液压原理课件第二章液压液

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,内容回顾,1 传动的基本形式,2 液压传动的概念,3 液压传动的工作原理,4 液压系统的组成及作用,第一节 液压液的特性和选择,第二节 液压液的污染及其控制,第二章 液 压 液,液压传动及控制所用的工作介质为,液压油液,或其他,合成液体,，其应具备的,功能,如下：,1）,传动,把由,液压泵,所赋予的能量传递给,执行元件,；,2）,润滑,润滑,液压泵,、,液压阀,、,液压执行元件,等运动件；,3）,冷却,吸收并带出,液压装置,所产生的热量；,4）,去污,带走工作中产生的,磨粒,和来自外界的,污染物,；,5）,防锈,防止液压元件所用各种,金属的锈蚀,。,液压系统能否,可靠稳定,的工作，在很大程度上取决于系统中所用到的,液压油液,。,液压系统中使用的液压液按国际标准,ISO6743-4 1999,的分类（我国国家标准,GB/T7631.22003,与此等效）如,表,2-1,所示。,第一节 液压液的特性和选择,一、,液压液的分类,最常用的液压油名称及代号是：,基础油（HH）,普通液压油(HL)-,抗氧防锈,型,液压油,抗磨液压油(HM)-抗磨,液压油，在HL基础上改善了抗磨性。,低温液压油（HV）-,在HM基础上改善了低温特性,液压导轨油(HG)-,在HM基础上添加减摩剂改善粘滑性。,难燃型,水-乙二醇液(HFC),磷酸酯液无水（HFDR),水包油(HFAE),油包水(HFB),乳化液,合成型,液压液,改善油液化学性能添加剂：抗氧化、防腐、防锈,改善油液化学性能添加剂：增粘、抗磨、防爬,石油基液,水基液,海水,淡水,二、液压液的物理性质,（一）密度,粘性的表现,粘性的度量,（二）可压缩性,（三）粘性,（一）密度,单位体积液体所具有的质量称为该液体的密度。即：,式中,液体的密度；,V,液体的体积；,m,液体的质量。,液体的密度随着压力或温度的变化而发生变化，但其变化量一般很小，在工程计算中可以,忽略不计,。,课本中,表2-2,列出了常用液压液密度，计算题可能会用到,（二）可压缩性,液体因所受,压力增高,而发生,体积缩小,的性质称为,可压缩性,。,若,压力为,p,0,时液体的,体积为,V,0,，当压力增加,p,，液体的体积减小,V,，则液体在单位压力变化下的体积相对变化量为：,式中，,k,称为液体的,压缩率,。,液体压缩率,k,的倒数,，称为液体,体积弹性模量,K,，即,一般情况,下可压缩性对液压系统性能的,影响不大,，但是在,高压下,或者研究,系统动态性能,及计算,远距离操纵液压机构,时则必须考虑。,课本中,表2-3,列出了各种液压液的体积模量，计算题可能会用到,石油基液压液,的,体积模量,K,与,温度、压力,有关：温度升高，,K,值减小，在液压正常工作温度范围内，,K,值会有5%25%的变化。压力增大时,K,增大，但这种变化不呈线性关系，当p,3MPa时，,K,值基本不再增大。,液压液中有游离的空气时,，,K,值将大大减小，且起始压力的影响明显增大。,一般建议,石油基液压液,K,取值0.71.4x10,3,MPa,。并尽量减少液压系统中游离空气的含量。,（三）粘性,1）粘性的表现,液体在外力作用下流动时,，分子间,内聚力,的存在使其流动受到牵制，从而沿其界面产生,内摩擦力,，这一特性称为液体的,粘性,。,h,y,d,y,u,0,y,x,O,液体粘性示意图,若,距离为,h,的两平行板间充满液体，下板固定，而,上板以速度,u,0,向右,平动。,由于液体和固体壁面间的,附着力,及液体的,粘性,，会使流动液体内部,各液层的速度,大小,不等,：,紧靠着下平板的液层速度为零,，,紧靠着上平板的液层速度为,u,0,，而中间各层液体的速度当层间距离,h,较小,时，从上到下近似呈,线性递减,规律分布。,其中，速度快的液层,带动,速度慢的；而速度慢的液层对速度快的起,阻滞,作用。