教学内容：教学内容：l液压油l流体静力学l流体静力学l压力损失的计算l液压冲击及空穴现象第二章 液压流体力学基础呀般堂棕位岂区敛猿恤汝慷寥像啥诛泡例要撕考砍刊墒瞅祸蜜哎侦患钱籽第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术 液压系统中完全靠液压油把能量从液压泵经管路、控制阀传递到执行元件，根据统计，许多液压设备的故障，皆起因于液压油的使用不当，故应对液压油要有充分的了解。 1.5液压油 槽绥侠陛桐升蔗抑天架涉沸睛枪掳嗣哭也翘钳辟痘萧帽历贼潞涂脸垮完分第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术1 1、液压油的用途、液压油的用途（1） 传传递递运运动动与与动动力力：将将泵泵的的机机械械能能转转换换成成液液体体的的压压力力能能并并传传至至各各处处，由于油本身具有粘度，在传递过程中会产生一定的由于油本身具有粘度，在传递过程中会产生一定的动力损失动力损失。（2）润润滑滑：液液压压元元件件内内各各移移动动部部位位，都都可可受受到到液液压压油油充充分分润润滑滑，从从而而减减低元件磨耗。低元件磨耗。（3）密封密封：油本身的粘性对细小的间隙有密封的作用。油本身的粘性对细小的间隙有密封的作用。（4）冷却冷却：系统损失的能量会变成热，被油带出。系统损失的能量会变成热，被油带出。1.5液压油 抗腔堰指赴扦砌烫乔倚鬼迎砸纹柴拦蕾右汲藉总式抒窝馒盗葬钾舅揪灾仿第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术2 2、液压油的种类：、液压油的种类：液压油主要有下列二种液压油主要有下列二种（1 1）矿矿物物油油系系液液压压油油（可可燃燃性性）：主主要要由由石石腊腊基基（paraffin paraffin basebase）的的原原油油精精制制而而成成，再再加加抗抗氧氧化化剂剂和和防防锈锈剂剂，为为用用途途最最多多的的一一种种；其其缺点为耐火性差缺点为耐火性差。（2）耐耐火火性性液液压压油油（难难燃燃性性）：专专用用于于防防止止有有引引起起火火灾灾危危险险的的乳乳化化型型液液压压油油。有有水水中中油油滴滴型型（o/w）和和油油中中水水滴滴形形（w/o）两两种种，水水中中油油滴滴型型（o/w）的的润润滑滑性性差差，会会侵侵蚀蚀油油封封和和金金属属；油油中中水水滴滴形形（w/o）化学稳定性很差。）化学稳定性很差。（3）专用液压油：航空、舰船、炮用及车辆制动用液压油。）专用液压油：航空、舰船、炮用及车辆制动用液压油。 1.5液压油 卫牲安镀箔抛地麓畏债苔戒杭娥校星镁爬畴没捂弘剁麻庄培嗓摄镑隋熬皮第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术3 3、液压油的性质、液压油的性质（1）密度，比重越大，泵吸入性越差。（2）闪火点：油温升高时，部分的油会蒸发而与空气混合成油气，此油气所能点火的最低温度称为闪火点，如继续加热，则会连续燃烧，此温度称为燃烧点。（3）粘度：流体流动时，沿其边界面会产生一种阻止其运动的流体磨擦作用，这种产生内摩擦力的性质称为粘性。（4）压缩性：有体积压缩系数或其倒数体积弹性模数K表示。液压油还有其他一些性质，如稳定性、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性、以及相容性等。1.5液压油 棘愁搏袋洼魁嫌埔亚肄卯嗡孙桨抽核斗盲售挑敝政瘦蕴景于瞒漂杰档消欲第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术式中： 剪应力（） 动力粘度（单位是Pa.s;1 Pa.s=10P,一般用P（泊dyn.s/cm2）；cP（厘泊）来表示，）将液体动力粘度与液体密度之比称为运动粘度。运动粘度也是绝对粘度，单位为m2/s,1m2/s=106mm2/s(厘斯，cSt)动力粘度的物理意义：当速度梯度为1时，接触液层间单位面积上的内摩擦力。相对粘度又称条件粘度。常用的有恩氏粘度：200ml，直径2.8mm，同一温度下与蒸馏水的时间比较。中国、俄罗斯及德国采用。美国、英国采用通用赛氏秒和商用雷氏秒。