第3讲 液压传动

1、液压传动液压传动第二章 液压介质v液压介质既是工作介质，又是润滑剂和冷却液。液压介质既是工作介质，又是润滑剂和冷却液。油液的特性将会影响液压传动性能（如工作可靠油液的特性将会影响液压传动性能（如工作可靠性、灵敏性、系统效率及零件寿命等）性、灵敏性、系统效率及零件寿命等）v第一节 液压介质的种类及代码v第二节 液压介质主要特性v第三节 液压介质的选择和使用液压传动液压传动液压工作介质一般称为液压油。 液压介质的性能对液压系统的工作状态有很大影响，液压系统对工作介质的基本要求如下： 粘度是选择工作介质的首要因素。液压油的粘性，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。 液压介质粘度用

2、运动粘度 表示。在国际单位制中的单位是m2/s ，而在实际上油的粘度用 mm2/s(cSt，厘斯)表示。粘度是液压油(液)划分牌号的依据。按国标GB/T3141-94所规定，液压油产品的牌号用粘度的等级表示，即用该液压油在40时的运动粘度平均值表示。(1) 有适当的粘度和良好的粘温特性。 2.1液压介质的种类及代码液压传动液压传动，粘温特性好是指工作介质的粘度随温度变化小，粘温特性通常用粘度指数表示。 一般情况下，在高压或者高温条件下工作时，为了获得较高的容积效率，不使油的粘度过低，应采用高牌号液压油；低温时或泵的吸入条件不好时（压力低，阻力大），应采用低牌号液压油。 (2) 氧化安定性和剪切

3、安定性好。 (3) 抗乳化性、抗泡沫性好。 (4) 闪点、燃点要高，能防火、防爆。 (5) 有良好的润滑性和防腐蚀性，不腐蚀金属和密封件。 (6) 对人体无害，成本低。 液压系统对工作介质的要求液压系统对工作介质的要求 液压传动液压传动2.1.1 液压介质的种类液压介质的种类 液压传动介质按照GB/T7631.2-87（等效采用ISO 6743/4）进行分类，主要有石油基液压油石油基液压油和难燃液压液难燃液压液两大类。 2.1.1.1 石油基液压油石油基液压油 （1）L-HL液压油液压油（又名普通液压油）： l采用精制矿物油作基础油，加入抗氧、抗腐、抗泡、防锈等添加剂调合而成，是当前我国供需量

4、最大的主要品种，用于一般液压系统，但只适于0 以上的工作环境。 l其牌号有：HL32、HL46、HL68。在其代号L-HL中，L代表润滑剂类，H代表液压油，L代表防锈、抗氧化型，最后的数字代表运动粘度。 液压传动液压传动（2）L-HM液压油液压油（抗磨液压油，M代表抗磨型）： 其基础油与普通液压油相同，加有极压抗磨剂，以减少液压件的磨损。适用于15以上的高压、高速工程机械和车辆液压系统。 其牌号有：HM32、HM46、HM68、HMI00、HM150（3）L-HG液压油液压油（又名液压一导轨油）： 除普通液压油所具有的全部添加剂外，还加有油性剂，用于导轨润滑时有良好的防爬性能。 适用于机床液压

5、和导轨润滑合用的系统。 2.1.1 液压介质的种类液压介质的种类 液压传动液压传动（4）L-HV液压油液压油（又名低温液压油、稠化液压油、高粘度指数液压油）： 用深度脱蜡的精制矿物油，加抗氧、抗腐、抗磨、抗泡、防锈、降凝和增粘等添加剂调合而成。 其粘温特性好，有较好的润滑性，以保证不发生低速爬行和低速不稳定现象。 适用于低温地区的户外高压系统及数控精密机床液压系统。 （5）其它专用液压油：如航空液压油（红油）、炮用液压油、舰用液压油等。 2.1.1 液压介质的种类液压介质的种类 液压传动液压传动2.1.1.2 难燃液压液难燃液压液难燃液压液分为合成型、油水乳化型和高水基型三大类。 (1) 合成

