第5章液壓傳動的基礎(chǔ)知識5.1液壓油5.2液體靜力學(xué)與液體動力學(xué)5.3流動液體的壓力損失5.4空穴現(xiàn)象和氣蝕5.5液壓沖擊返回5.1液壓油5.1.1液壓油的作用、性能和分類1.液壓油的作用作為液壓傳動介質(zhì)的液壓油主要有以下功能:(1)傳動:把油泵產(chǎn)生的壓力能傳遞給執(zhí)行部件。(2)潤滑:對泵、閥、執(zhí)行元件等運動部件進(jìn)行潤滑。(3)密封:保持油泵所產(chǎn)生的壓力。(4)冷卻:吸收并帶出液壓裝置所產(chǎn)生的熱量。(5)防銹:防止液壓系統(tǒng)中所用的各種金屬部件銹蝕。(6)傳遞信號:傳遞信號元件或控制元件發(fā)出的信號。(7)吸收沖擊:吸收液壓回路中產(chǎn)生的壓力沖擊。下一頁返回5.1液壓油

2.對液壓油的要求液壓油作為液壓傳動與控制中的工作介質(zhì)，在一定程度上決定了液壓系統(tǒng)的工作性能。特別是在液壓元件已經(jīng)定型的情況下，液壓油的良好性能與正確使用更加成為系統(tǒng)可靠工作的重要前提。為了保證液壓設(shè)備長時間的正常工作，液壓油必須與液壓裝置完全適應(yīng)。不同的工作機械、不同的使用情況對液壓油的要求也各不相同。近年來隨著液壓系統(tǒng)、液壓裝置性能的不斷提高，對液壓油的品質(zhì)也提出了更高的要求。液壓油主要應(yīng)具有的性能有:(1)具有合適的黏度和良好的黏度-溫度特性，在實際使用的溫度范圍內(nèi)，油液黏隨溫度的變化要小，液壓油的流動點和凝固點低。上一頁下一頁返回5.1液壓油

(2)具有良好的潤滑性，能對元件的滑動部位進(jìn)行充分潤滑，能在零件的滑動表面上形成強度較高的油膜，避免干摩擦，能防止異常磨損和卡咬等現(xiàn)象的發(fā)生。

(3)具有良好的安定性，不易因熱、氧化或水解而生成腐蝕性物質(zhì)、膠質(zhì)或瀝青質(zhì)，沉渣生成量小，使用壽命長。(4)具有良好的抗銹性和耐腐蝕性，不會造成金屬和非金屬的銹蝕和腐蝕。

(5)具有良好的相容性，不會引起密封件、橡膠軟管、涂料等的變質(zhì)。

(6)油液質(zhì)地純凈，污染物較少;當(dāng)污染物從外部侵入時，能迅速分離。上一頁下一頁返回5.1液壓油液壓油中如含有酸堿，會造成機件和密封件腐蝕;含有固體雜質(zhì)，會對滑動表面造成磨損，并易使油路發(fā)生堵塞;如果含有揮發(fā)性物質(zhì)，在長期使用后會使油液黏度變大，同時在油液中產(chǎn)生氣泡。

(7)應(yīng)有良好的消泡性、脫氣性，油液中裹攜的氣泡及液面上的泡沫應(yīng)比較少，且容易消除。油液中的泡沫會造成系統(tǒng)斷油或出現(xiàn)空穴現(xiàn)象，影響系統(tǒng)正常工作。(8)具有良好的抗乳化性，對于不含水液壓油，油液中的水分容易分離。在油液中混入水分會使油液乳化，降低油的潤滑性能，增加油的酸性，縮短油液的使用壽命。

(9)油液在工作中發(fā)熱和體積膨脹都會造成工況的惡化，所以油液應(yīng)有較低的體積膨脹系數(shù)和較高的比熱容。上一頁下一頁返回5.1液壓油

(10)具有良好的防火性，閃點(即明火能使油面上的蒸氣燃燒，但油液本身不燃燒的溫度)和燃點高，揮發(fā)性小。(11)壓縮性盡可能小，響應(yīng)性好。

(12)不得有毒性和異味，易于排放和處理。3.液壓油的分類液壓油在液壓設(shè)備中除了傳遞能量外，還具有潤滑、冷卻、密封、防銹等多種用途，并且不同的應(yīng)用場合和系統(tǒng)組成對油液的要求也各不相同，所以液壓油的成分受到嚴(yán)格限制。隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，液壓油的使用條件日益復(fù)雜，液壓油的種類也日益繁多。關(guān)于液壓油的品種，國內(nèi)外曾采用過許多不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。上一頁下一頁返回5.1液壓油1987年我國等效采用ISO標(biāo)準(zhǔn)制定了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7631.2-1987，對液壓油進(jìn)行了品種分類。我國液壓油(液)的分類、品種符號以及隨后的產(chǎn)品代號、名稱和質(zhì)量水平與世界主要國家的表示方法完全相同。目前，我國各種液壓設(shè)備所采用的液壓油，按抗燃燒性可分礦物油型(石油基液壓油)和不燃或難燃油型(抗燃油型)。礦物油系的主要成分是提煉后的石油制品加入各種添加劑精制而成。這種液壓油潤滑性好，腐蝕性小，化學(xué)穩(wěn)定性好，是目前最常用的液壓油，幾乎90%以上的液壓設(shè)備中都是使用這種類型的液壓油。為滿足液壓裝置的特殊要求，可以在基油中配合添加劑來改善性能。液壓油的添加劑主要有抗氧化劑、防銹劑、抗磨劑、消泡劑等。上一頁下一頁返回5.1液壓油不燃或難燃液壓油系可分為水基液壓液(含水液壓液)和合成液壓液兩種。水基液壓液的主要成分是水，加入了某些具有防銹和潤滑等作用的添加劑。它具有價格便宜、抗燃等優(yōu)點，但潤滑性能差，腐蝕性大，適用溫度范圍小。因此，它一般用于水壓機、礦山機械和液壓支架等特殊場合。合成液壓液由多種嶙酸醋和添加劑用化學(xué)方法合成，其優(yōu)點是潤滑性能好、凝固點低、防火性能好，缺點是黏溫性和低溫性能差，價格昂貴、有毒。因此，這種合成液壓油一般用于鋼鐵廠、壓鑄車間、火力發(fā)電廠和飛機等有高等級防火要求的場合。目前以水作為液壓傳動介質(zhì)的研究，也得到了越來越多的重視。液壓油按ISO的分類見表5-1。上一頁下一頁返回5.1液壓油5.1.2液壓油的物理性質(zhì)

