液压流体力学基础课件

第二章第二章 液压流体力学基础液压流体力学基础第一节第一节 工作液体工作液体p 工作液体特性工作液体特性 液压系统中的工作液体既是液压系统中的工作液体既是传递能量和润滑元件传递能量和润滑元件，又，又是液压元件的是液压元件的冷却、防锈和润滑剂冷却、防锈和润滑剂。在工作中产生的磨。在工作中产生的磨粒和来自外界的污染物，也要靠工作液体带走。选用是粒和来自外界的污染物，也要靠工作液体带走。选用是否合适，直接关系到系统运动的否合适，直接关系到系统运动的可靠性、准确性和灵活可靠性、准确性和灵活性性。正确认识、选择、使用工作液体是相当重要的。正确认识、选择、使用工作液体是相当重要的。（一）、工作液体的主要物理化学特性（一）、工作液体的主要物理化学特性1、黏度、黏度 液体在外力作用流动（或有流动趋势）时，分子间液体在外力作用流动（或有流动趋势）时，分子间的的内聚力内聚力要阻止分子间的要阻止分子间的相对运动相对运动而产生一种而产生一种内摩擦力内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。这种现象叫做液体的粘性。液体只有在流动（或有流动液体只有在流动（或有流动趋势）时才会呈现出粘性，静止液体是不呈现粘性的。趋势）时才会呈现出粘性，静止液体是不呈现粘性的。图图21 表示油液粘性大小的指标称为表示油液粘性大小的指标称为粘度粘度。粘度有。粘度有绝对粘度绝对粘度和和相对粘度相对粘度两种，绝对粘度又分两种，绝对粘度又分动力粘度（动力粘度（）和和运动粘度（运动粘度（）。a)动力粘度动力粘度：表征液体在单位速度梯度下流动时液层间单位面积上产生的内摩擦力。是粘度的内摩擦系数。可由牛顿内摩擦定律得出，即：单位Pas帕帕秒秒式中两层流动液体之间单位面积上的内摩擦力；两液层间的相对运动速度；相邻两液层间的距离。一一 、工作液体的特性、工作液体的特性公式分析：公式分析：在静止液体中，速度梯度在静止液体中，速度梯度du/dy=0du/dy=0，所以内摩擦力为零，即静止液体不产生所以内摩擦力为零，即静止液体不产生粘性，也就是说液体的静摩擦力是不存粘性，也就是说液体的静摩擦力是不存在的。在的。b)运动粘度运动粘度是液体动力粘度与液体密度的比值，即：运动粘度的常用单位是常用单位是mm2/s或者m2/s。在CGS制中，也称厘斯，其代号是St（斯）或cSt（里斯），1m2/s=104 St（斯）（斯）=106 cSt（厘斯）（厘斯）就物理意义来说，就物理意义来说，不是一个粘度的量，但习惯上不是一个粘度的量，但习惯上常用它来标志液体粘度，液压油液的粘度等级是以常用它来标志液体粘度，液压油液的粘度等级是以40时运动粘度值（时运动粘度值（mm2/s）为其粘度等级标号，即）为其粘度等级标号，即油的牌号油的牌号例如，牌号为例如，牌号为L LHL22HL22的普通液压油在的普通液压油在4040时运动粘度时运动粘度的中心值为的中心值为22 mm22 mm2 2/s/s（L L表示润滑剂类，表示润滑剂类，H H表示液压油，表示液压油，L L表示防锈抗氧型）。表示防锈抗氧型）。c)相对粘度相对粘度又称条件粘度，其中有欧洲国家采用的恩氏度（又称条件粘度，其中有欧洲国家采用的恩氏度（E），美国采用），美国采用的塞氏秒（的塞氏秒（SSU或或SUS）和英国采用的雷氏秒（）和英国采用的雷氏秒（Re）等等。）等等。d)粘温特性粘温特性工作液体的粘度随温度变化的性质。当油液温度升高工作液体的粘度随温度变化的性质。当油液温度升高时，其粘时，其粘度下降度下降。粘度和温度是指数关系，常用粘度和温度是指数关系，常用“粘度指数粘度指数”（V.I.）表示油液的粘）表示油液的粘温特性，温特性，V.I.值越高，油液粘度受温度影响越小，其性能越好。液压值越高，油液粘度受温度影响越小，其性能越好。液压油的粘度指数一般在油的粘度指数一般在90以上。（以上。（P8表表2-1）e）压力对粘度的影响压力对粘度的影响 对液压油来说，压力增大时，粘度增大，但影响很小，通常将中对液压油来说，压力增大时，粘度增大，但影响很小，通常将中低压系统中的压力变化对油液粘度的影响忽略不计。