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液压传动基础知识液压传动基础知识液压油的主要性质液压传动的主要参数液压冲击和空穴现象（简介）教学内容：教学内容：2.1 2.1 液压油的主要性质液压油的主要性质 液压系统中完全靠液压油把能量从液压泵经管路、控制阀传递到执行元件，根据统计，许多液压设备的故障，皆起因于液压油的使用不当，故应对液压油要有充分的了解。2.1 2.1 液压油的主要性质液压油的主要性质 液压油的用途：液压油的用途：传递运动与动力；润滑；密封；冷却传递运动与动力；润滑；密封；冷却液压油的种类：液压油的种类：石石油油基基液液压压油油、难难燃燃型型液液压压液液、高高水水基基液液和和水水介介质质等等 1.粘性2.可压缩性2.1 2.1 液压油的主要性质液压油的主要性质 1.1.粘性粘性粘性 液体分子之间存在内聚力，液体在外力作用下流动时，液体分子间的相对运动导致内摩擦力的产生，液体流动时具有内摩擦力的性质被称为粘性。粘度 液体粘性的大小牌号 粘度是液压油划分牌号的依据 举例：N32液压油，是指这种油在40温度时的运动粘度平均值为32mm2/s。1.1.粘性粘性1.1.粘性粘性 粘性的影响：粘性的影响：液压油粘性对机械效率、磨耗、压力损失、容积效率、漏油及泵的吸入性液压油粘性对机械效率、磨耗、压力损失、容积效率、漏油及泵的吸入性影响很大。影响很大。影响粘性的因素：影响粘性的因素：温度：温度：温度上升，粘度降低，造成泄漏、磨损增加、效率降低等问题温度上升，粘度降低，造成泄漏、磨损增加、效率降低等问题；温度下降，粘度增温度下降，粘度增加，造成流动困难及泵转动不易等问题。加，造成流动困难及泵转动不易等问题。压力：压力：当液体所受的压力增加时，其分子间的距离将减小，于是内摩擦力将增加，即粘度当液体所受的压力增加时，其分子间的距离将减小，于是内摩擦力将增加，即粘度也将随之增大，也将随之增大，但由于一般在中、低压液压系统中压力变化很小，因而通常压力对粘度但由于一般在中、低压液压系统中压力变化很小，因而通常压力对粘度的影响忽略不计。的影响忽略不计。粘温特性：液压油的粘度随温度变化的性质粘温特性：液压油的粘度随温度变化的性质 例如：运转时例如：运转时油液温度超过油液温度超过60度，就必须加装冷却器，因油温在度，就必须加装冷却器，因油温在60度以上，每超过度以上，每超过10度，度，油的劣化速度就会加倍油的劣化速度就会加倍。定义：液体受压力后其容积发生变化的性质。一般中、低压液压系统，其液体的可压缩性很小。因而可以认为液体是不可压缩的。而在压力变化很大的高压系统中，就需要考虑液体可压缩性的影响。当液体中混入空气时，可压缩性将显著增加，并将严重影响液压系统的工作性能，因而在液压系统中应使油液中的空气含量减少到最低限度。2.2.可压缩性可压缩性对液压油的要求对液压油的要求（1）适当的粘度和良好的粘温性；（2）有良好的化学稳定性（氧化安定性，热安定性及不易氧化、变质）（3）良好的润滑性，以减少相对运动间的磨损（4）良好的抗泡沫性（起泡少，消泡快）（5）体积膨胀系数低，闪点及燃点高（6）成分纯净，不含腐蚀性物质，具有足够的清洁度（7）对人体无害，对环境污染小，价格便宜液压油的选用液压油的选用 液压油有很多品种，可根据不同的使用场合选用合适的品种，在品种确定的情况下，最主要考虑的是油液的粘度，其选择考虑的因素如下。（1）液压系统的工作压力：工作压力较高的系统宜选用粘度较高的液压油，以减少泄漏；反之便选用粘度较低的油。例如，当压力p=7.020.0Mpa时，宜选用N46N100的液压油；当压力p7.0Mpa时宜选用N32N68的液压油。（2）运动速度：执行机构运动速度较高时，为了减小液流的功率损失，宜选用粘度较低的液压油。（3）液压泵的类型：在液压系统中，对液压泵的润滑要求苛刻，不同类型的泵对油的粘度有不同的要求，具体可参见有关资料。（4）工作环境温度高时选用粘度较高的液压油，减少容积损失。液压油的污染与控制液压油的污染与控制 液压油使用一段时间后会受到污染，常使阀内的阀芯卡死，并使油封加速磨耗及液压缸内壁磨损。造成液压油污染的原因有三方面：1）污染：（1）外部侵入的污物；（2）外部生成的不纯物 2）恶化：液压油的恶化速度与含水量、气泡、压力、油温、金属粉末等有关，其中以温度影响最大，故液压设备运转时，须特别注意油温之变化。3）泄漏：液压设备因配管不良，油封破损是造成泄漏的原因，泄漏发生时空气、水、尘埃便可轻易的侵入油中，故当泄漏发生时，必须立即加以排除。液压油经长期使用，油质必会恶化，一般皆用目视法判定油质是否恶化，当油颜色混蚀并有异味时，须立即更换；保养方法有二种：一为定期更换（约为5000-20000小时），其次是使用过滤器定期过滤。也可采用在线监控液压油是否达到规定值，定期抽查液压油。