1.密度密度是指單位體積油液的質(zhì)量，單位為kg/m3可或g/mL。體積為V，質(zhì)量為m的液體密度ρ=m/V。對于常用的礦物油型液壓油，它的體積隨著溫度的上升而增大，隨著壓力的增大而減小，所以其密度隨著溫度的上升而減小，隨著壓力的增大而稍有增加。但由于其隨壓力的變化較小，一般中低壓系統(tǒng)中可以認(rèn)為其為常數(shù)。在相同的流量下，系統(tǒng)的壓力損失和油液的密度成正比，它對泵的自吸能力也有影響上一頁下一頁返回5.1液壓油

2.黏度液體受外力作用而流動時，由于液體與固體壁面之間的附著力和液體本身之間的分子間內(nèi)聚力的存在，使液體的流動受到牽制，導(dǎo)致在流動截面上各點的液體分子的流速各不相同。運動快的液體分子帶動運動慢的，運動慢的對運動快的起阻滯作用。這種由于流動時液體分子間存在相對運動而導(dǎo)致相互牽制的力稱為液體的內(nèi)摩擦力或黏滯力，而液體流動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的這種特性稱為液體的黏性。從它的定義可以看出，液體只有在流動(或有流動趨勢)時才呈現(xiàn)出黏性，處于靜止?fàn)顟B(tài)時是不呈現(xiàn)黏性的。黏度是表征液體流動時內(nèi)摩擦力大小的量，是衡量液體黏性大小的指標(biāo)，也是液壓油最重要的性質(zhì)。上一頁下一頁返回5.1液壓油油液黏度大可以降低泄漏，提高潤滑效果，但會使壓力損失增大，動作反應(yīng)變慢，機械效率降低，功率損耗增大;油液黏度低可實現(xiàn)高效率小阻力的動作，但會增加磨損和泄漏，降低容積效率。通常用黏度單位來表示黏度的大小，我國常用的黏度單位有3種:動力黏度、運動黏度和相對黏度。

1)動力黏度動力黏度指的是液體在單位速度梯度下流動時單位面積上產(chǎn)生的摩擦力。它的物理意義是:面積為1cm2

，相距為1cm的兩層液體，以1cm/s的速度相對運動，此時所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力大小。動力黏度用μ表示。從動力黏度的物理意義中可以看出，液體黏性越大，其動力黏度值也越大。動力黏度在法定計量單位中，是用帕·秒(Pa"s)表示。上一頁下一頁返回5.1液壓油2)運動黏度運動黏度是指在相同溫度下，液體的動力黏度μ與它的密度ρ之比，用v表示，即:就物理意義而言，v并不是一個直接反映液體黏性的量，但習(xí)慣上常用它表示液體的黏度。液壓傳動介質(zhì)的黏度等級是以40℃時的運動黏度的中心值來劃分的。3)相對黏度液體黏度可以通過旋轉(zhuǎn)黏度計直接測定，也可先測出液體的相對黏度，然后再根據(jù)關(guān)系式換算出動力黏度或運動黏度。相對黏度又稱條件黏度，是根據(jù)一定的測量條件測定的。上一頁下一頁返回5.1液壓油我國采用的是恩氏黏度(°E)，它是用恩氏黏度計測量得到的。恩氏黏度的測量方法是:將200ml的被測油液放入特制的容器(恩氏黏度計)內(nèi)，加熱到溫度t℃后，讓它從容器底部一個直徑Φ=2.8mm的小孔中流出，測出液體全部流出所用的時間t1;然后與流出同樣體積的20℃的蒸餾水所需時間t2相比，比值即為該油液在溫度t℃時的恩氏黏度，用°Et表示。液體的黏度是隨液體的溫度和壓力的變化而變化的。液壓油對溫度的變化十分敏感，溫度上升，黏度下降;溫度下降，黏度上升。這主要是由于溫度的升高會使油液中的分子間的內(nèi)聚力減小，降低了流動時液體分子間的內(nèi)摩擦力。上一頁下一頁返回5.1液壓油不同種類的液壓油其黏度隨溫度變化的規(guī)律也不相同。通常用黏度指數(shù)度量黏度隨溫度變化的程度。液壓油的黏度指數(shù)越高，它的黏度隨溫度的變化就越小，其黏溫特性也越好，該液壓油應(yīng)用的溫度范圍也就越廣。液壓油隨壓力的變化相對較小。壓力增大時，液體分子間的距離變小，黏度增大。但在低壓系統(tǒng)中其變化量很小，可以忽略不計。但在高壓時，液壓油的黏性會急劇增大。3.壓縮率和體積彈性模量液體受壓力作用而發(fā)生體積變小的性質(zhì)稱為液體的可壓縮性。在壓力作用下液壓油的體積變化，用壓縮率β表示，即單位壓力變化下的體積相對變化量來表示。而油液的體積彈性模量K則是壓縮率β的倒數(shù)。上一頁下一頁返回5.1液壓油一般情況下可以把液壓油當(dāng)成是不可壓縮的。但在需要精密控制的高壓系統(tǒng)中，油液的壓縮率或體積彈性模量就不能忽略不計。由于壓縮率隨壓力和溫度而增加，所以它對帶有高壓泵和馬達(dá)的液壓系統(tǒng)也有著重要的影響。另外在液壓設(shè)備工作過程中，液壓油中總會混進(jìn)一些空氣，由于空氣具有很強的可壓縮性，所以這些氣泡的混入會使油液的壓縮率大大提高，所以在進(jìn)行液壓系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮到這方面的因素。溫度對油液體積的影響一般也可以忽略不計，但對于容積很大的密閉液體，則應(yīng)注意因溫度升高而引起的膨脹，這種膨脹產(chǎn)生很高的壓力，往往會使液壓系統(tǒng)的某些薄弱部位破裂，造成設(shè)備損壞或引發(fā)事故。上一頁下一頁返回5.1液壓油

