液壓油與液體靜力學(xué)y

1、第一章液壓流體力學(xué)基礎(chǔ),,液壓流體力學(xué)基礎(chǔ),力是物體運(yùn)動(dòng)的根本原因,所謂力學(xué)就是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的科學(xué),流體力學(xué)是以流體為對(duì)象，主要研究流體與流體和流體與固體之間的作用力與反作用力，也就是研究流體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,液壓流體力學(xué)是研究流體整體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的普遍規(guī)律，以及應(yīng)用這些規(guī)律進(jìn)行液壓技術(shù)工程計(jì)算的科學(xué)。,液壓流體力學(xué)是液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)、元件工作過程及流體動(dòng)力計(jì)算的理論基礎(chǔ)，是正確分析利用這些系統(tǒng)和元件的理論依據(jù)。,液壓流體力學(xué)基礎(chǔ),液壓油

2、液體靜力學(xué)基礎(chǔ)流動(dòng)動(dòng)力學(xué)管道流動(dòng)（液體流動(dòng)時(shí)的壓力損失）孔口流動(dòng)（流量調(diào)節(jié)）縫隙流動(dòng)（泄漏）液壓沖擊及氣穴現(xiàn)象,第一節(jié)、液壓油,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,70 ~ 90% 液壓系統(tǒng)失效是由差的油液環(huán)境造成的,液壓元件要達(dá)到理想性能和使用壽命，很大程度取決于使用的油液,本節(jié)主要內(nèi)容,物理性質(zhì),分類,污染與控制,選用,密度可壓縮性粘度,,重點(diǎn)與難點(diǎn),,,重點(diǎn),一、液壓油的主要物理性質(zhì),連續(xù)介質(zhì)假設(shè),由于流體

3、力學(xué)研究流體宏觀表象的運(yùn)動(dòng)，并不顧及它的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，因此我們以宏觀的質(zhì)點(diǎn)作為介質(zhì)的基本單位。,認(rèn)為介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)間沒有間斷的間隙，而是連綿不斷組成的，即把流體看成具有延續(xù)性的連續(xù)介質(zhì)。,在流體中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)將是空間點(diǎn)坐標(biāo)和時(shí)間的連續(xù)函數(shù)，可以采用數(shù)學(xué)工具來處理解決問題。,（一）、流體的密度,嚴(yán)格的定義：流體質(zhì)量在空間點(diǎn)上的密集程度,定義,單位,物理上指體積趨向于空間中的一個(gè)點(diǎn),一般定義:密度是指單位體積內(nèi)液體所具有的質(zhì)量,對(duì)于均質(zhì)流體,

4、密度是空間點(diǎn)坐標(biāo)和時(shí)間的函數(shù),密度還是溫度、壓力的函數(shù)，這個(gè)函數(shù)稱為為流體的狀態(tài)方程,一般情況下可視液壓油的密度為常數(shù)，其密度值為900 kg/m3。,（二）、流體的可壓縮性,在給定點(diǎn) 處展成一次泰勒級(jí)數(shù)近似式：,式中負(fù)號(hào)表示溫度增加密度下降。,寫成增量形式：,密度對(duì)壓力、溫度的變化率不便于測(cè)量，采用相對(duì)量，有,在質(zhì)量不變時(shí)，即,有,定義,體積膨脹系數(shù),當(dāng)壓力不變時(shí)，在溫度的變化下，流體密度（體積）所

5、產(chǎn)生的相對(duì)變化量,體積壓縮系數(shù),當(dāng)溫度不變時(shí)，在壓力的變化下，流體密度（體積）所產(chǎn)生的相對(duì)變化量,,,1、體積彈性（彈性模量）系數(shù),；,流體受壓力作用，體積減小的性質(zhì)稱為壓縮性。,工程上常用體積壓縮系數(shù)κ的倒數(shù)來表示壓縮性， κ的倒數(shù)用k表示，稱為體積彈性系數(shù)，即,當(dāng)溫度不變時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)單位體積的相對(duì)變化率所需要的壓力變化量。 k 越大（ κ越?。┍硎玖黧w越不容易被壓縮。,對(duì)于液壓油有：,單位,物理意義,注意三個(gè)問題

