1、目的任務(wù)重點難點了解油液性質(zhì)（密度、可壓縮性、粘性）液壓油的粘性和粘度、粘溫特性液壓傳動介質(zhì)為什么不用水作為液壓傳動的介質(zhì)？第1頁，共44頁。原本在第一次工業(yè)革命中液壓介質(zhì)是用水的，而后隨著石油工業(yè)的發(fā)展，液壓油的優(yōu)點彌補了水介質(zhì)不能克服的缺點，所以液壓油取代了水作為工作介質(zhì)。 但是隨著世界各國對節(jié)能環(huán)保的呼聲越來越高，許多科學(xué)又把目光投向了水這一環(huán)保工作介質(zhì)。 第2頁，共44頁。1.泄漏 液壓元件中大部分的運動副采用間隙配合的方式，其縫隙量的大小對泄漏量的多少影響很大，而水的粘度比液壓油的粘度低，同等條件下，水比油的泄漏量要大，使系統(tǒng)的容積效率更低。2.防腐和潤滑 由于水的油膜強度較低，使水

2、比油的潤滑性差的多，并且水能腐蝕許多金屬，導(dǎo)致金屬表面剝落。 3.氣蝕 由于水的飽和蒸汽壓比油高，因此水液壓系統(tǒng)更容易產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。4.水在0以下會結(jié)冰 如果環(huán)境的溫度降到0 以下，就必須在水中加防凍液。傳統(tǒng)的防凍液含有對環(huán)境和人體有害的物質(zhì)，不能用于環(huán)保型的液壓系統(tǒng)。 第3頁，共44頁。1.液體的密度 密度：=m/v kg/m3 密度隨著溫度或壓力的變化而變化， P，稍有 T，但變化不大，通常忽略，一般取900kg/m3。單位體積內(nèi)液體的質(zhì)量2.1.1液壓油的主要物理性質(zhì)第4頁，共44頁。2.液體的可壓縮性液體的體積壓縮系數(shù)定義：體積為v的液體，當壓力增大p時，體積減小v，則液體在單位壓力變

3、化下體積的相對變化量，為壓縮系數(shù)。公式k=-v/（p.v） 物理意義：單位壓力所引起液體體積的變化。 P，v 故為保證k為正值，式中須加負號液體受壓力作用而發(fā)生體積縮小的性質(zhì)第5頁，共44頁。 工程上常用液體體積彈性模數(shù)K來表示其可壓縮性，取 K=1/k 。物理意義：表示單位體積相對變化量所需要的壓力增量，也即液體抵抗壓縮能力的大小。 一般認為油液不可壓縮（因壓縮性很?。?液體體積彈性模數(shù)一般礦物油的體積彈性模量為：K=（1.41.9）103Mpa第6頁，共44頁。3.粘性的物理本質(zhì) 液體靜止時，du/dy = 0 靜止液體不呈現(xiàn)粘性液體抵抗剪切變形的能力1.粘性的概念2.牛頓內(nèi)摩擦定律3.粘

4、性的物理本質(zhì)液體流動時，分子之間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)。速度梯度：在垂直速度方向上的速度變化率。第7頁，共44頁。粘性的度量-粘度（1）動力粘度 （2）運動粘度 （3）相對粘度0Et 粘度是表示粘性大小的物理量。流體抵抗剪切變形能力的度量，粘度越大，這種能力越強。粘度概念表示方法第8頁，共44頁。公式: =F/A=du/dy（N/m） =dy/du （Ns/m）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內(nèi)摩擦力。單位：國際單位（SI制）中： 帕秒（PaS）或牛頓秒/米2（NS/m）；（1）動力粘度第9頁，共44頁。動力粘度與液體密度之比值 公式： = / （單位：m/s）物理意義：

