液压技术PPT2.ppt

液压技术基础 交通与车辆工程学院 周长城 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 上堂课内容回顾 1 液压传动的基本概念 2 液压传动的优点和缺点 3 液压传动的应用和发展趋势 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 第二章液压油与液压流体力学基础 液压传动是以液体作为工作介质传递能量的 液压系统中的液压油既是传递功率的介质 又是液压元件的冷却 防锈和润滑剂 在工作中产生的磨粒和来自外界的污染物 也要靠液压油带走 液压油的物理 化学特性将直接影响液压系统的工作 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 工业液压油液可分为 石油型和难燃型 1 石油型 是以机械油为基础 精炼后按需要加入适当的添加剂而成 这类油液的润滑性好 但抗燃性差 我国目前大量采用的石油型液压油液为 机械油和汽轮机油 机械油 是一种工业用润滑油 价格低 但物理化学性质较差 使用时易产生黏稠胶质 堵塞元件 影响系统性能 因此 只在压力低和要求不高的场合使用 汽轮机油 与机械油相比 氧化稳定性好 使用寿命长 与水混合能迅速分离 纯净度高 使用广泛 第一节液压油 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 2 难燃型 包括乳化型和合成型1 乳化型 有两类为 水包油乳化液和油包水乳化液 水包油乳化液 为少量油分散在大量水中 也称为高水基液 油包水乳化液 为水分散在大量油中 润滑性比前者好 2 合成型 有水 乙二醇液和磷酸酯液水 乙二醇液 适用于防火的液压系统 磷酸酯液 自然点高 氧化稳定性好 润滑性好 使用温度宽 对绝大多数金属不腐蚀 但能溶解非金属材料 因此 必须选择合适的密封材料 注意 该液体有毒 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 3 油液添加剂为了改善液压油液的性能 往往在油液中加入各种不同的添加剂 添加剂分为改善化学性质和物理特性两类 1 改善油液化学性质的添加剂 有抗氧化剂 防腐剂 防锈剂等 2 改善油液物理特性的添加剂 有增粘剂 抗泡剂和抗磨剂等 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 一 液压油液的物理性质 1 液体的密度 单位体积液体的质量称为液体的密度 体积为V 质量为m的液体的密度 为 m V一般 890 900kg m3注意 G VG为重量2 液体的可压缩性 1 压缩性 液体受压后体积变小的性质 用压缩系数描述 k V V pm2 kg压缩系数的物理意义 指液体所受压力增加一个工程大气压时所发生的体积相对变化率 其中V为压缩前的体积 V为体积为V的液体压力变化 p时体积变化量 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 2 液体体积压缩系数的倒数 称为液体的体积弹性模量 以E表示 即E 1 k液压油的体积弹性模量和温度 压力以及含在油液中的空气有关 一般在分析时取E 700 1400MPa 3 封闭在容器内的液体在外力作用下的情况极像一个弹簧 称为液压弹簧 外力增大 体积减小 外力减小 体积增大 液压弹簧的刚度 液体的可压缩性很小 在一般情况下当液压系统在稳态下工作时可以不考虑可压缩性的影响 但在高压下或受压体积较大以及对液压系统进行动态分析时 就需要考虑液体可压缩性的影响 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 热膨胀 液体受热 体积膨胀的性质 用体积膨胀系数 t来表示 t V V t1 物理意义 温度改变1 时 液体体积的相对变化率 一般 t 0 000651 例如 油温从20 升到40 体积由14000cm3将变为14182cm2 由此可见 液压传动中 由于温度变化引起的体积变化 是不能忽视的 尤其是对闭式系统 3 热膨胀性 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 4 粘度液体在外力作用流动 或有流动趋势 时 分子间的内聚力要阻止分子间的相对运动而产生一种内摩擦力 这种现象叫做液体的粘性 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 1 粘度定义实验测得 F A du dz式中 为动力粘度 若以 表示切应力 即单位面积上的内摩擦力 则 F A du dz上式即为牛顿液体内摩擦定律 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 2 动力粘度 du dz 物理意义 液体在单位速度梯度下 单位面积上产生的内摩擦力 动力粘度的单位为Pa s 帕 秒 N s m2 3 运动粘度 液体的动力粘度 与其密度 的比值 称为液体的运动粘度 即 运动粘度的单位为m2 s 4 恩氏粘度 E相对粘度又称条件粘度 它是按一定的测量条件制定的 根据测量的方法不同 可分为恩氏粘度 E 