6、,含氣量對(duì)壓縮性的影響,等效體積彈性系數(shù)的計(jì)算。,液壓彈簧的概念、剛度系數(shù)計(jì)算、影響。,2.含氣量對(duì)壓縮性的影響,一般礦物油的體積彈性模量為： K=（1.4~1.9) ×103Mpa?？蓧嚎s性是鋼的100~150倍實(shí)際使用中，由于液體中不可避免地混入空氣，其抗壓縮能力顯著降低，會(huì)影響液壓系統(tǒng)的工作性能。--系統(tǒng)不穩(wěn)定，噪聲大,液壓油液的可壓縮性對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能影響較大，但當(dāng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在靜態(tài)（穩(wěn)

7、態(tài)）下工作時(shí)，一般可以不予考慮。,在液壓傳動(dòng)技術(shù)中，液壓油液最重要的特性是它的可壓縮性和粘性。,3、液壓彈簧,封閉在容器內(nèi)的液體在外力作用下的情況極像一根彈簧外力增大，體積減?。煌饬p小，體積增大。,（三）、粘性,1、粘性的概念,液體流動(dòng)時(shí)分子間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì),牛頓內(nèi)摩擦定律,粘性的物理實(shí)質(zhì),速度梯度：在垂直速度方向上的速度變化率,流體抵抗剪切變形的能力,注意：流體只有在流動(dòng)時(shí)才呈現(xiàn)粘性，靜止時(shí)不呈現(xiàn)粘性,2、粘性的度量---

8、粘度,液體粘性的大?。涣黧w抵抗剪切變形的能力的度量，粘性大，這種能力強(qiáng),粘度概念,表示方法,動(dòng)力粘度,運(yùn)動(dòng)粘度ν,相對(duì)粘度,,,,恩氏粘度,1）動(dòng)力粘度,液體粘性的大??；流體抵抗剪切變形的能力的度量，粘性大，這種能力強(qiáng),粘度概念,動(dòng)力粘度,液體在單位速度梯度下流動(dòng)時(shí)接觸層間的單位面積上的內(nèi)摩擦力，表征液體粘性的內(nèi)摩擦系數(shù)，直接表示粘性的大小。單位為帕·秒（Pa·s）,,1Pa·s = 10P（泊）

9、= 1000 cP（厘泊） 1P（泊）= 100 cP（厘泊）,2）運(yùn)動(dòng)粘度,液體粘性的大??；流體抵抗剪切變形的能力的度量，粘性大，這種能力強(qiáng),粘度概念,運(yùn)動(dòng)粘度ν,動(dòng)力粘度與該液體密度的比值運(yùn)動(dòng)粘度的單位為m2/s沒有物理意義,我國(guó)液壓油的牌號(hào)采用運(yùn)動(dòng)粘度： N32號(hào)液壓油，就是指此種油在40℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度的平均值為32厘斯,,1 m2 /s=104 St（斯）=106 cSt（厘斯）,3）相對(duì)粘度,即將200 ml被測(cè)液體裝

10、入恩氏粘度計(jì)中，在某一溫度下，測(cè)出液體經(jīng)容器底部直徑小孔流盡所需的時(shí)間t1，與同體積的蒸餾水在20℃時(shí)流過同一小孔所需的時(shí)間t2（通常t2=52s）的比值,恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度之間的換算關(guān)系式為：,恩氏粘度,粘性的度量---粘度,4調(diào)和油粘度,調(diào)合油的粘度,把兩種不同粘度的液壓油按適當(dāng)?shù)谋壤旌掀饋硎褂?，這就是調(diào)合油。,式中 ºE1、ºE2 ——混合前兩種油液的粘度，取ºE1＞ºE2；

11、 ºE ——混合后的調(diào)合油粘度；a、b——參與調(diào)合的兩種油液所占的百分?jǐn)?shù)（a+ b=100）；c——實(shí)驗(yàn)系數(shù)，,4、粘度和溫度、壓力的關(guān)系,粘溫特性,液體的粘度隨溫度變化的性質(zhì),粘度隨著溫度升高而顯著下降，溫度降低粘度顯著減小。粘度隨溫度變化越小，其粘溫特性越好，該油適宜溫度范圍就越廣。,5、粘度和壓力的關(guān)系,粘壓特性,液體的粘度隨壓力變化的性質(zhì),粘度隨壓力升高而變大液體壓力降低時(shí)，粘度減小,流體的粘性給液壓系統(tǒng)帶來