,实验测定表明，流动液体相邻液层间的,内摩擦力,F,f,与液层,接触面积,A,、液层间的,速度梯度,du,/,dy,成正比，即：,式中，,比例系数,称为,粘性系数,或,动力粘度,。,若以,表示,液层间的切应力,，即,单位面上的内摩擦力,，则上式可表示为：,这就是,牛顿液体内摩擦定律,。,由此可知，在静止液体中，,速度梯度,d,u,/d,y,=0,，故其内摩擦力,为零，因此静止液体不呈现粘性，,液体只在流动时才显示其粘性。,h,y,d,y,u,0,y,x,O,液体粘性示意图,u,u+du,2）粘性的度量,度量粘性大小的物理量称为,粘度,。常用的粘度有三种，即,动力粘度,、,运动粘度,、,相对粘度,。,动力粘度,动力粘度,是表征流动液体,内摩擦力,大小的粘性系数。其,量值,等于,液体在以单位速度梯度流动时,，,单位面积上的内摩擦力。,在我国,法定计量单位制,及,SI制,中，,动力粘度,单位是,Pas,（,帕秒,）,或用,Ns/m,2,（,牛秒/米,2,）,表示。,如果,动力粘度,只与,液体种类,有关,而与,速度梯度,无关,，这种液体称为,牛顿液体,，否则为非牛顿液体。,石油基液压油一般为牛顿液体。,运动粘度,v,。,液体,动力粘度,与,其密度,之比,称为该液体的,运动粘度,v,，,即,运动粘度,v,的单位是m,2,/s（米,2,/秒）。,国际标准ISO,按,运动粘度值,对,油液的粘度等级,（,VG,）,进行划分。,相对粘度,。相对粘度是根据,特定测量条件,制定的，故又称,条件粘度,。测量条件不同，采用的相对粘度单位也不同。如,恩氏粘度,E,（,欧洲一些国家）、通用,塞氏秒,SUS,（,美国、英国）、商用,雷氏秒,R,1,S,（,英、美等国）和,巴氏度,B,（,法国）等。,国际标准化组织ISO,已规定统一采用,运动粘度,来表示油的粘度。,我国液压油粘度等级分为,10,、,15,、,22,、,32,、,46,、,68,、,100,、,150,等八种，,常用的粘度等级为,32,、,46,、,68,三种,。,见课本,表,2-4,。,3）温度对粘度的影响,温度变化使液体内聚力发生变化，因此液体的,粘度,对,温度,的变化,十分敏感,：,温度升高,，,粘度下降,。这一特性称为液体的,粘温特性,。,粘温特性常用,粘度指数VI,来度量。VI表示该液体的,粘度随温度变化的程度,与,标准液的粘度变化程度之比,。通常在各种工作介质的质量指标中都给出粘度指数。,粘度指数高,，说明,粘度随温度变化小,，其,粘温特性好,。,4）压力对粘度的影响,压力增大,时,，,液体分子间距离缩小,，,内聚力增加,，,粘度,也会有所,变大,。但是这种影响在,低压,时并不明显，可以,忽略不计,；,当压力大于50MPa时,，其,影响才趋于显著,。,一般要求液压液的,粘度指数在,90,以上,，优异的在,100,以上。几种典型的液压液粘度指数见,课本,表,2-5,。,5）气泡对粘度的影响,液体间混入直径为0.250.5mm的气泡时对液体的粘度有一定影响,（四）其他性质,温度对粘度的影响,稳定性,抗泡沫性,抗乳化性,防锈性,润滑性,相容性,三、对液压液的要求,液压系统使用的液压液应具备如下性能,合适的,粘度,。,润滑性,能好。,质地,纯净,，杂质少。,对金属和密封件有良好的,相容性,。,对热、氧化、水解和剪切都有良好的,稳定性,。,抗泡沫,性好，,抗乳化,性好，,腐蚀性小,，,防锈性,好。,体积膨胀系数小，比热容大。,流动点和凝固点低，闪点（明火能使油面上油蒸气闪燃，但油本身不燃烧时的温度）和燃点高。,对人体无害，成本低。,四、液压液的选择和使用,（一）液压液的选择,首先,，,是,油液,品种,的选择,。,优先选购,专用液压油,，这是保证设备工作可靠性和寿命关键。对于工程车辆液压系统建议优先选用,L-HM,、,L-HV,油，参见,表,2-1,。,其次，是油液,粘度等级,的选择,。,粘度等级的选择十分重要,，,因为粘度对液压系统工作的稳定性、可靠性、效率、温升以及磨损都有显著的影响。