液压油的粘度、酸值、水分及杂质是确定液压油是否更换的重要指标。2.2 2.2 液压传动的主要参数液压传动的主要参数2.2.1 2.2.1 压力压力2.2.2 2.2.2 流量流量2.2.1 2.2.1 压力压力 1.1.概念概念 静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。静压力在液压传动中简称压力,在物理学中则称为压强。液体静压力有两个重要特性:（1 1）液液体体静静压压力力垂垂直直于于承承压压面面,其其方方向向和和该该面面的的内内法法线线方方向向一致。一致。（2 2）静止液体内任一点所受到的静止液体内任一点所受到的压压力在各个方向上都相等。力在各个方向上都相等。2.2.1 2.2.1 压力压力2.2.静静压传递压传递 压力取决于负载 3.3.压力的传递压力的传递 2.2.1 2.2.1 压力压力当某处有几个负载并联时，压力的大小取决于克服负载的各个压力值中的最小值。注意：压力形成的过程是从无到有、从小到大迅速进行的。2.2.1 2.2.1 压力压力 4.4.压力的表示方法压力的表示方法压力的表示方法压力的表示方法 2.2.1 2.2.1 压力压力绝对压力表压力真空度如图所示液压千斤顶中，F是手掀动手柄的力，假定F=300N，两活塞直径分别为D=20mm，d=10mm，试求：(1)作用在小活塞上的力F1；(2)系统中的压力p；(3)大活塞能顶起重物的重量G；(4)大、小活塞的运动速度之比v1/v2。举例说明举例说明1.流量的概念流量：单位时间内流过某一通道截面的液体体积，用q表示。平均流速：用v表示计算：v=q/A，常用单位：m3/s、L/min等。2.2.2 2.2.2 流量流量2.2.2 2.2.2 流量流量 2.连续性方程理想状态，液体在同一时间内流过同一通道两个不同通流截面的体积相等。即Q(q)=v1A1=v2A2=常量 运动速度取决于流量 题图所示的液压传动系统中，活塞和活塞杆的直径分别为D=0.1m,d0.05m，输入液压缸的流量q=8.3310-4m3s，压力p=2105Pa。试求活塞带动工作台运动的速度v=？，所能克服的工作阻力R=？解：A=（D2-d2）/4=3.14（0.12-0.052）/4 =5.8910-3m2 v=q/A=8.33X10-45.8910-3 =0.141m/s R=pA=21055.8910-3 =1178N计算举例：计算举例：1 1）液阻和压力损失）液阻和压力损失由于流动油液各质点之间以由于流动油液各质点之间以及油液与管壁之间的摩擦与及油液与管壁之间的摩擦与碰撞会产生阻力，这种阻力碰撞会产生阻力，这种阻力叫液阻。叫液阻。系统存在液阻，油液流动时系统存在液阻，油液流动时会引起能量损失，主要表现会引起能量损失，主要表现为压力损失（包括沿程和局为压力损失（包括沿程和局部压力损失）。部压力损失）。图示油液由图示油液由A A处流至处流至B B处时，处时，产生压力损失：产生压力损失：p=pp=pA AppB B。压力和流量的损失2 2）泄漏和流量损失）泄漏和流量损失从液压元件密封间隙漏过从液压元件密封间隙漏过少量油液的现象称泄漏。少量油液的现象称泄漏。泄漏分内泄漏和外泄漏，泄漏分内泄漏和外泄漏，泄漏必然引起流量损失。泄漏必然引起流量损失。压力和流量的损失 （1 1）液压冲击：）液压冲击：在液压系统中,当油路突然关闭或换向时,会产生急剧的压力升高,这种现象。造成液压冲击的主要原因是液压速度的急剧变化、高速运动工作部件的惯性力和某些液压元件反应动作不够灵敏.产生液压冲击时,系统中的压力瞬间就要比正常压力大好几倍,特别是在压力高、流量大的情况下,极易引起系统的振动、噪音甚至导管或某些液压元件的损坏,既影响系统的工作质量又会缩短其使用寿命。还要注意的是由于压力冲击产生的高压力可能使某些液压元件（如压力继电器）产生误动作,而损坏设备。避免液压冲击的主要办法是避免液流速度的急剧变化。延缓速度变化的时间能有效地防止液压冲击,如将液动换向阀和电磁换向阀联用可减少液压冲击,因为液动换向阀能把换向时间控制得慢一些。液压冲击和空穴现象 （2 2）空穴现象：）空穴现象：如果液压系统中发生了空穴现象,液体中的气泡随着液流运动到压力较高的区域时,气泡在较高压力作用下将迅速破裂,从而引起局部液压冲击,造成噪音和振动,另一方面,由于气泡破坏了液流的连续性,降低了油管的通油能力,造成流量和压力的波动,使液压元件承受冲击载荷,影响其使用寿命。同时气泡中的氧也会腐蚀金属元件的表面,我们把这种因发生空穴现象而造成的腐蚀叫气蚀。在液压传动装置中,气蚀现象可能发生在油泵、管路以及其它具有节流装置的地方,特别是油泵装置,这种现象最为常见。气蚀现象是液压系统产生各种故障的原因之一,特别在高速、高压的液压设备中更应注意。液压冲击和空穴现象