12、的影響,粘性摩擦----在管道中造成壓力損失（能量損 失），在液壓閥中增加閥芯運(yùn)動(dòng)阻力；粘度低時(shí)增大泄漏，產(chǎn)生流量損失。,二、對(duì)液壓油的要求,液壓油不僅起動(dòng)力傳遞作用，也起潤(rùn)滑、冷卻作用，同時(shí)還起抑制腐蝕和銹蝕作用如果液壓泵是整個(gè)液壓系統(tǒng)的心臟的話，那么液壓油就是整個(gè)液壓系統(tǒng)的血液它不僅影響液壓系統(tǒng)的工作性能和液壓元件的使用壽命而且直接關(guān)系到液壓系統(tǒng)能否正常工作,對(duì)液壓油的要求,(1)粘度適當(dāng)當(dāng)船舶航區(qū)經(jīng)常變化且

13、跨越緯度較大時(shí)，應(yīng)選用粘溫特性良好的液壓油選用運(yùn)動(dòng)粘度20～30mm2／s(50℃時(shí))、粘度指數(shù)在90以上的液壓油(2)防銹性好因液壓管不常拆裝，液壓元件長(zhǎng)期封閉于油路之中若用防銹性差的液壓油，易使元件銹蝕，影響系統(tǒng)工作壽命 (3)抗氧化性好長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)，液壓油會(huì)因溫度升高而容易氧化變質(zhì)，并會(huì)產(chǎn)生膠泥和沉淀渣滓,對(duì)液壓油的要求,(4)抗乳化性好要求油中安定性差的物質(zhì)含量少以減少與混入油中水分形成有機(jī)酸和皂類，降低液壓油的

14、潤(rùn)滑性(5)抗泡沫性好如接觸氣體產(chǎn)生的泡沫不易消散，氣體就難于分離而放出會(huì)使液壓機(jī)械產(chǎn)生爬行、顫動(dòng)和發(fā)出噪聲(6)凝固點(diǎn)低在低溫海區(qū)時(shí)，要求其凝固點(diǎn)要比氣溫低10～15℃ (7)閃點(diǎn)高船舶的防火要求很高其閃點(diǎn)至少要高于135℃,對(duì)液壓油的要求,(8)水解穩(wěn)定性好液壓油遇水后分解變質(zhì)的程度稱為水解穩(wěn)定性水在液壓油中大部分沉積在油箱或貯油部件的底部有一部分會(huì)隨油一起循環(huán)，加速系統(tǒng)的腐蝕當(dāng)處于低溫狀態(tài)時(shí)，水會(huì)從油中析

15、出，凝結(jié)成堅(jiān)硬的細(xì)小冰粒，劃傷機(jī)件的工作表,對(duì)液壓油的要求,(9)相容性好液壓油在系統(tǒng)中與各種材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的能力稱之液壓油會(huì)與顏料、油漆、電器絕緣物質(zhì)、密封件、軟管以及蓄能器膜片等接觸所以要求液壓油在與上述物質(zhì)的接觸過程中應(yīng)不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或反應(yīng)很輕,三、液壓油液的選用,液壓油對(duì)液壓系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、工作可靠性、功率損耗、氣蝕和磨損等都有顯著影響，所以選用液壓油時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)挠鸵浩贩N和合適的粘度選用液壓油液首先選擇的是品種,,

16、液壓油的分類,三、液壓油液的選用,選用液壓油液最重要考慮的是粘度選擇粘度要考慮：環(huán)境溫度、工作壓力、運(yùn)動(dòng)速度、泵的類型液壓系統(tǒng)的環(huán)境溫度。 溫度高時(shí)，宜采用粘度較高的油液；環(huán)境溫度低時(shí)，宜采用粘度較低的油液。,環(huán)境溫度 高用粘度較大的液壓油液。 10#、15#軍用 22#、32#北方民用 46#南方民用。液壓系統(tǒng)的工作壓力 通常工作壓力較高時(shí)，宜選用粘度較高

