液压与气压传动技术教程

目的任务

了解油液性质、静压特性、方程、传递规律

掌握静力学基本方程、压力表达式和结论

第1页/共57页第一页，共58页。重点难点

液压油的粘性和粘度粘温特性静压特性压力形成静力学基本方程第2页/共57页第二页，共58页。提问作业1、什么叫液压传动？液压传动的特点是什么？2、液压传动系统的组成和作用各是什么？第3页/共57页第三页，共58页。液压油2、1、2对液压油的要求及选用2、1、1液压油的物理性质第4页/共57页第四页，共58页。2、1、1液压油的物理性质

一液体的密度二液体的粘性三液体的可压缩四其他性质第5页/共57页第五页，共58页。液体的密度

密度—单位体积液体的质量

ρ=m/vkg/m3

密度随着温度或压力的变化而变化，但变化不大，通常忽略，一般取ρ=900kg/m3的大小。第6页/共57页第六页，共58页。粘性的物理本质

液体在外力作用下流动时,由于液体分子间的内聚力和液体分子与壁面间的附着力,导致液体分子间相对运动而产生的内摩擦力,这种特性称为粘性.

或:流动液体流层之间产生内部摩擦阻力的性质.第7页/共57页第七页，共58页。粘性的物理本质内摩擦力表达式

F=μAdu/dy∵液体静止时,du/dy=0∴静止液体不呈现粘性动画演示第8页/共57页第八页，共58页。牛顿液体内摩擦定律液层间的内摩擦力与液层接触面积及液层之间的速度成正比。第9页/共57页第九页，共58页。粘度

衡量粘性大小的物理量第10页/共57页第十页，共58页。粘度

动力粘度μ

运动粘度ν

相对粘度0E

第11页/共57页第十一页，共58页。动力粘度μ

公式:∵τ=F/A=μ·du/dy（N/m2）∴μ=τ·dy/du（N·s/m2）第12页/共57页第十二页，共58页。动力粘度物理意义

液体在单位速度梯度下流动时，接触液层间单位面积上内摩擦力。第13页/共57页第十三页，共58页。动力粘度单位

国际单位（SI制）中：帕·秒（Pa·S）或牛顿·秒/米2（N·S/m2）；以前沿用单位（CGS制）中：泊（P）或厘泊（CP）达因·秒/厘米2dyn·S/cm2）换算关系：1Pa·S=10P=103CP第14页/共57页第十四页，共58页。运动粘度ν

动力粘度与液体密度之比值

第15页/共57页第十五页，共58页。运动粘度公式

ν=μ/ρ

（m2/S）第16页/共57页第十六页，共58页。运动粘度物理意义

无（只是因为μ/ρ在流体力学中经常出现

∴用ν代替（μ/ρ）第17页/共57页第十七页，共58页。运动粘度单位

SI制：m2/SCGS制：St（斯）、CSt（厘斯）（Cm2/S）（mm2/S）换算关系：1m2/S=104St=106CSt第18页/共57页第十八页，共58页。运动粘度单位说明

∵单位中只有长度和时间量纲类似运动学量。∴称运动粘度，常用于液压油牌号标注第19页/共57页第十九页，共58页。液压油牌号标注老牌号——20号液压油，指这种油在50°C

时的平均运动粘度为20cst。新牌号——L—HL32号液压油，指这种油在

40°C时的平均运动粘度为32cst。第20页/共57页第二十页，共58页。相对粘度0E

∵μ、ν不易直接测量，只用于理论计算∴常用相对粘度第21页/共57页第二十一页，共58页。相对粘度（条件粘度）恩氏度0E——

中国、德国、前苏联等用赛氏秒SSU——

美国用雷氏秒R——

英国用巴氏度0B——

法国用

第22页/共57页第二十二页，共58页。换算关系恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系

ν=（7、310E-6、31/0E）×10-6第23页/共57页第二十三页，共58页。液体的可压缩性定义

液体受压力作用而发生体积缩小性质。第24页/共57页第二十四页，共58页。液体的体积压缩系数定义定义：

体积为v的液体，当压力增大△p时，体积减小△v,则液体在单位压力变化下体积的相对变化量。第25页/共57页第二十五页，共58页。液体的体积压缩系数公式κ=-△v/△pv

κ=（5-7）x10-10m2/N第26页/共57页第二十六页，共58页。液体的体积压缩系数物理意义

单位压力所引起液体体积的变化∵p↑v↓∴为保证κ为正值，式中须加负号第27页/共57页第二十七页，共58页。液体的体积弹性模数定义液体压缩系数的倒数第28页/共57页第二十八页，共58页。液体的体积弹性模数公式

k=1/κ=-△pv/△v第29页/共57页第二十九页，共58页。液体的体积弹性模数物理意义表示单位体积相对变化量所需要的压力增量，也即液体抵抗压缩能力的大小。一般认为油液不可压缩（因压缩性很小），计算时取：k=（1、4-1、9）*109N/m2