5、無。 （只是因為 /在流體力學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn) ，因此用代替（ /）單位說明 單位中只有長度和時間量綱，類似運動學(xué)量。 稱運動粘度，常用于液壓油牌號標注。（2）運動粘度第10頁，共44頁。液壓油牌號標注：老牌號20號液壓油，指這種油在50C 時的平均運動粘度為20 mm/s 。新牌號LHL32號液壓油，指這種油在 40C時的平均運動粘度為32 mm/s 。我國機械油牌號就是相應(yīng)的運動粘度。第11頁，共44頁。 因、不易直接測量，只用于理論計算，相對粘度是相對值，無量綱。 工程上常用相對粘度： 恩氏度0Et 中國、德國、前蘇聯(lián)等 賽氏秒SSU 美國 雷氏秒Ra 英國 巴氏度0B 法國 恩氏粘度與運動粘

6、度之間的換算關(guān)系 t=（7.310Et-6.31/0Et）10-6 (m/s)（3）相對粘度 （條件粘度）：第12頁，共44頁。 液體的粘度對溫度很敏感，溫度略，內(nèi)聚力，粘度顯著降低。 粘度與溫度、壓力的關(guān)系粘壓特性粘溫特性粘度隨溫度變化的關(guān)系叫粘溫特性。粘度隨溫度的變化較小，即粘溫特性較好。隨p而，壓力較小時忽略 第13頁，共44頁。液壓油的粘性摩擦在管道中造成壓力損失（能量損失），在液壓閥中增加了閥芯運動的阻力。粘度低時，增大泄漏，造成流量損失（能量損失）。流體的粘性給液壓系統(tǒng)帶來了什么影響？第14頁，共44頁。（1）合適的粘度和良好的粘溫特性；（2）良好的潤滑性；（3）對熱、氧化水解都有

7、良好穩(wěn)定性，使用壽命長；（4）抗泡沫性、抗乳化性和防銹性好，腐蝕性?。唬?）比熱和傳熱系數(shù)大，體積膨脹系數(shù)小，閃點和 燃點高，流動點和凝固點低。 （6）純凈度好，雜質(zhì)少；（7）對人體無害，對環(huán)境污染小，價格便宜。 總之：粘度第一位2.1.2 液壓油的使用要求第15頁，共44頁。閃點又叫閃燃點，是指可燃性液體表面上的蒸汽和空氣的混合物與火接觸而初次發(fā)生閃光時的溫度。各種油品的閃點可通過標準儀器測定。閃點溫度比著火點溫度低些。 燃點又叫著火點，是指可燃性液體表面上的蒸汽和空氣的混合物與火接觸而發(fā)生火焰能繼續(xù)燃燒不少于5s時的溫度。可在測定閃點后繼續(xù)在同一標準儀器中測定。可燃性液體的閃點和燃點表明其

8、發(fā)生爆炸或火災(zāi)的可能性的大小，對運輸、儲存和使用的安全有極大關(guān)系。 第16頁，共44頁。2.1.3 液壓介質(zhì)的種類液壓傳動介質(zhì)按照GB/T7631.2-87（等效采用ISO 6743/4）進行分類，主要有石油基液壓油(Petroleum-based Fluids)和難燃液壓液(Synthetic Fire-resistant Fluids)兩大類。 石油基液壓油 Petroleum-based Fluids（1）L-HL液壓油（又名普通型機床工業(yè)用液壓油）： 采用精制礦物油作基礎(chǔ)油，加入抗氧、抗腐、抗泡、防銹等添加劑調(diào)合而成，是當前我國供需量最大的主品種，用于一般液壓系統(tǒng)，但只適于0 以上的工