低压系统中的压力变化对油液粘度的影响忽略不计。工作液体的粘性，对减少间隙的泄漏、保证液压元件的密封工作液体的粘性，对减少间隙的泄漏、保证液压元件的密封性能都起着重要作用。性能都起着重要作用。一、一、工作液体的特性工作液体的特性选择液压油时，应根据最低使用温度选择比使用温选择液压油时，应根据最低使用温度选择比使用温度低度低10 以上流动点的液压油。以上流动点的液压油。2、酸值、酸值:工作液体中有机酸的含量工作液体中有机酸的含量。液压油中的。液压油中的无机酸（强酸）无机酸（强酸）使液压元件受到使液压元件受到腐蚀，酸值低的油好。但是某些添加剂本身就是腐蚀，酸值低的油好。但是某些添加剂本身就是有机酸（弱酸）有机酸（弱酸），因此有些，因此有些性能较好的液压油的酸值反而较高。性能较好的液压油的酸值反而较高。机械杂质：机械杂质：杂质越多，破坏液压件表面的油膜，加剧磨损，阻塞油路。杂质越多，破坏液压件表面的油膜，加剧磨损，阻塞油路。例如：金属屑、砂砾、焊渣、添加剂中的无机盐等。例如：金属屑、砂砾、焊渣、添加剂中的无机盐等。3、凝点和倾点（低温性能指标）、凝点和倾点（低温性能指标）凝点：油液冷却到停止流动时的最高温度。凝点：油液冷却到停止流动时的最高温度。倾点：液体开始流动的最低温度。高于凝点倾点：液体开始流动的最低温度。高于凝点2.5的温度叫倾点或的温度叫倾点或流动点流动点。4、闪点、闪点是在规定的试验条件下，液体表面上能发生是在规定的试验条件下，液体表面上能发生闪燃闪燃的最低温度。闪燃是的最低温度。闪燃是液体表面产生足够的蒸气与空气混合形成可燃性气体时，液体表面产生足够的蒸气与空气混合形成可燃性气体时，遇火源产生一闪即遇火源产生一闪即燃的现象。燃的现象。一、一、工作液体的特性工作液体的特性（二）、采掘机械液压系统对工作液的要求（二）、采掘机械液压系统对工作液的要求1、较好的粘度和粘温特性、较好的粘度和粘温特性 2、良好的抗磨性能（即润滑性能）、良好的抗磨性能（即润滑性能）3、抗氧化性好、抗氧化性好 4、良好的防锈（钢铁）、防腐蚀性（有色金属）、良好的防锈（钢铁）、防腐蚀性（有色金属）5、良好的抗乳化性、良好的抗乳化性 6、抗泡沫性能好，空气释放性佳、抗泡沫性能好，空气释放性佳 7、良好经济性、良好经济性 8、对人体无害、成本低。、对人体无害、成本低。二、二、工作液的类型和合理使用工作液的类型和合理使用（一）、工作液体的分类（一）、工作液体的分类 普通液压油普通液压油 抗磨液压油抗磨液压油 矿油型矿油型 低温液压油低温液压油 高粘度指数液压油高粘度指数液压油 航空液压液航空液压液 工作液体工作液体 水水乙二醇液压液乙二醇液压液 合成型合成型 磷酸脂液压油磷酸脂液压油 难燃型难燃型 油包水乳化液油包水乳化液W/O 乳化型乳化型 水包油乳化液水包油乳化液O/W 进口：进口：美孚美孚 、壳牌、加德士（、壳牌、加德士（Caltex）、）、嘉实多嘉实多国产：国产：长城长城 、昆仑、昆仑、知名液压油品牌知名液压油品牌选用高品质基础油，与能够中和工作中产生的腐蚀性物质的超稳定添加剂调制而成。在严苛的工作条件下提供高水平的抗磨与油膜强度保护。也可使用于非抗磨要示的润滑系统。不要与其他油品混用，不同类型的油也不要混用。L-HM 46 和HF-2是一个意思，只是一个是江浙沪版本还有一个是粤地区的版本 p功能：传递能量、散热、功能：传递能量、散热、润滑、抑制腐蚀。润滑、抑制腐蚀。p理念：理念：矿油型液压油是液压传动的主要矿油型液压油是液压传动的主要工作液体，它以机械油为原料，经精工作液体，它以机械油为原料，经精炼后根据需要加进适当的添加剂而成。炼后根据需要加进适当的添加剂而成。因此润滑性好，但抗燃性差。因此润滑性好，但抗燃性差。二、二、工作液的类型和合理使用工作液的类型和合理使用（二）、几种常用的国产工作液体（二）、几种常用的国产工作液体 1、普通液压油：主要用于压力小于、普通液压油：主要用于压力小于8MPa的中低压机的中低压机 床液压系统和压力为床液压系统和压力为816MPa的高的高 压设备。压设备。2、抗磨液压油、抗磨液压油：加入加入抗磨剂和降凝剂抗磨剂和降凝剂。