4.其他性質(zhì)液壓油除以上的幾項主要性質(zhì)外，還有比熱容、潤滑性、抗磨性、穩(wěn)定性、揮發(fā)性、材料相容性、難燃性、消泡性等多項其他性質(zhì)。這些性質(zhì)對液壓油的選擇和使用都有著重要影響，其中大多數(shù)性質(zhì)可以通過在油液中加入各種添加劑來獲得，具體說明請參見相關(guān)資料或產(chǎn)品說明。5.1.3液壓油的選擇正確合理地選擇液壓油是保證液壓元件和液壓系統(tǒng)正常運行的前提。合適的液壓油不僅能適應(yīng)液壓系統(tǒng)各種環(huán)境條件和工作情況，對延長系統(tǒng)和元件的使用壽命，保證設(shè)備可靠運行，防止事故發(fā)生也有著重要作用。上一頁下一頁返回5.1液壓油選擇液壓油通常按以下3個基本步驟進(jìn)行:(1)列出液壓系統(tǒng)對液壓油(液)各方面性能的變化范圍要求:黏度、密度、溫度范圍、壓力范圍、抗燃性、潤滑性、可壓縮性等。

(2)能夠同時滿足所有性能要求的液壓油是不存在的，應(yīng)盡可能選出接近要求的液壓油品種。可以從液壓油生產(chǎn)企業(yè)及其產(chǎn)品樣本中獲得工作介質(zhì)的推薦資料。

(3)綜合、權(quán)衡、調(diào)整各方面的要求參數(shù)，決定所采用的液壓油類型。對于各類液壓油，需要考慮的因素很多，其中黏度是液壓油的最重要的性能指標(biāo)之一。它的選擇合理與否，對液壓系統(tǒng)的運動平穩(wěn)性、工作可靠性與靈敏性、系統(tǒng)效率、功率損耗、氣蝕現(xiàn)象、溫升和磨損等都有顯著影響。上一頁下一頁返回5.1液壓油選擇了黏度不符合要求的液壓油，無法保證系統(tǒng)正常工作甚至可能造成系統(tǒng)不工作。所以要想充分發(fā)揮液壓設(shè)備的作用，保證其正常良好運作，在選用液壓油時，就應(yīng)根據(jù)具體情況或系統(tǒng)要求選擇合適黏度的液壓油和適當(dāng)?shù)挠鸵悍N類。通常，液壓油可以根據(jù)以下幾方面進(jìn)行選擇:1.根據(jù)環(huán)境條件選用選用液壓油時應(yīng)考慮液壓系統(tǒng)使用的環(huán)境溫度和環(huán)境惡劣程度。礦物油的黏度由于受溫度的影響變化很大，為保證在工作溫度時有較適宜的黏度，必須考慮周圍環(huán)境溫度的影響。當(dāng)溫度高時，宜選用黏度較高的油液;周圍環(huán)境溫度低時，宜選用黏度低的油液。上一頁下一頁返回5.1液壓油對于惡劣環(huán)境(潮濕、野外、溫差大)就應(yīng)對液壓油的防銹性、抗乳化性及黏度指數(shù)重點考慮。油液抗燃性、環(huán)境污染的要求、毒性和氣味也是應(yīng)考慮的因素。2.根據(jù)工作壓力選用選擇液壓油時，應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)工作壓力的大小選用。通常，當(dāng)工作壓力較高時，宜選用黏度較高的油，以免系統(tǒng)泄漏過多，效率過低;工作壓力較低時，可以用黏度較低的油，這樣可以減少壓力損失。凡在中、高壓系統(tǒng)中使用的液壓油還應(yīng)具有良好的抗磨性。3.根據(jù)設(shè)備要求選用1)根據(jù)液壓泵的要求選擇上一頁下一頁返回5.1液壓油液壓油首先應(yīng)滿足液壓泵的要求。液壓泵是液壓系統(tǒng)的重要元件，在系統(tǒng)中它的運動速度、壓力和溫升都較高，工作時間又長，因而對黏度要求較嚴(yán)格，所以選擇黏度時應(yīng)首先考慮到液壓泵。否則，泵磨損快，容積效率降低，甚至可能破壞泵的吸油條件。在一般情況下，可將液壓泵要求液壓油的黏度作為選擇液壓油的基準(zhǔn)。液壓泵所用金屬材料對液壓油的抗氧化性、抗磨性、水解安定性也有一定要求。