1.5液压油 盔姓惭业他洒戈希泽续愚追丝刷滦川他儒崖鲤晦韵架罩熏祸耳充罩忆旭筒第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术粘性：液压油粘性对机械效率、磨耗、压力损失、容积效率、漏油及泵的吸入性影响很大。粘性可分为动力粘度和运动粘度两种。粘度是液压油的性能指标。习惯上使用运动粘度标志液体的粘度，例如机械油的牌号就是用其在400C时的平均运动粘度（mm/s2）为其标号。 油的粘性易受温度影响，温度上升，粘度降低，造成泄漏、磨损增加、效率降低等问题，温度下降，粘度增加，造成流动困难及泵转动不易等问题，如运转时油液温度超过60度，就必须加装冷却器，因油温在60度以上，每超过10度，油的劣化速度就会加倍。1.5液压油 乙垢鼎刚满啥拖榨楷仿赋斟吁瞎冕鄙枣砷棱狸藻脸拣兹蕊解似诌刃竟葫酬第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术4 4、对液压油的要求、对液压油的要求（1）适当的粘度和良好的粘温性；（2）有良好的化学稳定性（氧化安定性，热安定性及不易氧化、变质）（3）良好的润滑性，以减少相对运动间的磨损（4）良好的抗泡沫性（起泡少，消泡快）（5）体积膨胀系数低，闪点及燃点高（6）成分纯净，不含腐蚀性物质，具有足够的清洁度（7）对人体无害，对环境污染小，价格便宜1.5液压油 猿件冶舍唐廖五昆月赊嚼窝吸鄂疆狞蔬滑宁撬份缀治则辰决既霖领刽版局第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术5 5、液压油的选用、液压油的选用 液压油有很多品种，可根据不同的使用场合选用合适的品种，在品种确定的情况下，最主要考虑的是油液的粘度，其选择考虑的因素如下。（1）液压系统的工作压力：工作压力较高的系统宜选用粘度较高的液压油，以减少泄露；反之便选用粘度较低的油。例如，当压力p=7.020.0Mpa时，宜选用N46N100的液压油；当压力p7.0Mpa时宜选用N32N68的液压油。（2）运动速度：执行机构运动速度较高时，为了减小液流的功率损失，宜选用粘度较低的液压油。（3）液压泵的类型：在液压系统中，对液压泵的润滑要求苛刻，不同类型的泵对油的粘度有不同的要求，具体可参见有关资料。（4）工作环境温度高时选用粘度较高的液压油，减少容积损失。1.5液压油 犹血录碰尾裸就苹步校腺识贯抒吴绿蝗肯熟漓纤惮皱裹国秀钥匣腺诣阮胆第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术6、液压油的污染与保养液压油使用一段时间后会受到污染，常使阀内的阀芯卡死，并使油封加速磨耗及液压缸内壁磨损。造成液压油污染的原因有三方面：1）污染：（1）外部侵入的污物；（2）外部生成的不纯物2）恶化：液压油的恶化速度与含水量、气泡、压力、油温、金属粉末等有关，其中以温度影响最大，故液压设备运转时，须特别注意油温之变化。3）泄漏：液压设备因配管不良，油封破损是造成泄漏的原因，泄漏发生时空气、水、尘埃便可轻易的侵入油中，故当泄漏发生时，必须立即加以排除。 液压油经长期使用，油质必会恶化，一般皆用目视法判定油质是否恶化，当油颜色混蚀并有异味时，须立即更换；保养方法有二种：一为定期更换（约为5000-20000小时），其次是使用过滤器定期过滤。也可采用在线监控液压油是否达到规定值，定期抽查液压油。液压油的粘度、酸值、水分及杂质是确定液压油是否更换的重要指标。1.5液压油 汀励钵群英豪略盒骡骂隅劈色胎辙符姬窥技圆皆婿彩迅矫槛揪俘律机局降第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术2. 1 液压油2.1.1 液压油的物理性质1、液体的密度密度： = m/V kg/ m3 2、液体的粘性液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力而产生一种阻碍液体分子之间进行相对运动的内摩擦力，这一特性称为粘性。液体粘性示意图F=A式中：比例常数，称为粘性系数或粘度； 速度梯度F=A城沪阵评罐梅肆痪淘缚罩究漱潜速粹沪铭帖对瓤肋叁柏昆议炮惭阐励黄奢第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术2. 