赛氏粘度SSU 雷氏粘度Re等 我国和德国等国家采用恩氏粘度 Et t1 t2 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 式中 t2为200ml温度为20 C水流经直径为2 8mm小孔所用时间 t1为200ml温度为t C油液流经直径为该小孔测得的时间 恩氏粘度和运动粘度的转换经验式 7 31 E 6 31 E 10 6 m2 s 油液粘度对温度变化十分敏感 在液压技术中 希望油液粘度随温度变化越小越好 温度升高时 粘度下降 可用下式表示 式中 为温粘指数 粘度随温度变化特性 可以用粘度 温度曲线表示 5 温度对粘度影响 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 5 压力对粘度影响 式中 a b 两种油占的百分比 a b 100 c 实验系数 7 其他特性 油液还有其他特性 例如 稳定性 包括 热稳定性 氧化稳定性 水解稳定性 剪切稳定性 抗泡沫性 抗乳化性 防锈性以及相容性 对所接触的金属和密封材料不起作用 这些特性对油液的选择和使用都具有重要影响 6 两种混合油液的恩氏粘度 式中 k 随液压油而异的压粘指数 油液粘度随压力增大而增大 但影响很小 可用下式表示 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 例题1 某液压油体积为200cm3 密度 900kg m3 在50 时流过恩氏粘度计所需时间t1 153s 而20 的200cm3蒸馏水流过所需时间t2 51s 求该油的恩氏粘度 运动粘度和动力粘度 解 根据恩氏粘度定义 在50 时该油的恩氏粘度为 E50 t1 t2 3利用恩氏粘度和运动粘度的换算关系 可得 7 31 E50 6 31 E50 7 31 3 6 31 3 19 83 10 6 m2 s 由动力粘度和运动粘度之间关系 可得油液动力粘度为 19 83 10 6 890 178 5 10 4 Pa s 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 例题2 如图 一圆盘直径为200mm 与固定圆盘之间间隙为0 02mm 其间充满润滑油 密度 900kg m3 运动粘度为3 10 5m2 s 圆盘转速为1500r min 求驱动该圆盘所需要的力矩 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 5 液压油分类 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 最常用的液压油名称及代号是 6 液压油的代号 基础油 HH 普通液压油 HL 抗磨液压油 HM 低温液压油 HV 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 1 适当的粘度 过大 造成水力损失增加 效率低 粘度小 漏失大 容积效率低 选择液压油还与具体使用条件有关 如夏天 粘度要大些 冬天则选用粘度小 南方 用高号液压油 北方则选用低号液压油 2 具有良好的润滑性能 这与形成油膜有直接关系 3 对机件无腐蚀作用 也不会引起密封件的膨胀 4 良好的化学稳定性 要加添加剂 5 不得含有空气 蒸气 水和杂质 含有气体会造成气蚀 空穴会引起振动 噪音 水等引起乳化 6 闪点高 凝点低 一般使用的油温在40 50 之间 当油温超过80 氧化加剧 油温低于10 时 粘度增大 启动困难 7 液压油的要求 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 1 简单的就是根据液压元件生产厂样本和说明书所推荐的来选用液压油 2 初步根据液压系统的使用性能和工作环境确定液压油的类型 品种 系统要求条件不高 选用普通液压油 系统要求条件高 选用各种专用液压油 3 根据液压系统的工作压力 环境温度及工作部件的运动速度确定油的具体牌号 即确定液压油粘度 工作压力高 选择粘度较高的油液 环境温度高 选择粘度较高的油液 运动速度高 运动速度高 宜采用粘度较低的油液 8 液压油的选用 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 1 油箱中的液面应保持一定高度 2 正常工作时油箱的温升不应超过液压油所允许的范围 一般不得超过65 3 为防止系统中进入空气 要做到 所有回油管都在油箱液面以下 管口切成斜断面 4 油泵吸油管应严格密封 5 油泵吸油高度应尽可能小些 以减少油泵吸油阻力 可能情况下 6 在系统最高点设置放气阀 7 定期检查油液质量和油面高度 以便及时更换和添加 9 液压油使用注意事项 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 1 用过滤的方法滤掉液压油中的杂质 不同液压元件对过滤精度有不同要求 10 液压油的污染与控制 2020年2月25日 山东理工大学交通与车辆学院 2 为了避免或减少系统运行中的液压油再污染 运行中要注意油温和油箱的油位 油温过高 将加速液压油老化变质 油位过低会使吸油困难 引起噪音和气蚀 加剧液压油的污染 3 液压系统的密