17、的油，運(yùn)動(dòng)速度 速度高，選用粘度較低的液壓油液。,液壓油液的選用,液壓油液的選用,品種選擇：粘度選擇高壓、高溫、低速情況下，應(yīng)選用粘度較大的液壓油，主要考慮泄漏的影響；低壓、低溫、高速情況下，應(yīng)選用較低粘度的液壓油，主要考慮內(nèi)摩擦阻力的影響。,液壓油的牌號(hào),類—品種  數(shù)字  L Hv     22   

18、0;  其中：L--類別(潤(rùn)滑劑及有關(guān)品,GB7631.1)            HV--品種(低溫抗磨)             22--牌號(hào)(粘度級(jí),GB3141),液壓油的粘度牌號(hào)由GB&#

19、160;3141做出了規(guī)定,等效采用ISO的粘度分類法,以40'C運(yùn)動(dòng)粘度的中心值來劃分牌號(hào),粘度指數(shù),,四、液壓油的污染及控制,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(一)典型液壓系統(tǒng)失效,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(一)典型液壓系統(tǒng)失效,PERFORMANCE,TIME,DEGRADATION 失效,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

20、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

21、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(一)典型液壓系統(tǒng)失效,PERFORMANCE,,,,,TIME,,,,,,,,,,,,CATASTROPHIC 失效,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(一)典型液壓系統(tǒng)失效,PERFORMANCE,,,,,,,,,,,,,TIME,INTERMITTENT 失效,,（二）污染物如何危害系統(tǒng),固體污染的危害

22、（1）堵塞：固體顆粒和膠狀生成物堵塞過濾器，使液壓泵吸油不暢、運(yùn)轉(zhuǎn)困難，產(chǎn)生噪聲；堵塞閥類元件的小孔或縫隙，使閥類元件動(dòng)作失靈；（2）磨損：微小固體顆粒會(huì)加速有相對(duì)滑動(dòng)零件表面的磨損，使液壓元件不能正常工作；同時(shí)，它也會(huì)劃傷密封件，使泄漏流量增加；水分和空氣的混入會(huì)降低液壓油液的潤(rùn)滑性，并加速其氧化變質(zhì)；產(chǎn)生氣蝕，使液壓元件加速損壞；使液壓傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)振動(dòng)、爬行等現(xiàn)象。,,,,閥芯 OR 活塞,BODY OR CYLINDER B

23、LOCK,油膜潤(rùn)滑,同心流量與Δp和δ3成正比，即間隙稍有增大，就會(huì)引起泄漏大量增加。完全偏心時(shí)的泄漏量是同心時(shí)的 2.5倍。,,,,油膜潤(rùn)滑,,,,,油膜潤(rùn)滑,,,,,油膜潤(rùn)滑,,,,,油膜潤(rùn)滑,,,,,油膜潤(rùn)滑,,,,,油膜潤(rùn)滑,,,,,油膜潤(rùn)滑,,,,,油膜潤(rùn)滑,,,,,附著性磨損,,,,,,,,,,附著性磨損,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,附著性磨損,,,,,,附著性磨損,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,附

24、著性磨損,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,附著性磨損,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,附著性磨損,,,,,,附著性磨損,,,,,,,,,,,,,,,,,,附著性磨損,Caused by: Excessive 壓力, Temperature, Drive Speed, Unsuitable Fluid etc.,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,研磨 磨損,,,,,,,研磨 磨損

25、,,,,,,,,研磨 磨損,,,,,,,,,,研磨 磨損,,,,,,,研磨 磨損,,,,,,,,,研磨 磨損,,,,,,,,,,,疲勞 磨損,,,,,,,疲勞 磨損,,,,,,疲勞 磨損,,,,,,疲勞 磨損,,,,,,疲勞 磨損,,,,,,,,,疲勞 磨損,,,,,,,,,疲勞 磨損,,,,,,,,,,,,,疲勞 磨損,,,,,,,,,,,,,疲勞 磨損,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,疲勞 磨損,,,,,,,,,,,,,

26、,,,,,,,,,,疲勞 磨損,,,,,,,,,,,,,,,,,,腐蝕性的 磨損,,,,,腐蝕性的 磨損,,,,,,,腐蝕性的 磨損,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,外部污染物:切屑、銹垢、橡膠顆粒、 漆片、棉絲,內(nèi)部污染物：零件磨損的脫落物、 油液因理化作用的生成物,（三）污染的來源,,,,,,,,,,,