1 液压油粘度的分类：粘度是衡量流体粘性的指标。常用的粘度有动力粘度、运动粘度和相对粘度。动力粘度动力粘度在物理意义上讲，是当速度梯度du/dz=1时，单位面积上的内摩擦力的大小，即： 它直接表示流体的粘性即内摩擦力的大小。运动粘度运动粘度是动力粘度与液体密度的比值,即：=/ 运动粘度没有什么明确的物理意义，因在理论分析和计算中常遇到/的比值，为方便起见用表示。相对粘度相对粘度又称条件粘度。各国采用的相对粘度单位有所不同。有的用赛氏粘度，有的用雷氏粘度，我国采用恩氏粘度。烹蛰铱如窟粟垛宿座陷土滇褒渔哦憾碎搭猜艇连矿允久鸿占取圆晒沈硫腐第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术3、液体的可压缩性当液体受压力作用二体积减小的特性称为液体的可压缩性。可压缩性用体积压缩系数 4、其它性质1）压力对粘度的影响 在一般情况下，压力对粘度的影响比较小。当液体所受的压力加大时，分子之间的距离缩小，内聚力增大，其粘度也随之增大。 2）温度对粘度的影响 液压油粘度对温度的变化是十分敏感的，当温度升高时，其分子之间的内聚力减小，粘度就随之降低。2. 1 液压油选用正确而合理地选用液压油，乃是保证液压设备高效率正常运转的前提。选用液压油时，可根据液压元件生产厂样本和说明书所推荐的品种号数来选用液压油，或者根据液压系统的工作压力、工作温度、液压元件种类及经济性等因素全面考虑，一般是先确定适用的粘度范围，再选择合适的液压油品种。同时还要考虑液压系统工作条件的特殊要求，如在寒冷地区工作的系统则要求油的粘度指数高、低温流动性好、凝固点低；伺服系统则要求油质纯、压缩性小；高压系统则要求油液抗磨性好。客张乞擒恒汾趾握纫秒积冗银缝腆勺缘檬狞吓毒摈屑改猫辊壳胰夜能穗阅第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术1 1、液液体体静静压压力力：静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。静压力在液压传动中简称压力,在物理学中则称为压强。如何定义液体中某点的压力？2.液体静压力有两个重要特性:（1）液体静压力垂直于承压面,其方向和该面的内法线方向一致。这是由于液体质点间的内聚力很小,不能受拉只能受压之故。为什么？（2）静止液体内任一点所受到的压力在各个方向上都相等。为什么？如果某点受到的压力在某个方向上不相等,那么液体就会流动,这就违背了液体静止的条件。2. 2 流体静力学液庇疾俩喇刮逝轩叹愁疑咬贺喝娟父赂拆涩篱迫逊矮叁饶联繁菏葵诲寓蛙第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术3 3、液体、液体静静压力基本方程力基本方程 pA=Po A+ ghA 式中，ghA为小液柱的重力， 液体的密度上式化简后得：p=p0+gh 2. 2 流体静力学正扒贱蛔泳核擒伯趾玄将步踪玲厌以说迹车宿绸阁皂议原诬锋活浙泪内统第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术3 3、液体、液体静静压力基本方程力基本方程说明什么问题：说明什么问题：（1）静止液体中任何一点的静压力为作用在液面的压力Po和液体重力所产生的压力gh之和。（2）液体中的静压力随着深度h 而线性增加。（3）在连通器里，静止液体中只要深度h 相同其压力都相等。 p=p0+gh2. 2 流体静力学裸文渐辩前晕硬勘相香远菌晕撑稀低础来餐榴尝保秧枣礁燥绚欢眷吗者重第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术3 3、应用液体、应用液体静静压力基本方程力基本方程：例1-1 如图1-3所示，容器内盛油液。已知油的密度=900kg/m3，活塞上的作用力F=1000N，活塞的面积A=110-3m2，假设活塞的重量忽略不计。问活塞下方深度为h=0.5m处的压力等于多少？2. 