,粘度高,的液压油流动时的产生的,阻力较大,，克服阻力所,消耗的功率较大,，功率又将转化为热量,造成油温上升,；,粘度太低,，会使,泄漏量增大,，系统的容积效率降低。,液压液的选择通常要经历下述四个基本步骤：,列出液压系统对液压液以下性能变化范围的要求,：粘度、密度、体积模量、饱和蒸气压、空气溶解度、温度界限、压力界限、阻燃性、润滑性、相容性、污染性等。,查阅产品说明书，,选出符合上述各项要求的液压液品种。,进行综合权衡，,调整各方面的要求和参数。,与供货厂商联系，,最终决定所采用的合适液压液。,在选择粘度时应从液压系统的以下几方面进行考虑:,1、,工作压力,工作,压力较高,的系统宜选用,粘度较大,的液压油，以减少泄漏；反之，可选用粘度较小的液压油。,2、,运动速度,当液压系统的工作部件,运动速度较高,时，宜选用,粘度较小,的液压油，以减小液流的功率损失。,3、,环境温度,环境,温度较高,时宜选用,粘度较大,的液压油。,4、,液压泵的类型,液压泵对液压油的性能最为敏感。因为泵内零件的运动速度最高，工作时承受的压力也最高，且承压时间长，润滑要求苛刻，温升高。,课本表2-7,列出了液压泵用油的粘度范围及推荐牌号。,（二）液压液的使用,在使用液压液时，应注意如下几点：,对长期使用的液压液，,氧化、热稳定性,是决定温度界限的因素，因此，应使液压液,长期处在,低于,它开始氧化的温度,下工作。,在贮存、搬运及加注过程中，应,防止液压液被污染,。,对液压液,定期抽样检验,，并建立,定期更换,制度。,油箱的,贮液量应充分,，以利于系统的,散热,。,保持,系统的密封,，一旦有泄漏，就应立即排除。,液压液被污染后，将对系统及元件产生下述不良后果,：,固体颗粒加速元件磨损，堵塞元件中的小孔、缝隙及过滤器，使泵、阀性能下降，产生噪声。,水的侵入会加速油液的氧化，并和添加剂起作用产生粘性胶质，使滤心堵塞。,空气的混入会降低液压液的体积模量，引起气蚀，降低润滑性。,溶剂、表面活性化合物化学物质会使金属腐蚀。,微生物的生成使液压液变质，降低润滑性能，加速元件腐蚀。,第二节 液压液的污染及其控制,一、,污染物的种类及危害,液压油受到,污染,是导致系统发生,故障,的主要原因,。一个优质产品的液压元件会因为污染而经常发生故障，甚至会毁于一旦。液压元件的实际使用寿命也往往因为污染而低于其设计寿命。,质量测定法,把,100mL,的油液样品进行真空过滤并烘干后，在精密天平上称出颗粒的质量，然后依标准定出污染等级。,颗粒计数法,颗粒计数法是测定液压油液样品单位体积中,不同尺寸范围内颗粒污染物的颗粒数,，借以查明其区间颗粒浓度（指单位体积油液中含有某给定尺寸范围的颗粒数）或累计颗粒浓度（指单位体积油液中含有大于某给定尺寸的颗粒数）。,显微镜计数法,和,自动颗粒计数法,。,二、,污染的测定,液压液的污染等级是按,单位体积液压液中固体颗粒污染物的含量,，即液压液中所含,固体颗粒的浓度,来划分的,。,为了定量地描述和评定液压液的污染程度，以便对它实施控制，我国制定了国家标准,GB/T 140392002,液压传动 油液 固体颗粒污染等级代号,（,ISO 4406,：,1999,，,MOD,）。,油液固体颗粒污染等级代号有,两种,情况,：,（,1,）,自动计数颗粒计数器,计数由,三个代码,组成：分别是,4,m,、,6,m,和,14,m,，例如：,22/18/13,。,（,2,）,显微镜,计数由,两个代码,组成：分别是,5,m,和,15,m,，例如：,-/18/13,。,详细等级代码见,课本表,2-9,。,三、,污染的等级,严格清洗元件和系统。,防止污染物从外界侵入。,采用高性能的过滤器。,控制液压液的温度。,保持系统所有部位良好的密封性。,定期检查和更换液压液并形成制度。,四、液压液的污染控制,常用的控制液压液污染的措施有：,第二章 作业,2-3,2-4,2-5,加两题,1.简述液压油选择的主要考虑因素及使用注意