27、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,（三）污染的來源,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,,,A,A,A,制造過程中的污染,,裝配時(shí)，需焊接加工，而焊接后會(huì)產(chǎn)生焊瘤和焊渣,液壓元件大多由鑄件或其它毛坯件經(jīng)機(jī)械加工而成在這些元件內(nèi)會(huì)積有鑄造砂、金屬切屑和淬火鹽等臟物,在元件裝配以前用超聲波清洗或高壓沖洗等去除這些臟物組裝成系統(tǒng)后，再用精濾的油循環(huán)沖洗元件的潔凈,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

28、,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,,,,,B,,,,在制造、儲(chǔ)藏、輸送和灌裝等環(huán)節(jié)中，會(huì)含有或混入一些固態(tài)雜質(zhì)據(jù)國(guó)內(nèi)調(diào)查，新油清潔度相當(dāng)于NASl0～14級(jí),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,,,,,,,C,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的

29、污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B

30、,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,

31、C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,,,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,,,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,,,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)

32、過程中的污染,D,油缸活塞桿,,,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,,,,D,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,E,大氣,,,,E,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C

33、,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,E,大氣,,,,,,,E,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,E,大氣,,,,E,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,E,大氣,,,,,E,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

34、污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,E,大氣,,,,,,,E,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,E,大氣,,,,,,,E,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,E,大氣,,,,,,,E,

35、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,E,大氣,,,,,,,E,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,油缸活塞桿,E,大氣,,,,,,,E,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污染的來源,,,A,制造過程中的污染,B,‘新’油,C,維護(hù)過程中的污染,D,

36、油缸活塞桿,大氣,,,F,系統(tǒng)自身產(chǎn)生的,E,,,F,,（四）固體污染顆粒尺寸,,,> 25?m,15?m - 25 ?m,10?m - 15 ?m,5?m - 10 ?m,< 5 ?m,Number of 顆粒 in 1 ml of fluid:,,顆粒直徑比較,,,,,,,.,2,10,15,25,40,55,70,100,5,,1 millimetre,污染顆粒尺寸,小顆粒的固體雜質(zhì)通過間隙的密封部位，不造成損壞，大顆

37、粒則不能通過間隙。那些能進(jìn)人間隙，卻又無法通過的顆粒才是最危險(xiǎn)的。實(shí)踐表明，5～15µm的固體顆粒會(huì)造成閥件卡緊，10～30µm顆粒會(huì)造成動(dòng)力元件磨損軸向柱塞泵因平面配油，油膜較薄，10～15µm的顆粒就會(huì)造成磨損造成徑向柱塞泵(馬達(dá))或葉片泵(馬達(dá))磨損的分別是15～25µm和20～30µm的固體顆粒.,（五）污染的衡量,衡量液壓油中的固體顆粒污染程度，有兩種方法總體表示法用

38、稱重法檢測(cè)，即以單位容積液體中含有的污染顆粒的質(zhì)量(mg/L)來表示，或者用污染物與油液的質(zhì)量(ppm)或體積比(ppm)來表示分散表示法則以顆粒計(jì)數(shù)法為基礎(chǔ)，形式有：(1)間隔的顆粒濃度，即單位體積的液體內(nèi)處在某一尺寸間隔范圍內(nèi)的顆粒數(shù)目如：每ml液體內(nèi)尺寸大于5µm并小于或等于15µm的顆粒數(shù)目(2)累計(jì)顆粒濃度，即單位體積液體內(nèi)尺寸大于某一數(shù)值的顆粒數(shù)目如：每ml液體內(nèi)尺寸大于5／µm的顆

39、粒數(shù)目總體表示法簡(jiǎn)單方便，但不能表示顆粒的尺寸和分布以及顆粒的材質(zhì)和形態(tài)等，而污染控制則需要了解這些情況，因而目前已廣泛采用分散表示法,液壓油的污染等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),ISO標(biāo)準(zhǔn)：1ml液體內(nèi)尺寸大于某一數(shù)值的顆粒數(shù)目，分為30級(jí)用兩個(gè)代號(hào)表示油液的污染度：19/16，前面一個(gè)表示1ml液體內(nèi)尺寸大于5μm顆粒數(shù)的等級(jí)，后面一個(gè)表示1ml液體內(nèi)尺寸大于15μm顆粒數(shù)的等級(jí)NAS1638： 100ml液體內(nèi)在給定的5個(gè)顆粒尺寸區(qū)間最大允許顆粒

