A1v1=A2v2式中：Al、A2——截面1、截面2的面積，單位為（m2）；v1、v2——液體通過截面1、截面2的流速，單位為m／s(米／秒)。返回作業(yè)：P21習題2-7；2-8第三節(jié)液體流動過程中的物理現象液體流動時的能量3.1液體流經特殊管路時的能量3.2液壓沖擊和空穴現象3.33.1液體流動時的能量

一、理想液體流動時的能量理想液體是指既無粘性又不可壓縮的液體。理想液體在管道中流動時，具有三種能量：液壓能、動能、位能。理想液體的伯努利方程式：二、實際液體流動時的能量實際液體有粘性，因而就存在摩擦力，而且管道形狀和尺寸有變化，所以會有能量損失。返回3.1液體流動時的能量

三、管道壓力損失1、流態(tài)返回3.1液體流動時的能量

2、沿程壓力損失液體在等徑直管中流動時產生的壓力損失稱為沿程壓力損失，該損失與液體的流動狀態(tài)有關。3、局部壓力損失液體流經管道的彎頭、接頭、突變截面、閥口和濾網等局部裝置時產生的壓力損失稱為局部壓力損失。返回3.2液體流經特殊管路時的能量

在液壓系統(tǒng)的管路中，裝有截面突然收縮的裝置，稱為節(jié)流裝置(如節(jié)流閥)。突然收縮處的流動叫節(jié)流，一般均采用各種形式的孔口來實現節(jié)流，由前述內容可知，液體流經孔口時要產生局部壓力損失，使系統(tǒng)發(fā)熱，油液粘度下降，系統(tǒng)的泄漏增加，這是不利的一方面。在液壓傳動及控制中要人為地制造這種節(jié)流裝置來實現對流量和壓力的控制。返回3.3液壓沖擊和空穴現象

在液壓系統(tǒng)中，由于某種原因使液體壓力突然產生很高的峰值，這種現象稱為液壓沖擊。

發(fā)生液壓沖擊時，由于瞬間的壓力峰值比正常的工作壓力大好幾倍，因此對密封元件、管道和液壓元件都有損壞作用，還會引起設備振動，產生很大的噪聲。液壓沖擊經常使壓力繼電器、順序閥等元件產生誤動作。

液壓沖擊的產生多發(fā)生在閥門突然關閉或運動部件快速制動的場合。這時液體的流動突然受阻，液體的動量發(fā)生了變化，而產生了壓力沖擊波。這種沖擊波迅速往復傳播，最后由于液體受到摩擦力作用而衰減。如動畫所示為液壓缸制動時由于慣性而產生的沖擊。返回3.3液壓沖擊和空穴現象

返回3.3液壓沖擊和空穴現象

流動的液體，如果壓力低于其空氣分離壓時，原先溶解在液體中的空氣就會分離出來，從而導致液體中充滿大量的氣泡，這種現象稱為空穴現象。如果液體的壓力進一步降低，低到飽和蒸氣壓時，液體本身將汽化，產生更多的蒸氣泡，空穴現象將更加嚴重。

空穴多發(fā)生在閥口和液壓泵的入