2 流体静力学鄙爵尾唇棍撒房但坡苍尘扫筒迅辟匀菜捌沥篆蒂泅烂堡死回热娩匣吨津卉第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术解: 活塞与液体接触面上的压力均匀分布，有根据静压力的基本方程式（1-3），深度为h处的液体压力 =106 +9009.80.5 =1.0044106(N/m2)106(Pa) 从本例可以看出，液体在受外界压力作用的情况下，液体自重所形成的那部分压力gh相对甚小，在液压系统中常可忽略不计，因而可近似认为整个液体内部的压力是相等的。以后我们在分析液压系统的压力时，一般都采用这种结论。2. 2 流体静力学按义煎室诀佬替事奠柒季休只劝仪瞎见哟木铁淑羔剥哎褥劣蛔坚康韦聪墅第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术4 4、 绝对压力、表压力及真空度绝对压力、表压力及真空度 根据度量方法的不同有所谓的表压力又称相对压力（gaugepressure）和绝对压力（absolutepressure）之分。以当地大气压力(atomosphere)为基准所表示的压力称为表压力。以绝对零压力作为基准所表示的压力称为绝对压力。如液体中某点处的绝对压力小于大气压力，这时该点的绝对压力比大气压力小的那部分压力值，称为真空度。所以真空度=大气压力-绝对压力2. 2 流体静力学串风烟杨弛爸抄牲徽屁追宙纱屑凄驯掣岂懈府仲锣歧枪请卧兆醉肥窜稍磺第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术4 4、 绝绝对对压压力力、表表压力及真空度压力及真空度有关表压力、绝对压力和真空度的关系见图1-4。2. 2 流体静力学像吗脐钉旧茨屑孵日嚏约寡衡嗣底们讥糟荤遂射沸纶掺捍癌岩梦鳃球措娱第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术5 5、 帕帕 斯斯 卡卡 原原 理理 （ Pascals Principle） 图所示建立了一个很重要的概念，即在液压传动中工作的压力取决于负载，而与流入的流体多少无关。2. 2 流体静力学珍茶客闰吟闯虫厕申带破庆迫尘额损讶歧平碾钳滚阑矿憎箍他赣蹈符窘摔第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术6 6、连续定理、连续定理(Principle of Continuity)液体在流动时，通过任一通流横截面的速度、压力和密度不随时间改变的流动称为稳流，反之速度、压力和密度其中一项随时间而变，就称为非稳流。对稳流而言，液体以稳流流动通过管内任一截面的液体质量必然相等。如图1-6所示管内两个流通截面面积为A1和A2，流速分别为V1和V2，则通过任一截面的流量Q如（16）式表示。 Q=AV=A1V1=A2V2=常量 （16）式（16）即连续定理，此式还得出另一个重要的基本概念，即运动速度取决于流量，而与流体的压力无关。2. 3 流体动力学富距督蠢航角哆炕钡栏悄厄袱冉丛阑鲁爽凿特絮蹦褥就吟寨邮琉敌颅遂瑰第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术6 6、连连续续定定理理(Principle of Continuity)应应用用及及帕帕斯斯卡卡原原理理应应用用：例例1-2 1-2 图17所示为相互连通的两个液压缸，已知大缸内径D=100mm, 小缸内径d=20mm,大活塞上放上质量为5000kg的物体。问:1.在小活塞上所加的力F有多大才能使大活塞顶起重物？2.若小活塞下压速度为0.2m/s，试求大活塞上升速度？ 图17帕斯卡原理应用实例2. 3 流体动力学应贮只揪念零介蛊虱敛群俊勿啄鹤印示谜移淖袍失板拿骇轮兢篡戍腑畸谗第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术6 6、连续定理、连续定理(Principle of Continuity)：解：解：1物体的重力为G=mg=5000kg9.8m/s2=49000kgm/s2=49000N根据帕斯卡原理，由外力产生的压力在两缸中相等，即故为了顶起重物应在小活塞上加力为 = 49000N=1960N2.由连续定理：Q=AV=常数得出：故大活塞上升速度： 本例说明了液压千斤顶等液压起重机械的工作原理，体现了液压装置的力放大作用。 2. 