9、作環(huán)境。 其牌號有： HL22、 HL32 、HL46、HL68、HL100。在其代號L-HL中，L代表潤滑劑類，H代表液壓油，L代表防銹、抗氧化型，最后的數(shù)字代表運動粘度。 第17頁，共44頁。（2）L-HM液壓油（抗磨液壓油，M代表抗磨型）： 其基礎(chǔ)油與普通液壓油同，加有極壓抗磨劑，以減少液壓件的磨損。適用于15以上的高壓、高速工程機械和車輛液壓系統(tǒng)。 其牌號有：HM32、HM46、HM68、HMI00、HM150（3） L-HR液壓油、L-HG液壓油（又名液壓一導(dǎo)軌油）： L-HR液壓油是在環(huán)境溫度變化大的中低壓使用的液壓油。L-HG液壓油除普通液壓油所具有的全部添加劑外，還加有油性劑，

10、用于導(dǎo)軌潤滑時有良好的防爬性能。適用于機床液壓和導(dǎo)軌潤滑合用的系統(tǒng)。第18頁，共44頁。（4）L-HV液壓油（又名低溫液壓油、稠化液壓油、高粘度指數(shù)液壓油）： 用深度脫蠟的精制礦物油，加抗氧、抗腐、抗磨、抗泡、防銹、降凝和增粘等添加劑調(diào)合而成。 其粘溫特性好，有較好的潤滑性，以保證不發(fā)生低速爬行和低速不穩(wěn)定現(xiàn)象。 適用于低溫地區(qū)的戶外高壓系統(tǒng)及數(shù)控精密機床液壓系統(tǒng)。 （5）其它專用液壓油：如航空液壓油（紅油）、炮用液壓油、艦用液壓油等。 第19頁，共44頁。難燃液壓液 Synthetic Fire-resistant Fluids 難燃液壓液分為合成型(Synthetics)、油水乳化型(Oi

11、l-water Emulsions)和高水基型(High Water Content Fluids)三大類。 (1) 合成型抗燃工作液 水-乙二醇液(Water-Glycol)（L-HFC液壓液）： 這種液體含有 3555的水，其余為乙二醇及各種添加劑（增稠劑、抗磨劑、抗腐蝕劑等）。 優(yōu)點是凝點低（50），有一定的粘性，而且粘度指數(shù)高，抗燃。適用于要求防火的液壓系統(tǒng)。 缺點是價格高，潤滑性差，只能用于中等壓力（20MPa以下）。這種液體密度大，所以吸入困難。第20頁，共44頁。水-乙二醇液能使許多普通油漆和涂料軟化或脫離，可換用環(huán)氧樹脂或乙烯基涂料。 磷酸酯液(Phosphate Esters

12、) （L-HFDR液壓液）優(yōu)點：使用溫度范圍寬（54135），抗燃性好，抗氧化安定性和潤滑性都很好。允許使用現(xiàn)有元件在高壓下工作。缺點：價格昂貴（為液壓油的58倍）；有毒性；與多種密封材料（如丁氰橡膠）的相容性很差，而與丁基膠、乙丙膠、氟橡膠、硅橡膠、聚四氟乙烯等均可相容。難燃液壓液第21頁，共44頁。（2）油水乳化型抗燃工作液(L-HFB、L-HFAE液壓液) 油水乳化液是指互不相溶的油和水，使其中的一種液體以極小的液滴均勻地分散在另一種液體中所形成的抗燃液體。分水包油乳化液(Oil-in-water Emulsions)和油包水乳化液(Water-in-oil Emulsions)兩大類。

13、（3）高水基型抗燃工作液(L-HFAS液壓液)這種工作液不是油水乳化液。其主體為水，占 95，其余5為各種添加劑(抗磨劑、防銹劑、抗腐劑、乳化劑、抗泡劑、極壓劑、增粘劑等)。其優(yōu)點是成本低，抗燃性好，不污染環(huán)境。其缺點是粘度低，潤滑性差。難燃液壓液第22頁，共44頁。2.1.4 液壓油的選擇 液壓油類型：機械油、 精密機床液壓油、 氣輪機油選擇時要注意液壓系統(tǒng)的工作壓力 壓力高，選用粘度較大的液壓油。環(huán)境溫度 溫度高，選用粘度較大的液壓油。運動速度 速度高，選用粘度較小的液壓油。液壓泵的類型 各類型泵適用的粘度范圍第23頁，共44頁。第24頁，共44頁。2.2 液壓油的污染與控制一、污染物的種

