第二章 液压传动中的工作液体

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1、液压传动中的工作质152液压传动中的工作液体工作液体是液压能的载体，其基本功能是进行能量的转换和传递。此外，它还对液压元件和系统进行润滑和冷却。2.1液体的主要物理性质2.1.1液体的压缩性液体体积随作用压力的变化而体积发生相应变化的性质称为液体的压缩性。压缩性大小用压缩系数β表示，即(Pa-1)(2-1)其平均值：（2-2）式中：p、p′—压力（Pa）；V、V′—压力为p和p′的液体体积（m3）；dp—压力增量（Pa）；dV—压力增加到p+dp时的液体体积减少量（）；既然液体具有压缩性这一物理性质，那么当液体受到压缩时，它必然产生一种

2、向外膨胀的力，当液体受到压缩时，所产生的这种向外膨胀的力，可以看成是一种弹性力，其大小用弹性系数K来表示。（Pa）（2-3）2.1.2粘性“人往高处走，水往低处流”这一句古话。但水为什么往低处流呢？这是因为高处的水在重力的作用下，沿着水的表面方向产生了剪切力，破坏了水的静止状态，水在剪切力的作用下开始滑动，从而产生了水的流动。水之所以流动，其原因是水对其剪切力的抗阻很小，即抵抗剪切力的能力很小。同样，其它液体也具有这种特性。但是，如果把水和油放置在两个同样的流道中，会发现二者的流动速度是不同的，即二者流动的快慢程度不同。这说明二者承受切

3、应力的能力是不同的。液体承受切应力大小的能力反映了液体的一种物理性质—粘性。即粘性是液体承受切应力大小的能力。粘性是液体阻止自身发生剪切变形的一种特性，它存在于液体的内部。由于液体粘性的存在，液体在流动过程中，因克服自身的内摩擦力必然要做功。因此，液体的粘性是液体中产生机械能量损失的根源。（1）牛顿内摩擦定律液压传动中的工作质15图2-1平行平板流动如图2-1所示，Ⅰ和Ⅱ为互相平行的两块平板，其间充满液体。若Ⅰ板固定，而Ⅱ板以某一等速向右平移。由于液体附着力的作用，直接与Ⅰ板相接触的液体层，将具有同Ⅰ板相同的速度而随之移动，紧靠Ⅱ板的液

4、体层则不动，但中间各层液体由于其质点间的内摩擦力作用，层与层之间互相影响，相沿着滑动。流速较快的液体层，对相邻流速较慢的液体层，有一个加速作用，流速较慢的液体层，对相邻流速较快的液体层，有一个减速的作用，在流速不同的液体层之间，粘性引起的内摩擦力是成对出现的。经过实验得知，两平板间各层液体的速度变化如图中所示，各层间产生的内摩擦力F，与接触面积A，相对速度差du成正比，而与垂直距离dy成反比，即F∞Adu/dy，如乘以比例常数，则有：(2-4)令为单位面积上的内摩擦力，即内摩擦应力（或切应力），于是：(N/m2)(2-5)式（2-4），

5、（2-5）中的du/dy称为速度梯度，即速度在垂直于该速度方向上的变化率。（2）动力粘度式（2-4），（2-5）中的比例系数μ，它代表着液体的一种物理性质—粘性，称为动力粘度。它表示两层相距1m，具有相对速度为1的相对滑动的液体，在其1的接触面上所发生的内摩擦力的大小。其单位为N.s/m2。（3）运动粘度动力粘度与密度的比值，即运动粘度。运动粘度用υ表示：（）（2-6）液压油的牌号一般都以运动粘度υ的倍的运动粘度值来表示。比如：20号机械油，指的就是这种油在50℃时的运动粘度的平均值为。（4）相对粘度（条件粘度）由于液体的动力粘度和运动

6、粘度直接测量比较困难，因此，在工程上常采用另一种可用仪器直接测量的粘度表示方法，即相对粘度。各国采用的相对粘度的单位有所不同。我国同欧洲一些国家采用恩氏粘度。恩氏粘度的测定方法是：在一定温度下，将200液压传动中的工作质15mL的被测液体从恩氏粘度计流出所需时间t于同体积20℃下的蒸馏水从该恩氏粘度计中流出所需时间tB之比称为恩氏粘度，用符号表示。（2-7）一般均以50℃为测量时的标准温度，记符号。从上式看出，恩氏粘度只是一个比值，没有因次。恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系为：()（2-8）（5）油液粘性与压力、温度的关系一般而言，油液

7、所受压力增大，其粘性变大。在压力不高且变化不大时，压力对粘性的影响可以忽略不计。在压力较高或变化较大时，需要考虑压力对粘性的影响。油液粘性对温度十分敏感，当油液温度升高时，粘性下降。油液的粘度与温度之间的关系称为油液的粘温特性。一般可用粘温计算图、经验公式或粘度指数来描述粘温特性。油液的动力粘度与压力、温度的关系可用如下公式表示：（2-9）2.2液压传动中的工作介质2.2.1液压传动系统对工作介质的基本要求。图2-2粘度指数液压传动系统在工作时，工作介质的各个状态参数（压力、温度、流速等）都处于不停地变化之中。工作介质应当适应这些参数的

8、变化，保持液压传动系统工作性能稳定和自身的工作寿命。因此，工作介质应尽可能地具有以下特性。（1）合适的粘性和较好的粘温特性。粘度是工作介质的重要使用性能之一，粘度愈大，液压传动系统的压力损失和机械摩擦损失就