40、數(shù)目，分為14級(jí),污染 Range Codes,顆粒 / 1 ml,0.02,0.04,0.08,0.16,0.32,0.64,1.3,2.5,5,10,20,40,80,160,320,640,1300,2500,5000,10000,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,0.01,,,Range Code,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,ISO 4406Cod

41、e12 / 9,,,液壓油的水污染,水在液壓油中的溶解度很小，僅200～300ppm含量稍多時(shí)，便以游離態(tài)存在，作為沉淀物出現(xiàn)或使液壓油成為乳狀液 水分使金屬元件銹蝕，促進(jìn)液壓油氧化，與添加劑發(fā)生作用游離水在低溫下生成高硬度冰晶在低壓時(shí)水又會(huì)汽化，產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象乳化后的油液粘度下降，會(huì)使磨損增加水混入液壓油的來源可能是油箱內(nèi)壁結(jié)霹補(bǔ)油或檢修時(shí)帶人水冷卻器系統(tǒng)泄漏會(huì)使水大量進(jìn)入液壓油中,液壓油的空氣污染,液壓油的空氣溶

42、解量可達(dá)8％～10％當(dāng)空氣含量超過2％時(shí)油液開始變渾濁溶解的氣體僅以25～50μm尺度均勻分布，一般不致造成危害但當(dāng)壓力低于“空氣分離壓”時(shí)，溶解于油中的氣體便會(huì)大量析出，形成直徑約200～500 μ m的氣泡這引起氣蝕現(xiàn)象，產(chǎn)生噪音和振動(dòng)液壓油中有大量氣泡會(huì)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作滯后并使油液壓油發(fā)熱，氧化速度加快粘度降低，潤(rùn)滑性能變差要減少氣體污染在系統(tǒng)充油時(shí)將空氣驅(qū)盡閉式系統(tǒng)要足夠的補(bǔ)油壓力；開式系統(tǒng)泵吸人真空不宜太大

43、防止吸人管漏泄和濾器堵塞油箱有足夠V并保持足夠高的油位，吸油和回油管在油面之下不少于100mm,固體顆粒污染控制,一般常采取如下措施來控制污染：（1）減少外來的污染 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在裝配前必須嚴(yán)格清洗，用機(jī)械的方法除去殘?jiān)捅砻嫜趸?，然后進(jìn)行酸洗。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在組裝后要進(jìn)行全面清洗，最好用系統(tǒng)工作時(shí)使用的油液清洗，特別是液壓伺服系統(tǒng)最好要經(jīng)過幾次清洗來保證清潔。油箱通氣孔要加空氣濾清器，給油箱加油要用濾油車對(duì)外露件應(yīng)裝防塵

44、密封，并經(jīng)常檢查，定期更換。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的維修，液壓元件的更換、拆卸應(yīng)在無塵區(qū)進(jìn)行；,污染控制,（2）濾除系統(tǒng)產(chǎn)生的雜質(zhì) 應(yīng)在系統(tǒng)的相應(yīng)部位安裝適當(dāng)精度的過濾器，并且要定期檢查、清洗或更換濾芯；（3）控制液壓油液的工作溫度 液壓油液的工作溫度過高會(huì)加速其氧化變質(zhì)，產(chǎn)生各種生成物，縮短它的使用期限。所以要限制油液的最高使用溫度；（4）定期檢查更換液壓油液 應(yīng)根據(jù)液壓設(shè)備使用說明書的要求和維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，定期檢查更換液壓

45、油液。更換液壓油液時(shí)要清洗油箱，沖洗系統(tǒng)管道及液壓元件。,第二節(jié)液體靜力學(xué),,液壓流體力學(xué),液壓流體力學(xué)是研究液體平衡和運(yùn)動(dòng)的力學(xué)規(guī)律的一門學(xué)科。液體靜力學(xué) 研究液體在靜止?fàn)顟B(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其應(yīng)用液體動(dòng)力學(xué) 研究液體流動(dòng)時(shí)流速和壓力的變化規(guī)律管道中液流的特性 用于計(jì)算液體在管路中流動(dòng)時(shí)的壓力損失孔口及縫隙的壓力流量特性 是分析節(jié)流調(diào)速回路性能和計(jì)算元件泄漏量的理論依據(jù)液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象,液體靜力學(xué)基礎(chǔ),液體靜力學(xué)主要研