2)根據(jù)設(shè)備類型選擇精密機械設(shè)備與一般機械對液壓油的黏度要求也是不同的。為了避免溫度升高而引起機件變形，影響工作精度，精密機械宜采用較低黏度的液壓油。上一頁下一頁返回5.1液壓油

3)根據(jù)液壓系統(tǒng)中運動件的速度選擇當(dāng)液壓系統(tǒng)中工作部件的運動速度很高，油液的流速也很高時，壓力損失會隨之增大，而液壓油的泄漏量則相對減少，這種情況就應(yīng)選用黏度較低的油液;反之，當(dāng)工作部件的運動速度較低時，所需的油液的流量很小，這時泄漏量大，泄漏對系統(tǒng)的運動速度影響也較大，所以應(yīng)選用黏度較高的油液。4.合理選用液壓油品種液壓傳動系統(tǒng)中可使用的油液品種很多，有機械油、變壓器油、汽輪機油、通用液壓油、低溫液壓油、抗燃液壓油和耐磨液壓油等。上一頁下一頁返回5.1液壓油機械油是最常用的機械潤滑油，過去在液壓設(shè)備中被廣泛使用，但由于其在化學(xué)穩(wěn)定性(抗氧化性、抗剪切等)、黏溫特性、抗乳化、抗泡沫性以及防銹性能等方面均較差，大多數(shù)情況下已無法滿足液壓設(shè)備的要求。變壓器油和汽輪機油的某些性能指標(biāo)較機械油有所提高，但從名稱上看這些油主要是為適應(yīng)變壓器、汽輪機等設(shè)備的特殊需要而生產(chǎn)的，其性能并不符合液壓傳動用油的要求。液壓設(shè)備一般應(yīng)選用通用液壓油，如果環(huán)境溫度較低或溫度變化較大，應(yīng)選擇黏溫特性好的低溫液壓油;若環(huán)境溫度較高且具有防火要求，則應(yīng)選擇抗燃液壓油;如設(shè)備長期在重載下工作，為減少磨損，可選用抗磨液壓油。選擇合適的液壓油品種可以保證液壓系統(tǒng)的正常工作，減少故障的發(fā)生，還可提高設(shè)備的使用壽命。上一頁下一頁返回5.1液壓油5.1.4液壓油的污染與控制液壓油的污染是液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因，液壓系統(tǒng)中約80%的故障是由液壓油的污染造成。即使是新油往往也含有許多污染物顆粒，甚至可能比高性能液壓系統(tǒng)的允許量多10倍。因此正確使用液壓油，做好液壓油的管理和防污是保證液壓系統(tǒng)工作可靠，延長液壓元件使用壽命的重要手段。1.液壓油污染的主要原因液壓油中污染物的來源是多方面的，總體來說可分為系統(tǒng)內(nèi)部殘留、內(nèi)部生成和外部侵入3種。造成油液污染的主要原因有以下幾點:上一頁下一頁返回5.1液壓油(1)液壓油雖然是在比較清潔的條件下精煉和調(diào)制的，但油液運輸和儲存過程中受到管道、油桶、油罐的污染。

(2)液壓系統(tǒng)和液壓元件在加工、運輸、存儲、裝配過程中灰塵、焊渣、型砂、切屑、磨料等殘留物造成污染。(3)液壓系統(tǒng)運行中由于油箱密封不完善以及元件密封裝置損壞、不良而由系統(tǒng)外部侵入的灰塵、沙土、水分等污染物造成污染。

(4)液壓系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的污染物。金屬及密封件因磨損而產(chǎn)生的顆粒、通過活塞桿等處進(jìn)入系統(tǒng)的外界雜質(zhì)、油液氧化變質(zhì)的生成物也都會造成油液的污染。2.污染的危害上一頁下一頁返回5.1液壓油液壓油污染會使液壓系統(tǒng)性能變壞，經(jīng)常出現(xiàn)故障，液壓元件磨損加劇，壽命縮短。油液對液壓系統(tǒng)的危害可大致歸納為以下幾點:(1)固體顆粒使液壓元件滑動部分磨損加劇，反應(yīng)變慢，甚至造成卡死，縮短其使用壽命。(2)堵塞濾油器，使液壓泵運轉(zhuǎn)困難，造成吸空，產(chǎn)生氣蝕、振動和噪聲。(3)造成液壓元件的微小孔道和縫隙發(fā)生堵塞，使液壓閥性能下降或動作失靈。(4)加速密封件的磨損，使泄漏量增大。(5)液壓油中混入水分會使液壓油的潤滑能力降低并使油液乳化變質(zhì)，并腐蝕金屬表面，生成的銹片會進(jìn)一步污染油液。上一頁下一頁返回5.1液壓油

(6)低溫時，自由水會變成冰粒，堵塞元件的間隙和孔道。(7)空氣混入液壓油會產(chǎn)生氣蝕，降低元件機械強度，造成液壓系統(tǒng)出現(xiàn)振動和爬行，產(chǎn)生噪聲。