6、型抗燃工作液合成型抗燃工作液 2.1.1 液压介质的种类液压介质的种类 水水-乙二醇液乙二醇液（L-HFC液压液）： 这种液体含有 3555的水，其余为乙二醇及各种添加剂（增稠剂、抗磨剂、抗腐蚀剂等）。 优点是凝点低（50），有一定的粘性，而且粘度指数高，抗燃。适用于要求防火的液压系统。 缺点是价格高，润滑性差，只能用于中等压力（20MPa以下）。这种液体密度大，所以吸入困难。液压传动液压传动 磷酸酯液磷酸酯液(Phosphate Esters) （L-HFDR液压液）优点：使用温度范围宽（54135），抗燃性好，抗氧化安定性和润滑性都很好。允许使用现有元件在高压下工作。缺点：价格昂贵（为液压

7、油的58倍）；有毒性；与多种密封材料的相容性很差，而氟橡胶、硅橡胶、聚四氟乙烯等均可相容。2.1.2 难燃液压液难燃液压液2.1 液压介质的种类液压介质的种类 液压传动液压传动（2）油水乳化型抗燃工作液油水乳化型抗燃工作液(L-HFB、L-HFAE液压液) 油水乳化液是指互不相溶的油和水，使其中的一种液体以极小的液滴均匀地分散在另一种液体中所形成的抗燃液体。分水包油乳化液(Oil-in-water Emulsions)和油包水乳化液(Water-in-oil Emulsions)两大类。（3）高水基型抗燃工作液高水基型抗燃工作液(L-HFAS液压液)这种工作液不是油水乳化液。其主体为水，占 9

8、5，其余5为各种添加剂(抗磨剂、防锈剂、抗腐剂、乳化剂、抗泡剂、极压剂、增粘剂等)。其优点是成本低，抗燃性好，不污染环境。其缺点是粘度低，润滑性差。2.1.2 难燃液压液难燃液压液2.1 液压介质的种类液压介质的种类 液压传动液压传动1. 1. 液体的密度液体的密度1、油液的密度 VM液压油的密度为900kg/m3VG液压油的重度为液压油的重度为8800N/m8800N/m3 3g油液的重度 重度与密度的关系 2.2 2.2 液压油主要特性液压油主要特性液压传动液压传动 2 2、可压缩性、可压缩性 在一定的温度下，流体的体积随压强升高而缩小的性质称为流体在一定的温度下，流体的体积随压强升高而缩

9、小的性质称为流体的可压缩性。流体压缩性的大小用体积压缩系数的可压缩性。流体压缩性的大小用体积压缩系数 来表示。它表示当来表示。它表示当温度保持不变时，单位压强增量引起流体体积的相对缩小量，即温度保持不变时，单位压强增量引起流体体积的相对缩小量，即 式中式中 流体的体积压缩系数，流体的体积压缩系数，m2/N； 流体压强的增加量，流体压强的增加量，Pa； 原有流体的体积，原有流体的体积，m3； 流体体积的增加量，流体体积的增加量，m3。 由于压强增加时，流体的体积减小，故在上式中加个负号，以使体积压由于压强增加时，流体的体积减小，故在上式中加个负号，以使体积压缩系数恒为正值。缩系数恒为正值。VVp

10、dd1pdVVd液压传动液压传动体积弹性模量K （N/ m2） ：液体体积压缩系数 的倒数 计算时常取K=7108 N/ m21K液压传动液压传动 现通过一个实验来进一步说明流体的粘性。将两块平板相隔一定距离水平放置，其间充满某种液体，并使下板固定不动，上板以某一速度u0向右平行移动，如图所示。由于流体与平板间有附着力，紧贴上板的一薄层流体将以速度u0跟随上板一起向右运动，而紧贴下板的一薄层流体将和下板一样静止不动。两板之间的各流体薄层在上板的带动下，都作平行于平板的运动，其运动速度由上向下逐层递减，由上板的u0减小到下板的零。 粘性是流体抵抗剪切变形的一种属性。静止流体不能承受剪切力，不同的