46、究靜止液體所具有的力學(xué)規(guī)律。所謂靜止液體是指液體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而液體整體則完全可以隨同容器一起作各種勻速運(yùn)動(dòng)。,液體靜力學(xué)基礎(chǔ),靜壓力及其特性靜壓力基本方程式壓力表示方法靜壓力對(duì)固體壁面的作用力,一、靜壓力及其特性,作用在液體上的力有兩種，即質(zhì)量力和表面力。 質(zhì)量力：?jiǎn)挝毁|(zhì)量液體受到的質(zhì)量力稱為單位質(zhì)量力，在數(shù)值上等于加速度。 表面力：是與液體相接觸的其它物體（如容器或其它液體）作用在液體上的力，這是外力；

47、也可以是一部分液體作用在另一部分液體上的力，這是內(nèi)力。單位面積上作用的表面力稱為應(yīng)力，它有法向應(yīng)力和切向應(yīng)力之分。當(dāng)液體靜止時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不存在摩擦力，所以靜止液體的表面力只有法向力。液體內(nèi)某點(diǎn)處單位面積△A上所受到的法向力△F之比，稱為壓力p（靜壓力），,一、靜壓力及其特性,液體的靜壓力定義：靜止液體在單位面積上所受的法向力稱為靜壓力。p=limΔF/ΔA （ΔA→0）若在液體的面積A上所受的作用力F為均勻

48、分布時(shí)，靜壓力可表示為 p = F / A 注意：液體靜壓力在物理學(xué)上稱為壓強(qiáng)，工程實(shí)際應(yīng)用中習(xí)慣稱為壓力。液體靜壓力的特性 液體靜壓力垂直于承壓面，方向?yàn)樵撁鎯?nèi)法線方向。液體內(nèi)任一點(diǎn)所受的靜壓力在各個(gè)方向上都相等。,液體只能受壓不能受拉,二 靜止液體基本方程⑴,⒈方程推導(dǎo),⒉方程分析,取研究對(duì)象：微元柱體,受力分析,①任一點(diǎn)上的靜壓力由兩部分組成：液面壓力和單位截面上液柱自重產(chǎn)生的力；,②壓力分布規(guī)律：p是h的線性

49、函數(shù)，也是ρ的線性函數(shù)。,③引伸出pascal定理：液面壓力將等值地傳遞到液體中任一點(diǎn)上去。,④等壓面概念：在連通器中，同一液體中深度相等的各點(diǎn)壓力相等。壓力相等的點(diǎn)組成的面稱為等壓面。,⑤坐標(biāo)變換后的另一種形式：,液體靜力學(xué)基本方程,,,,,,,,z0,z,,在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體的壓力可以等值地傳遞到液體各點(diǎn)。也稱為靜壓傳遞原理。,帕斯卡原理,二、靜止液體基本方程⑴,能量守恒分析,A,A點(diǎn)壓力 ：,P=p0+ρg（h0 –h

50、）,,P+ρgh=p0+ρgh0,P/ρg+h=p0/ρg+h0,二 靜止液體基本方程⑵,方程的物理意義,單位重量液體具有的壓力能稱為比壓力能：,單位是長(zhǎng)度單位（高度）,單位重量液體具有的位能（勢(shì)能）稱為比勢(shì)能：,單位也是長(zhǎng)度單位（高度）,注意物理概念“勢(shì)”的解釋，勢(shì)變量、勢(shì)函數(shù)。,靜止液體中，各點(diǎn)處的總能量由位置勢(shì)能和壓力勢(shì)能組成，且保持不變。,定義,,二、靜止液體基本方程,注：常用液壓裝置中，一般外加壓力遠(yuǎn)大于液體自重形成的壓

51、力，認(rèn)為靜止液體內(nèi)部的壓力近似相等,例題,已知：油密度900kg/m3，活塞作用面積10-3m2，作用力F=1000N，h=0.5m求：壓力,,外部作用力=,自重=ρgh=4.4*103Pa,液體壓力p,106Pa,二、靜止液體基本方程,注：常用液壓裝置中，一般外加壓力遠(yuǎn)大于液體自重形成的壓力，認(rèn)為靜止液體內(nèi)部的壓力近似相等,例題,已知：液壓缸的面積為A1，柱塞的面積為A2，負(fù)載F;忽略自重求：液壓缸內(nèi)的液體壓力,F,F,A1,A2