(8)空氣還能加速油液氧化變質(zhì)，增大油液的可壓縮性。3.污染的分析和測定光譜分析、鐵譜分析和紅外光譜分析是油液污染成分與含量分析的常用方法。光譜分析可以檢測油液中的元素及其含量;鐵譜分析可以檢測油液中鐵磁性顆粒污染物的成分、大小及數(shù)量;紅外光譜分析可以對油液中的化合物進(jìn)行定性和定量分析。液壓油的污染程度用污染度來表示。上一頁下一頁返回5.1液壓油油液污染度是指單位體積油液中固體顆粒污染物的含量，即油液中固體顆粒污染物的濃度。對于其他污染物，則用水含量、空氣含量等來表示。油液污染度的表示方法有很多種，常見的有質(zhì)量污染度和顆粒污染度兩種表示方法。質(zhì)量污染度是指單位體積油液中固體顆粒污染物的質(zhì)量，單位為mg/L。顆粒污染度是指單位體積油液中所含各種尺寸固體顆粒污染物的數(shù)量。質(zhì)量污染度一般采用稱重法測量。顆粒污染度的測定有顯微鏡計數(shù)法、自動顆粒計數(shù)器計數(shù)法兩種定量方法和顯微鏡比較法、濾網(wǎng)堵塞法兩種半定量方法。4.污染的控制措施上一頁下一頁返回5.1液壓油對液壓油進(jìn)行良好的管理，保證液壓油的清潔，對于保證設(shè)備的正常運行，提高設(shè)備使用壽命有著非常重要的意義。污染物種類不同，來源各異，治理和控制措施也有較大差別。我們應(yīng)在充分分析了解污染物來源及種類的基礎(chǔ)上，采取經(jīng)濟(jì)有效的措施，控制油液污染水平，保證系統(tǒng)正常工作。對液壓油的污染控制工作概括起來有兩個方面:一是防止污染物侵入液壓系統(tǒng);二是把已經(jīng)侵入的污染物從系統(tǒng)中清除出去。污染控制貫穿于液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造、安裝、使用、維修等各個環(huán)節(jié)。在實際工作中污染控制主要有以下措施:上一頁下一頁返回5.1液壓油

(1)在使用前保持液壓油清潔。液壓油進(jìn)廠前必須取樣檢驗，加入油箱前應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行過濾并注意加油管、加油工具及工作環(huán)境的影響。儲運液壓油的容器應(yīng)清潔、密封，系統(tǒng)中漏出來的油液未經(jīng)過濾不得重新加入油箱。(2)做好液壓元件和密封元件清洗，減少污染物侵入。所有液壓元件及零件裝配前應(yīng)徹底清洗，特別是細(xì)管、細(xì)小盲孔及死角的鐵屑、銹片和灰塵、沙粒等應(yīng)清洗干凈，并保持干燥。零件清洗后一般應(yīng)立即裝配，暫時不裝配的則應(yīng)妥善防護(hù)，防止二次污染。

(3)使液壓系統(tǒng)在裝配后、運行前保持清潔。液壓元件加工和裝配時要認(rèn)真清洗和檢驗，裝配后進(jìn)行防銹處理。上一頁下一頁返回5.1液壓油油箱、管道和接頭應(yīng)在去除毛刺、焊渣后進(jìn)行酸洗以去除表面氧化物。液壓系統(tǒng)裝配好后應(yīng)做循環(huán)沖洗并進(jìn)行嚴(yán)格檢查后再投入使用。液壓系統(tǒng)開始使用前，還應(yīng)將空氣排盡。

(4)在工作中保持液壓油清潔。液壓油在工作中會受到環(huán)境的污染，所以應(yīng)采用密封油箱或在通氣孔上加裝高效能空氣濾清器，可避免外界雜質(zhì)、水分的侵入。控制液壓油的工作溫度，防止過高油溫引起油液氧化變質(zhì)。

(5)防止污染物從活塞桿伸出端侵入。液壓缸活塞工作時，活塞桿在油液與大氣間往返，易將大氣中污染物帶入液壓系統(tǒng)中。設(shè)置防塵密封圈是防止這種污染侵入的有效方法。上一頁下一頁返回5.1液壓油

(6)合理選用過濾器。根據(jù)設(shè)備的要求、使用場合在液壓系統(tǒng)中選用不同的過濾方式、不同精度和結(jié)構(gòu)的濾油器，并對濾油器定期檢查、清洗。(7)對液壓系統(tǒng)中使用的液壓油定期檢查、補充、更換。上一頁返回5.2液體靜力學(xué)與液體動力學(xué)5.2.1液體靜力學(xué)液體靜力學(xué)主要研究的是液體靜止時的平衡規(guī)律及其應(yīng)用。液體靜止是指液體內(nèi)部質(zhì)點間沒有相對運動，不呈現(xiàn)黏性，而與盛裝液體容器的運動狀態(tài)無關(guān)。1.液體靜壓力和液體靜壓力基本方程處于靜止?fàn)顟B(tài)下的液體所具有的壓力稱為液體的靜壓力。在液壓傳動中所用的壓力一般均指液體的靜壓力(p)液體的靜壓力由液體的自重和液體表面所受到的外力兩部分組成。由液體自重產(chǎn)生的壓力p1為:下一頁返回5.2液體靜力學(xué)與液體動力學(xué)由液體表面受到的外力作用而產(chǎn)生的壓力為:靜止液體內(nèi)任一點的靜壓力等于液面上所受外力與液體重力所產(chǎn)生的壓力之和，由此可得靜止液體某點的靜壓力為:該式即為液體靜壓力的基本方程。

2.靜止液體的壓力特性由液體靜壓力的基本方程可知:(1)靜止液體內(nèi)任一點的壓力均由兩部分組成，一部分是液面上的壓力;另一部分是液體本身的自重所產(chǎn)生的壓力。當(dāng)液面上只受到大氣壓力p0時，則液面下某點的壓力則為上一頁下一頁返回5.2液體靜力學(xué)與液體動力學(xué)