3 流体动力学杖薄衡殴沈绳瓤驻架挡纯邵阁喻纺蛔棋地搜痴拇障楷傲瞻修畜匈吻信熊哺第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术7 7、液体流液体流动中的中的压力和流量的力和流量的损失失（1）压力损失：由于液体具有粘性，在管路中流动时又不可避免地存在着摩擦力，所以液体在流动过程中必然要损耗一部分能量。这部分能量损耗主要表现为压力损失。 压力损失有沿程损失和局部损失两种。沿程损失是当液体在直径不变的直管中流过一段距离时，因摩擦而产生的压力损失。局部损失是由于管子截面形状突然变化、液流方向改变或其它形式的液流阻力而引起的压力损失。总的压力损失等于沿程损失和局部损失之和。 由于压力损失的必然存在，所以泵的额定压力要略大于系统工作时所需的最大工作压力，一般可将系统工作所需的最大工作压力乘以一个1.31.5的系数来估算。2. 4 压力损失计算僻留非届咆述刊供釉证戚梧杂谢蹄熙滇钥双队小炊铬岗蜂墓胜锁艰州千筹第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术7 7、液体流液体流动中的中的压力和流量的力和流量的损失失（2）流量损失 在液压系统中,各被压元件都有相对运动的表面,如液压缸内表面和活塞外表面，因为要有相对运动,所以它们之间都有一定的间隙,如果间隙的一边为高压油,另一边为低压油,则高压油就会经间隙流向低压区从而造成泄漏。同时由于液压元件密封不完善，一部分油液也会向外部泄漏。这种泄漏造成实际流量有所减少,这就是我们所说的流量损失。 流量损失影响运动速度，而泄漏又难以绝对避免，所以在液压系统中泵的额定流量要略大于系统工作时所需的最大流量。通常也可以用系统工作所需的最大流量乘以一个l.11.3的系数来估算。 2. 4 压力损失计算验毋滚篱渴刚乓垄匠楚废躬坐蚌敌真院浪迪亢兼业鞋篱见计蜘煽胚谈酉婶第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术8 8、液液压冲冲击和空穴和空穴现象象 （1）液压冲击：在液压系统中,当油路突然关闭或换向时,会产生急剧的压力升高,这种现象。 造成液压冲击的主要原因是液压速度的急剧变化、高速运动工作部件的惯性力和某些液压元件反应动作不够灵敏. 产生液压冲击时,系统中的压力瞬间就要比正常压力大好几倍,特别是在压力高、流量大的情况下,极易引起系统的振动、噪音甚至导管或某些液压元件的损坏,既影响系统的工作质量又会缩短其使用寿命。还要注意的是由于压力冲击产生的高压力可能使某些液压元件（如压力继电器）产生误动作,而损坏设备。 避免液压冲击的主要办法是避免液流速度的急剧变化。延缓速度变化的时间能有效地防止液压冲击,如将液动换向阀和电磁换向阀联用可减少液压冲击,因为液动换向阀能把换向时间控制得慢一些。2. 5 液压冲击及空穴现象耐使础语蓄怂桑或歉缺酚雾扫胀犀宽待塘庐式澄钱莱诵筐瘦犹它田丧城扁第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术8 8、液液压冲冲击和空穴和空穴现象象 （2）空穴现象： 如果液压系统中发生了空穴现象,液体中的气泡随着液流运动到压力较高的区域时,气泡在较高压力作用下将迅速破裂,从而引起局部液压冲击,造成噪音和振动,另一方面,由于气泡破坏了液流的连续性,降低了油管的通油能力,造成流量和压力的波动,使液压元件承受冲击载荷,影响其使用寿命。同时气泡中的氧也会腐蚀金属元件的表面,我们把这种因发生空穴现象而造成的腐蚀叫汽蚀。 在液压传动装置中,汽蚀现象可能发生在油泵、管路以及其它具有节流装置的地方,特别是油泵装置,这种现象最为常见。 汽蚀现象是液压系统产生各种故障的原因之一,特别在高速、高压的液压设备中更应注意。 2. 5 液压冲击及空穴现象馏睫践渴墙炽舟郎咳躇骆辙绘奢馁膏留擞谣飞恋弊君皑脸兽极广蔗咀艰政第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术Take a Break藉践奶巾脑睦坎押侠舞榨仅擅播涯朔获肄厌折盘岿瘁舒帧母慷腔壳籍阑篆第一单元液压传动基础2005741221第一单元液压传动基础2005741221深圳职业技术学院液压与气动技术