14、類及危害水空氣微生物固體顆粒溶劑、表面活性化合物不正當?shù)臒崮堋㈧o電能、磁場能及放射能第25頁，共44頁。二、污染的原因 外界侵入的污染物液壓油液運輸過程中帶來的污染物液壓裝置組裝的殘留物（切屑、毛刺、型砂、磨粒、鐵銹等）從周圍環(huán)境混入的污染物（空氣、塵埃、水滴等）工作過程中產(chǎn)生的污染物液壓裝置中相對運動件磨損時產(chǎn)生的污染物（金屬微粒、銹斑、涂料剝離片、密封材料剝離片）液壓油液物理化學(xué)性能變化時產(chǎn)生的污染物（水分、氣泡以及液壓油液變質(zhì)后的膠狀生成物等）第26頁，共44頁。（1）對元件和系統(tǒng)進行清洗，清除在加工和組裝過程中殘留的污染物。液壓元件在加工的每道工序后都應(yīng)凈化，裝配后經(jīng)嚴格的清洗。（2）

15、防止污染物從外界侵入。 （3）采用合適的過濾器。（4）控制液壓油液的溫度。（5）定期檢查和更換液壓油液。三、油壓油液的污染控制第27頁，共44頁。提問作業(yè)1、粘性是如何產(chǎn)生的？靜止的液體有無粘性？2、液壓油的動力粘度如何表達？3、給你一杯液壓油，如何測量它的粘度？第28頁，共44頁。人類對流體認識問題： 1、高爾夫球：表面光滑還是粗糙？ 2、汽車阻力：來自前部還是后部？ 3、機翼升力：來自下部還是上部？第29頁，共44頁。 高爾夫運動起源與十五世紀。開始人們認為光滑小球飛得遠，后來發(fā)現(xiàn)表面有很多劃痕和裂紋的舊球比新球飛得更遠。這個謎直到20世紀建立流體力學(xué)邊界層理論后才解開 。 現(xiàn)在高爾球表面

16、上有許多窩，在同樣大小和重量下，飛行距離是光滑球的5倍。第30頁，共44頁。汽車阻力 汽車發(fā)明于19世紀末 。第31頁，共44頁。 當時人們認為汽車高速前進時的阻力主要來自車前部對空氣的撞擊。 因此早期的汽車后部是陡峭的，稱為箱型車，阻力系數(shù)CD很大，約0.8。 第32頁，共44頁。 實際上，汽車阻力主要取決于后部形成的尾流。 第33頁，共44頁。 20世紀30年代起，人們開始運用流體力學(xué)原理，改進了汽車的尾部形狀，出現(xiàn)了甲殼蟲型，阻力系數(shù)下降至0.6。 第34頁，共44頁。5060年代又改進為船型，阻力系數(shù)為0.45。 第35頁，共44頁。 80年代經(jīng)風洞實驗系統(tǒng)研究后，進一步改進為魚型，阻力系數(shù)為0.3。 第36頁，共44頁。 后來又出現(xiàn)楔型，阻力系數(shù)為0.2。 第37頁，共44頁。 90年代以后，科研人員研制開發(fā)了氣動性能更優(yōu)良的未來型汽車，阻力系數(shù)僅為0.137。 第38頁，共44頁。 經(jīng)過近80年的研究改進，汽車阻力系數(shù)從0.8降至0.137，阻力減小為原來的1/5 。 目前，在汽車外形設(shè)計中流體力學(xué)性能研究已占主導(dǎo)地位，合理的外形使汽車具有更好的動力學(xué)性能和更低的耗油率。 第39頁，共44頁。3機翼升力：來自下部還是上部？ 人們的直觀印象