液压油与液压流体力学基础

《液压油与液压流体力学基础》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章液压油与液压流体力学基础液压传动是以液体作为工作介质传递能量的。液压系统中的液压油既是传递功率的介质，又是液压元件的冷却、防锈和润滑剂。在工作中产生的磨粒和来自外界的污染物，也要靠液压油带走。液压油的物理、化学特性将直接影响液压系统的工作。流体力学是研究流体在外力作用下的平衡和运动规律的一门学科。主要讨论液体在静止和运动过程中的基本力学规律。这些内容是合理设计和使用液压系统的理论基础。第一节流体的物理性质1.液体的密度ρ单位体积液体的质量称为液体的密度。体积为V、质量为m的液体的密度ρ为ρ＝m/V液压油液的密度因液体

2、的种类而异。常用液压油液的密度数值见下表。在计算时，液压油密度常取ρ＝900kg﹒m-3重度：对于均质液体，单位体积内的液体重量被称为重度。＝G/V种类液压油L-HM32液压油L-HM46水包油乳化液（L-HFAE）油包水乳化液（L-HFB）水-乙二醇（L-HFC）磷酸酯（L-HFDR）/（kg﹒m-3）0.87×1030.875×1030.9977×1030.932×1031.06×1031.15×1032.液体的可压缩性液体在受压力作用时，其体积减小。液体在受压力的作用而使液体体积发生变化的性质被称为液体的可压缩

3、性。液体可压缩性的大小可以用体积压缩系数来表示，其定义为：受压液体在单位压力变化时发生的体积相对变化量，即式中Δp——压力变化量（Pa）；ΔV——在Δp作用下，液体体积的变化量（m3）；V——压力变化前的液体体积（m3）。因为压力增大时液体的体积减小，所以上式的右边加一负号，以便使液体的体积压缩系数为正值。液体体积压缩系数的倒数被称为液体的体积弹性模量，简称体积模量，用K表示。即：体积弹性模量K表示液体产生单位体积相对变化量时所需要的压力增量。在使用中，可用K值来说明液体抵抗压缩能力的大小。石油基液压油体积模量的数值是

4、钢（K＝2.06×105MPa）的1/（100~150），即它的可压缩性是钢的100~150倍。但在实际使用中，由于在液体内不可避免地会混入空气等原因，使其抗压缩能力显著降低，这会影响液压系统的工作性能。因此，在有较高要求或压力变化较大的液压系统中，应尽量减少油液中混入的气体及其它易挥发性物质（如煤油、汽油等）的含量。由于油液中的气体难以完全排除，在工程计算中常取液压油的体积弹性模量K=0.7103MPa左右。封闭在容器内的液体在外力作用下的情况极像一根弹簧，外力增大，体积减小；外力减小，体积增大。在液体承压面积A不变时

5、（见右图），可以通过压力变化（为外力变化值）、体积变化（为液柱长度变化值）和体积模量求出它的液压弹簧刚度，即：液体的可压缩性对液压传动系统的动态性能影响较大，但当液压传动系统在静态（稳态）下工作时，一般可以不予考虑。在液压传动技术中，液压油液最重要的特性是它的可压缩性和粘性。液压弹簧刚度计算3.液体的粘性液体在外力作用下流动或有流动趋势时，液体内分子间的内聚力要阻止液体分子的相对运动，由此产生一种内摩擦力，这种现象被称为液体的粘性。液体流动时，由于液体的粘性以及液体和固体壁面间的附着力，会使液体内部各液层间的流动速度大小不

6、等。液体粘性示意图设两平行平板间充满液体，下平板不动，上平板以速度u0向右平移。由于液体的粘性作用，紧贴下平板液体层的速度为零，紧贴上平板液体层的速度为u0，而中间各液层的速度则视它距下平板距离的大小按线性规律或曲线规律变化。实验表明，液体流动时相邻液层间的内摩擦力Ff与液层接触面积A和液层间的速度梯度du/dy成正比，即：液体粘性的大小用粘度来表示。常用的液体粘度表示方法有三种，即动力粘度、运动粘度和相对粘度。（a）动力粘度μ动力粘度又称为绝对粘度液体动力粘度的物理意义是：液体在单位速度梯度下流动或有流动趋势时，相接触的

7、液层间单位面积上产生的内摩擦力。动力粘度的法定计量单位为Pas（1Pas=1Ns/m2），以前沿用的单位为P（泊，dyns/cm2），它们之间的关系是，1Pas=10P。（b）运动粘度液体的动力粘度μ与其密度的比值被称为液体的运动粘度，即：液体的运动粘度没有明确的物理意义，但它在工程实际中经常用到。因为它的单位只有长度和时间的量纲，类似于运动学的量，所以被称为运动粘度。它的法定计量单位为m2/s，以前沿用的单位为St（斯），它们之间的关系是：1m2/s=104St=106cSt（厘斯）我国液压油的牌号就是用它

8、在温度为40℃时的运动粘度（厘斯）平均值来表示的。例如32号液压油，就是指这种油在40℃时的运动粘度平均值为32mm2/s。（c）相对粘度动力粘度和运动粘度是理论分析和计算时经常使用到的粘度单位，但它们都难以直接测量。因此，在工程上常常使用相对粘度。相对粘度又称为条件粘度，它是采用特定的粘度计在规定的条