(2)在同一容器內(nèi)，同一種液體內(nèi)的靜壓力隨液體的深度增加而線性增加。(3)連通器內(nèi)同一液體中深度相同的各點壓力相等。由壓力相等的點組成的面稱為等壓面。在重力作用下靜止液體的等壓面是一個水平面，與容器的形狀無關(guān)。在液壓系統(tǒng)中，由于管道配置高度一般不超過10m，液位高度引起的那部分壓力pgh與油液所受外力相比非常小，可以忽略不計。因此，對于液壓系統(tǒng)來說，一般可以不考慮液體位置高度對壓力的影響，可以認(rèn)為整個液體內(nèi)部各處的壓力是相等的。上一頁下一頁返回5.2液體靜力學(xué)與液體動力學(xué)5.2.2液體動力學(xué)

1.理想液體液體在流動過程中，要受重力、慣性力、黏性力等多種因素的影響，其內(nèi)部各處質(zhì)點的運動各不相同。所以在液壓系統(tǒng)中，主要考慮整個液體在空間某特定點或特定區(qū)域的平均運動情況。為了簡化分析和研究的過程，我們將既無黏性又不可壓縮的液體稱為理想液體。這樣，在研究液體流動規(guī)律時就能忽略液體的黏性和可壓縮性對運動的影響，可以比較容易的得到理想液體的基本運動方程。然后根據(jù)實驗結(jié)果，對理想液體的基本方程加以修正，使之與實際液體的情況相符。2.流量和流速上一頁下一頁返回5.2液體靜力學(xué)與液體動力學(xué)在單位時間內(nèi)，流過某通流截面的液體體積，稱為流量。流速是指流動液體內(nèi)的質(zhì)點在單位時間內(nèi)流過的距離。以v表示，單位為m/min或cm/s。液體流量q、流速v以及液體流通截面積A的關(guān)系為q=vA。3.流動液體連續(xù)性原理連續(xù)性原理是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的一種表達(dá)形式。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，如果液體在管道內(nèi)的流動是連續(xù)的，沒有空隙存在，那么液體在壓力作用下穩(wěn)定流動時，單位時間內(nèi)流過管道內(nèi)任一個截面的液體質(zhì)量一定是相等的，既不會增多，也不會減少。上一頁下一頁返回5.2液體靜力學(xué)與液體動力學(xué)在不考慮液體可壓縮性的情況下，即液體密度p不變，那么單位時間流過管道任一截面的液體體積就是相等的，即通過流通管道任一通流截面的液體流量相等，這就是液體連續(xù)性原理。根據(jù)流動液體的連續(xù)性原理可知:(1)液體流過一定截面時，流量越大，流速則越高。