若分析动态特性或p变化很大的高压系统,则必须考虑。第30页/共57页第三十页，共58页。液体的其它性质1、粘度和压力的关系∵P↑，F↑，μ↑∴μ随p↑而↑，压力较小时忽略，32Mpa以上才考虑第31页/共57页第三十一页，共58页。液体的其它性质2、粘度和温度的关系∵温度↑，内聚力↓，μ↓∴粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度随温度的变化较小，即粘温特性较好。第32页/共57页第三十二页，共58页。2、1、2对液压油的要求及选用

对液压油的要求

液压油的选择第33页/共57页第三十三页，共58页。液压油的任务

工作介质—传递运动和动力

润滑剂—润滑运动部件第34页/共57页第三十四页，共58页。对液压油的要求

（1）合适的粘度和良好的粘温特性；（2）良好的润滑性；（3）纯净度好，杂质少；（4）对系统所用金属及密封件材料有良好的相容性。第35页/共57页第三十五页，共58页。对液压油的要求

（5）对热、氧化水解都有良好稳定性，使用寿命长；（6）抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好，腐蚀性小；（7）比热和传热系数大，体积膨胀系数小，闪点和燃点高，流动点和凝固点低。（凝点——油液完全失去其流动性的最高温度）（8）对人体无害，对环境污染小，成本低，价格便宜总之：粘度是第一位的第36页/共57页第三十六页，共58页。液压油的选择

选择液压油品种2选择液压油粘度第37页/共57页第三十七页，共58页。液压油的类型机械油精密机床液压油气轮机油变压器油等

第38页/共57页第三十八页，共58页。液压油选择首先根据工作条件（v、p、T）和元件类型选择油液品种，然后根据粘度选择牌号慢速、高压、高温：μ大（以↓△q）通常<

快速、低压、低温：μ小（以↓△P）第39页/共57页第三十九页，共58页。2、2

液体静力学研究内容：研究液体处于静止状态的力学规律和这些规律的实际应用。第40页/共57页第四十页，共58页。静止液体指液体内部质点之间没有相对运动，至于液体整体完全可以象刚体一样做各种运动。第41页/共57页第四十一页，共58页。2、2

液体静力学

2、2、1液体的静压力及特性

2、2、2液体静力学基本方程式

2、2、3压力的表示方法及单位

2、2、4静压传递原理

2、2、5液体对固体壁面的作用力第42页/共57页第四十二页，共58页。液体的静压力及特性

质量力（重力、惯性力）—作用于液体的所有质点作用于液体上的力<

表面力（法向力、切向力、其它物体或容器对液体、一部分液体作用于令一部分液体等）—作用于液体的表面

第43页/共57页第四十三页，共58页。液体的静压力定义

液体单位面积上所受的法向力，物理学中称压强，液压传动中习惯称压力。第44页/共57页第四十四页，共58页。液体静压力特性（1）垂直并指向于承压表面∵液体在静止状态下不呈现粘性∴内部不存在切向剪应力而只有法向应力（2）各向压力相等∵有一向压力不等，液体就会流动∴各向压力必须相等第45页/共57页第四十五页，共58页。液体静力学基本方程例：计算静止液体内任意点A处的压力p

∵pdA=p0dA+G=p0dA+ρghdA∴p=p0+ρghh

GPP0AdA第46页/共57页第四十六页，共58页。重力作用下静止液体压力分布特征（1）静止液体中任一点处的压力由两部分液面压力p0

组成<

液体自重所形成的压力ρgh（2)静止液体内压力沿液深呈线性规律分布（3)离液面深度相同处各点的压力均相等，压力相等的点组成的面叫等压面.第47页/共57页第四十七页，共58页。2、2、3压力的表示方法及单位测压两基准关系第48页/共57页第四十八页，共58页。测压两基准绝对压力—以绝对零压为基准所测相对压力*—以大气压力为基准所测第49页/共57页第四十九页，共58页。关系

绝对压力=大气压力+相对压力或相对压力（表压）=绝对压力–

大气压力

注液压传动系统中所测压力均为相对压力即表压力真空度=大气压力–

绝对压力

p>pap=pap<pap=0

第50页/共57页第五十页，共58页。2、2、4静压传递原理

帕斯卡原理（静压传递原理）

液压系统压力形成第51页/共57页第五十一页，共58页。帕斯卡原理（静压传递原理）在密闭容器内，液体表面的压力可等值传递到液体内部所有各点。

根据帕斯卡原理：p=F/A第52页/共57页第五十二页，共58页。液压系统压力形成

p=F/AF=0p=0F↑p↑F↓