52、,三、壓力表示方法,絕對(duì)壓力 以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)進(jìn)行度量 相對(duì)壓力或表壓力 以大氣壓為基準(zhǔn)進(jìn) 行度量 真空度 絕對(duì)壓力不足于大氣壓力的那部分壓力值,計(jì)算基準(zhǔn),壓力單位,單位 帕 Pa ( N / m2),絕對(duì)壓力＝相對(duì)壓力＋大氣壓力,真空度＝大氣壓－絕對(duì)壓力,1MPa = 106 Pa,1bar(巴) = 105 Pa,表壓力＝絕對(duì)壓力-大氣壓力,,,,,,,,絕對(duì)真空,P=0,絕對(duì)壓力,相對(duì)壓力表

53、壓力,真空度,P=pa,絕對(duì)壓力,,,,,例1 如圖2-5所示為裝有水銀的U形管測(cè)壓計(jì)，左端與水的容器相連，右端與大氣相通。汞的密度為ρ汞=13.6×103 kg／m3，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1atm=101325Pa。 1）如圖2-5a，已知 h=20cm，h1=30cm，試計(jì)算A點(diǎn)的相對(duì)壓力和絕對(duì)壓力。 2）如圖2-5b，已知 h1=15cm，h2=30cm，試計(jì)算A點(diǎn)的真空度和絕對(duì)壓力。,圖2-5 U

54、形管測(cè)壓計(jì),上式求得是相對(duì)壓力，A點(diǎn)的絕對(duì)壓力是,解：a）圖取B-B′面為等壓面，列靜力學(xué)方程，即,b）圖取C-C′面為等壓面，pC 壓力等于大氣壓pa，列靜力學(xué)方程，即,上式求得是絕對(duì)壓力，A點(diǎn)的真空度是,四、帕斯卡原理,圖示是應(yīng)用帕斯卡原理的實(shí)例 作用在大活塞上的負(fù)載F1形成液體壓力 p= F1/A1

55、 為防止大活塞下降，在小活塞上應(yīng)施加的力 F2= pA2= F1A2/A1 由此可得液壓傳動(dòng)可使力放大，可使力縮小，也可以改變力的方向。液體內(nèi)的壓力是由負(fù)載決定的。,根據(jù)靜壓力基本方程(p=p0+ρg h),盛放在密閉容器內(nèi)的液體，其外加壓力p0發(fā)生變化時(shí)，只要液體仍保持其原來的靜止?fàn)顟B(tài)不變，液體中任一點(diǎn)的壓力均將發(fā)生同樣大小的

56、變化。,五、基本方程應(yīng)用舉例,解題關(guān)鍵,抓住等壓面！,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,ρ,oil,ρ,酒精l,h,h1,h2,h3,A,B,pA,,ρ,Hg,,,,p4,p3,p2,p1,,,,,,,,,,空氣,注意計(jì)算結(jié)果的數(shù)值,,,表壓力,取絕對(duì)值為真空度！,求A管中油液液面的壓力,基本方程在液壓傳動(dòng)中應(yīng)用,1壓力傳遞,,帕斯卡原理---液壓傳動(dòng)基礎(chǔ),液面壓力可以等值的傳

57、遞到連通器液體中的任一點(diǎn),,在液壓系統(tǒng)中，液面壓力一般為幾十~幾百個(gè)大氣壓，遠(yuǎn)大于ρgh，因此在液壓傳動(dòng)中可以認(rèn)為液體中任一點(diǎn)的壓力就是液面壓力。,,基本方程在液壓傳動(dòng)中應(yīng)用,2 作用力放大,液壓千斤頂,3 壓力放大,六、壓力對(duì)固體壁面的作用力,液體和固體壁面接觸時(shí)，固體壁面將受到液體靜壓力的作用液體對(duì)固體壁面產(chǎn)生作用力。根據(jù)壓力性質(zhì)，這個(gè)作用力總是指向壁面的，通常稱作液壓作用力,液壓作用力大小、方向、作用點(diǎn)都與受壓面的形狀及受壓面上