(2)液體流過不同的截面時，在流量不變的情況下，截面越大，流速越小。4.伯努利方程(流動液體能量方程)伯努利方程是能量守恒定律在流動液體中的具體表現(xiàn)。在密閉管道內(nèi)穩(wěn)定流動的理想液體具有3種形式的能量，即壓力能、動能和位能。上一頁下一頁返回5.2液體靜力學(xué)與液體動力學(xué)在流動過程中，這3種能量之間可以互相轉(zhuǎn)換，但在管道內(nèi)任一截面處的這3種能量的總和為一常數(shù)。即:理想液體的伯努利方程:實際液體由于具有黏性，在流動過程中會因為內(nèi)摩擦消耗一部分能量;另外管道的局部形狀尺寸的變化也會使液流的狀態(tài)發(fā)生變化，消耗能量。因此實際液體流動時存在能量的損失。實際液體的伯努利方程:伯努利方程是流體力學(xué)中一個特別重要的基本方程，它揭示了液體流動過程中的能量變化規(guī)律，是對液壓問題進(jìn)行分析、計算和研究的理論基礎(chǔ)。上一頁下一頁返回5.2液體靜力學(xué)與液體動力學(xué)綜合液體連續(xù)性原理，從伯努利方程中可以看出:(1)對于水平放置的管道，液體的流速越高，它的壓力就越低。(2)在流量不變的情況下，液體流過不同截面時，截面越大，則流速越小，壓力越大;截面越小，則流速越大，壓力越小。在液壓傳動系統(tǒng)中，位能和動能與壓力能相比小得多，因此，可以忽略不計。也就是說油液中的能量主要是以壓力能形式體現(xiàn)，所以在液壓系統(tǒng)計算時，一般只考慮壓力能的作用。5.2.3測量儀表1.壓力的測量上一頁下一頁返回5.2液體靜力學(xué)與液體動力學(xué)液壓系統(tǒng)和各局部回路的壓力大小可以通過在系統(tǒng)中適當(dāng)位置安裝的壓力表觀測。壓力測量的方法有很多，管形彈簧壓力表是最常用的位置式壓力測量儀表。這種壓力表是按布爾頓的管形彈簧原理工作的，如圖5-1所示，其工作原理為:彎成C形的管形彈簧1一端固定，它有一個橢圓的截面，其內(nèi)部是空心的。當(dāng)液壓油流入管形彈簧時，整個空心管內(nèi)就形成了與被測部位相等的壓力。油液對管形彈簧外環(huán)A有一個向外張開的力，對內(nèi)環(huán)B有一個向內(nèi)收縮的力。由于外環(huán)和內(nèi)環(huán)存在面積差，向外張開的力大于向內(nèi)收縮的力，導(dǎo)致管形彈簧伸張變形。這個變形通過放大機構(gòu):杠桿2、扇輪3和齒輪4，使指針5發(fā)生偏轉(zhuǎn)。上一頁下一頁返回5.2液體靜力學(xué)與液體動力學(xué)壓力越大，指針偏轉(zhuǎn)越大，這樣在刻度盤上就能讀到相應(yīng)的壓力值。其實物如圖5-2所示。為了使壓力沖擊不損壞彈簧，一般在連接這種壓力表時必須裝阻尼扼流圈。這種壓力表表盤腔還會充入甘油以便在出現(xiàn)壓力沖擊時起到阻尼作用。在壓力大于100bar的場合要用螺絲管狀或蝸桿狀管形彈簧代替管形彈簧，測量壓力可高達(dá)1000bar。在壓力穩(wěn)定的系統(tǒng)中，壓力表量程一般為最高壓力的1.5倍。在壓力波動大的系統(tǒng)中，最大量程應(yīng)為最高壓力的2倍，或選用帶油阻尼耐振壓力表。這種壓力表是位置式的，即只能安裝在實際需要進(jìn)行壓力檢測的位置。上一頁下一頁返回5.2液體靜力學(xué)與液體動力學(xué)如要利用測量儀表的讀數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視或控制，就需要使用電子式壓力傳感器來進(jìn)行壓力測量。利用電信號可以遠(yuǎn)距離傳送的特點，將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號，這樣就可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的壓力指示和監(jiān)控。2.流量的測量如果需要對液壓油的流量進(jìn)行一次性的測量，則最簡單的方法是借助量筒和秒表來進(jìn)行測量。為了調(diào)節(jié)或控制勻速運動的油缸或馬達(dá)以及控制定位的精確測量，可以采用渦輪流量儀、橢圓計數(shù)器、齒輪式測量儀、測量帶或定片儀等流量儀。渦輪式流量儀的工作原理如圖5-3所示.渦輪式流量儀是通過對渦輪轉(zhuǎn)速的測量來間接測出流量的。上一頁下一頁返回5.2液體靜力學(xué)與液體動力學(xué)從渦輪式流量儀流過的油液使軸流渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪用磁性材料制成，通過安裝在渦輪上方的探頭可以記錄一定時間內(nèi)渦輪葉片轉(zhuǎn)過的次數(shù)。根據(jù)探頭測得的脈沖數(shù)可以計算出渦輪的轉(zhuǎn)速。由于油液的流量與渦輪轉(zhuǎn)速成正比，所以測出轉(zhuǎn)速也就測出了油液的流量。由于探頭輸出的是電信號，所以利用這種流量計可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程的流量監(jiān)控。其剖面結(jié)構(gòu)及實物如圖5-4所示。上一頁返回5.3流動液體的壓力損失5.3.1壓力損失的定義及分類一般可以將液壓系統(tǒng)中的壓力損失分為沿程壓力損失和局部壓力損失兩大類。1.沿程壓力損失沿程壓力損失是指油液沿等直徑管流動時所產(chǎn)生的壓力損失。這類壓力損失是由于液體流動時各質(zhì)點間運動速度不同，液體分子間存在內(nèi)摩擦力以及液體與管壁間存在外摩擦力，導(dǎo)致液體流動必須消耗一部分能量來克服這部分阻力而造成的。2.局部壓力損失下一頁返回5.3流動液體的壓力損失局部壓力損失是油液流動時經(jīng)過局部障礙(如彎管、分支或管路截面突然變化)時，由于液體的流向和速度的突然變化，在局部形成渦流，引起油液質(zhì)點間以及質(zhì)點與固體壁面間相互碰撞和劇烈摩擦而產(chǎn)生的壓力損失。壓力損失造成液壓系統(tǒng)中功率損耗的增加，還會加劇油液的發(fā)熱，使泄漏量增大，液壓系統(tǒng)效率下降和性能變壞。因此，在液壓技術(shù)中正確估算壓力損失的大小，找出減少壓力損失的有效途徑有著重要的意義。5.3.2流態(tài)與雷諾數(shù)1.層流與紊流上一頁下一頁返回5.3流動液體的壓力損失一般將流體在管路中的流動狀態(tài)分為層流和紊流兩種，如圖5-5所示。在低速流動時，液體質(zhì)點受黏性制約，互不干擾，液體的流動呈線性或?qū)訝?，且平行于管道軸線，這種流態(tài)稱為層流。當(dāng)流速增大到一定速度(臨界速度)時，液體的質(zhì)點的運動不再是有規(guī)則的層狀，流體間互相影響和干擾，液體除了平行于管道軸線的運動外，還存在著劇烈的橫向運動或產(chǎn)生大量不規(guī)則的小漩渦。這時液體的流態(tài)稱為紊流。層流和紊流是液體兩種不同性質(zhì)的流態(tài)。層流時，液體流速較低，質(zhì)點主要受黏性力作用，不能隨意運動，流動時所產(chǎn)生的壓力損失較小;但在紊流時，液體流速較高，黏性力的制約作用減弱，慣性力起主導(dǎo)作用，能量損耗大，流動時所產(chǎn)生的壓力損失大。上一頁下一頁返回5.3流動液體的壓力損失