11、流体在相同的剪切力作用下其变形速度是不同的，它反映了抵抗剪切变形能力的差别，这种能力就是流体的粘性。3、流体的粘性液压传动液压传动2、牛顿内摩擦定律 根据牛顿(Newton)实验研究的结果得知，运动的流体所产生的内摩擦力(切向力) F 的大小与垂直于流动方向的速度梯度du/dy成正比，与接触面的面积A成正比，并与流体的种类有关，而与接触面上压强P 无关。内摩擦力的数学表达式可写为yuAFdd液压传动液压传动 写成等式为写成等式为 式中式中 F F 流体层接触面上的内摩擦力，流体层接触面上的内摩擦力，N； A A流体层间的接触面积，流体层间的接触面积，m2； du/dydu/dy垂直于流动方向上

12、的速度梯度，垂直于流动方向上的速度梯度，1/s； 动力黏度，动力黏度，Pas。 流层间单位面积上的内摩擦力称为切向应力，则流层间单位面积上的内摩擦力称为切向应力，则 式中式中切向应力，切向应力，Pa。yuAFddyuAFdd液压传动液压传动n液体的粘度液体的粘度 度量液体粘性大小的物理量度量液体粘性大小的物理量l动力粘度动力粘度 单位速度梯度上的内摩擦单位速度梯度上的内摩擦力力; ;是表征液体粘性的内摩擦是表征液体粘性的内摩擦系数系数 。PaSPaS单位：/dydu=液压传动液压传动运动粘度运动粘度定义：动力粘度与密度之比 法定计量单位：m2/s 由于的单位中只有运动学要素，故称为运动粘度。液

13、压油的粘度等级就是以其40C时运动粘度的某一平均值来表示，如L-HM32液压油的粘度等级为32，则40C时其运动粘度的平均值为32mm2/s=c cS St tc cS St t10101 1= =s s2 2/ /m m6 6液压传动液压传动v 相对粘度 雷式粘度R英国、欧洲 赛式粘度SSU美国 恩式粘度oE俄国、德国、中国 单位：无量纲t2oE 200ml 200ml 温度为温度为T T的被测液体的被测液体, ,流经恩氏粘度计小流经恩氏粘度计小孔（孔（2.8mm2.8mm）所用时间）所用时间t t1 1，与同体积与同体积2020度的水度的水通过小孔所用时间通过小孔所用时间t t2 2之比。

14、之比。t1n工业上常用20C、50C和100C作为测定恩式粘度的标准温度，分别以20、50、100表示液压传动液压传动液压传动液压传动. .几点说明几点说明l 三种粘度之间的关系三种粘度之间的关系l 影响粘度的因素影响粘度的因素l 调和油的粘度调和油的粘度新油掺配后组成（和由EbaEbEaEEEEcbEaEE)%)(100)(21212121粘度随着温度升高而显著下降（粘温特性）粘度随着温度升高而显著下降（粘温特性）粘度随压力升高而变大（粘压特性）粘度随压力升高而变大（粘压特性）温度、压力温度、压力)003. 01 ()1 (00ptpt=oE7.31-oE6.31液压传动液压传动液压传动液压传动2-3 2-3 液压油液的选择和使用液压油液的选择和使用1.1.优先考虑粘性优先考虑粘性 =11.5 =11.5 41.3 41.3 cStcSt 即即 2020、3030、4040号机械油号机械油2.2.按工作压力按工作压力 p p 高，选高，选大大； p p 低，选低，选小小3.3.按环境温度按环境温度 T T 高，选高，选大大； T T 低，选低，选小小4 4. .按运动速度按运动