N32，N46，N68，N100，N150。适用于高压系。适用于高压系 统，扩大了环境温度的适用范围，采统，扩大了环境温度的适用范围，采 煤机、掘进机的液压系统。煤机、掘进机的液压系统。3、水包油型乳化液、水包油型乳化液：M-4，M-10，MDT，ZM-1。不。不燃廉价，粘温性好，用于液压支架燃廉价，粘温性好，用于液压支架和单体液压支柱和单体液压支柱。4、低温液压油、低温液压油：N15，N32，N46，N68，N46D（三）、工作液体的合理选择和使用（三）、工作液体的合理选择和使用首先确定工作液体类型（首先确定工作液体类型（易燃易燃-难燃；低难燃；低温温-高温；清洁高温；清洁-污染污染）液压油在选用时最主要的依据就是液压油在选用时最主要的依据就是粘度粘度。粘度低，泄漏量增大，系统容积效率下降。粘度低，泄漏量增大，系统容积效率下降。粘度高，油液流动时阻力增大，功率损失增粘度高，油液流动时阻力增大，功率损失增大，油温上升，液压泵吸油困难，出现噪音大，油温上升，液压泵吸油困难，出现噪音等。等。二二 、工作液的类型和合理使用、工作液的类型和合理使用 总之，选择液压油时一是考虑液压油的总之，选择液压油时一是考虑液压油的品种品种，二是考虑液压油的二是考虑液压油的粘度粘度。（三）、工作液体的合理选择和使用（三）、工作液体的合理选择和使用p选择选择 首先考虑其粘度是否满足要求，选择合适的首先考虑其粘度是否满足要求，选择合适的粘度和粘粘度和粘温性能。温性能。一般液压传动工作液的最低粘度为一般液压传动工作液的最低粘度为15cSt15cSt。同时。同时兼顾其它方面。选择时应考虑如下因素：兼顾其它方面。选择时应考虑如下因素：（1）液压泵的类型液压泵的类型：液压泵对液压油的性能最为敏感，液压泵对液压油的性能最为敏感，液压泵的类型及要求来选液压油的粘液压泵的类型及要求来选液压油的粘 度。表度。表2-4（2）液压系统的工作压力液压系统的工作压力：工作压力较高的液压系统选用工作压力较高的液压系统选用粘度大的液压油，以减少系统的粘度大的液压油，以减少系统的泄露；反之。泄露；反之。（3）运动速度运动速度：执行元件速度执行元件速度，油液功率损失，油液功率损失，选用，选用 粘度粘度液压油。液压油。（4）环境温度环境温度：温度温度，粘度，粘度。4545左右油液开始变质。左右油液开始变质。表表2-52-5（5）防污染的要求：防污染的要求：固体污物、水分、空气固体污物、水分、空气（6）综合经济性综合经济性 污染的危害污染的危害（a a）固体颗粒和胶状生成物堵）固体颗粒和胶状生成物堵塞过滤器塞过滤器，使液压泵吸油，使液压泵吸油 不畅，运转困难，产生不畅，运转困难，产生噪声噪声。（b b）微小固体颗粒会加速有相对滑动零件表面的）微小固体颗粒会加速有相对滑动零件表面的磨损磨损，使液压元件不能正常工作。使液压元件不能正常工作。（c c）水分和空气的混入会降低液压油液的润滑性，并加）水分和空气的混入会降低液压油液的润滑性，并加速其速其氧化变质氧化变质。污染原因污染原因（a a）残留物的污染）残留物的污染（b b）侵入物的污染（空气中的尘埃）侵入物的污染（空气中的尘埃）（c c）生成物的污染）生成物的污染（三（三)、工作液体的合理选择和使用、工作液体的合理选择和使用p使用使用1.定期检查定期检查：黏度、酸值、水分、颗粒大小和含黏度、酸值、水分、颗粒大小和含量以及腐蚀等。油液的量以及腐蚀等。油液的pH值，酸值超过值，酸值超过10%15%时时 ，油液发黑、发臭、变成乳白色，油液发黑、发臭、变成乳白色的等应更换。的等应更换。2.污染的控制：污染的控制：当工作液体中混入的固体污染物当工作液体中混入的固体污染物质量超过质量超过4.4mg/100mL时，应更换。特别是煤时，应更换。特别是煤矿井下作业的采掘机械。矿井下作业的采掘机械。3.滤除系统产生的杂质：滤除系统产生的杂质：及时更换过滤器滤芯。及时更换过滤器滤芯。4.控制液压油液的工作温度：控制液压油液的工作温度：45左右油液开始左右油液开始变质，最高油温控制在变质，最高油温控制在80以下。表以下。表2-5课堂作业P2O.1、2、3、4（选做1题）7、8（必做）