2.雷諾數(shù)要對液壓系統(tǒng)的壓力損失進(jìn)行分析和尋找降低的措施，首先應(yīng)確定液體流動時的流態(tài)。實驗證明，液體在圓管中的流動狀態(tài)主要與管內(nèi)的平均流速、管徑及液體的運動黏度v有關(guān)。一般采用由這3個數(shù)組成的雷諾數(shù)Re來判別液體的流態(tài)，即由雷諾數(shù)的表達(dá)式可知，影響液體流動狀態(tài)的力主要是慣性力和黏性力。雷諾數(shù)大說明慣性力起主導(dǎo)作用，這樣的液流易出現(xiàn)紊流狀態(tài);雷諾數(shù)小就說明黏性力起主導(dǎo)作用，這時的液流易保持層流狀態(tài)。液流由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r的雷諾數(shù)稱為上臨界雷諾數(shù);由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯睦字Z數(shù)稱為下臨界雷諾數(shù)。上一頁下一頁返回5.3流動液體的壓力損失一般都用下臨界雷諾數(shù)作為判別液流狀態(tài)的依據(jù)，簡稱為臨界雷諾數(shù)。當(dāng)液體實際流動時的雷諾數(shù)小于臨界雷諾數(shù)時，液流為層流，反之則為紊流。5.3.3減少壓力損失的措施管路系統(tǒng)中總的壓力損失等于所有沿程壓力損失與所有局部壓力損失之和。沿程壓力損失可以通過計算公式算出;局部壓力損失一般可通過實驗確定，也可通過查閱有關(guān)設(shè)計手冊或從液壓產(chǎn)品說明書中獲得。減少壓力損失，提高液壓系統(tǒng)性能主要有以下措施:(1)縮短管道長度，減少管道彎曲，盡量避免管道截面的突然變化。(2)減小管道內(nèi)壁表面粗糙度，使其盡可能光滑。上一頁下一頁返回5.3流動液體的壓力損失

(3)選用的液壓油黏度應(yīng)適當(dāng)。液壓油的黏度低可降低液流的黏性摩擦，但可能無法保證液流為層流;黍占度高雖可以保證液流為層流，但黏性摩擦卻會大幅增加。所以液壓油的黏度應(yīng)在保證液流為層流的基礎(chǔ)上，盡量減少黏性摩擦。(4)管道應(yīng)有足夠大的通流面積，將液流的速度限制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。上一頁返回5.4空穴現(xiàn)象和氣蝕5.4.1空氣分離壓和飽和蒸氣壓液體中總是溶解有一定量的空氣。液壓油中能溶解的空氣量比水中能溶解的要多，在水中溶解的空氣一般占體積的2%，油液則可達(dá)到5%~6%，而且液體中氣體的溶解度與絕對壓力成正比。1.空氣分離壓在大氣壓下正常溶解于油液的空氣，當(dāng)壓力低于大氣壓時，就成為過飽和狀態(tài)。如果在某一溫度下，當(dāng)壓力降低到某一值，使過飽和的空氣從油液中分離出來而產(chǎn)生氣泡，那么這一壓力值就稱為該溫度下的空氣分離壓。2.飽和蒸氣壓下一頁返回5.4空穴現(xiàn)象和氣蝕當(dāng)油液的壓力低于當(dāng)時溫度下的蒸氣壓力時，油液本身會迅速氣化，在油液中形成蒸氣氣泡。這時的壓力值稱為液壓油在該溫度下的飽和蒸氣壓。一般來說，液壓油的飽和蒸氣壓相對于空氣分離壓要小得多，因此，要使液壓油不產(chǎn)生大量氣泡，它的壓力不得低于液壓油所在溫度下的空氣分離壓。5.4.2空穴現(xiàn)象及其危害

1.空穴現(xiàn)象由于上述兩種情況造成氣泡混雜在液體中，產(chǎn)生氣穴，使原來充滿在管道或元件內(nèi)的油液出現(xiàn)不連續(xù)狀態(tài)，這種現(xiàn)象就稱為空穴現(xiàn)象。上一頁下一頁返回5.4空穴現(xiàn)象和氣蝕

2.氣蝕當(dāng)液流流經(jīng)如圖5-6所示的管道喉部的節(jié)流口時，根據(jù)伯努利方程，該處液流的流速增大，而壓力降低。如果壓力低于該工作溫度下液壓油的空氣分離壓，溶解在油液中的空氣將會迅速地分離出來，形成氣泡。這些氣泡隨著液流流過喉部，管徑變大，壓力重新上升，氣泡會被壓縮并因承受不了高壓而破裂。當(dāng)附著在金屬表面上的氣泡破裂時，周圍的液體分子以極高的速度來填補原來氣泡所占的空間，液體質(zhì)點間相互碰撞而產(chǎn)生局部高壓，產(chǎn)生局部的液壓沖擊和高溫，產(chǎn)生噪聲并引起振動。這種壓力沖擊作用在零件的金屬表面，就會使金屬表面發(fā)生剝落，使表面粗糙或出現(xiàn)海綿狀的小洞穴。節(jié)流口下游部位常會出現(xiàn)這種腐蝕的痕跡，這種現(xiàn)象就稱為氣蝕。上一頁下一頁返回5.4空穴現(xiàn)象和氣蝕除了這種節(jié)流口外，在液壓系統(tǒng)中只要某點的壓力低于液壓油所在溫度下的空氣分離壓，就會產(chǎn)生空穴現(xiàn)象，并在壓力升高時對金屬件造成氣蝕。3.空穴現(xiàn)象的危害當(dāng)氣泡隨油液的流動由低壓區(qū)進(jìn)入高壓區(qū)時會被壓縮，會使油液失去不可壓縮性，并造成氣蝕?？昭ìF(xiàn)象還會引起系統(tǒng)的溫升、噪聲和振動，并影響系統(tǒng)的性能和可靠性，縮短元件的使用壽命，嚴(yán)重時甚至?xí)p壞設(shè)備。尤其在液壓泵部分發(fā)生空穴現(xiàn)象時，除會產(chǎn)生噪聲和振動外，還會影響泵的吸油能力，造