第02章 液压系统工作介质

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1、第2章液压系统工作介质在液压传动系统中，石油型介质——液压油具有优良的润滑性能，在应用中占主导地位。此外还有各种特性不同的液压介质可供选择，以满足各类应用需要。为合理选择与使用液压油，必须了解它的一些重要特性。2.1液压油2.1.1液压油的主要物理性质l．密度与重度均质液体中单位体积所具有的质量称为密度（ρ），即式中m——液体的质量；v——液体的体积。均质液体中单位体积所具有的重量称为重度(γ)，即式中G——液体的重量；V——液体的体积。因为G=mg，所以=ρg。在国际单位制（SI）中，液体的密度单位用kg/，

2、重度单位用N/。液体的密度和重度随着压力和温度的变化而变化。在一般工作条件下，压力和温度对石油型液压油的密度和重度的影响很小，可以忽略。在计算时可取ρ=900kg/，＝8.83×10N/。2．压缩性液体受压力作用体积缩小的性质叫压缩性。压缩性的大小用体积压缩系数表示。其定义为：体积压缩系数即单位压力变化时，液体体积的相对变化量。其表示式为式中△P——液体压力的变化值；△V——液体体积在压力变化如时的变化量；V——液体的初始体积。式中负号是因为压力增大时，液体的体积减小，反之则增大。为了使值为正值，故加一负号。液

3、体体积压缩系数的倒数称为液体体积弹性模量，用K表示，即液压油的体积压缩系数=（5~7）×10(Pa)，其体积弹性模量K=(1.4~2.0)×10Pa。钢的体积弹性模量K=2.06x×1011Pa，液压油的弹性模量为钢的。因此，在系统压力变化不大时，液压油的压缩性可以忽略不计，即认为液压油是不可压缩的。当系统压力变化较大，或研究液压系统的动态性能、设计液压伺服系统时，则必须考虑其压缩性。在实际液压系统中，油中混有空气，使压缩性显著增加，体积弹性模量显著减小。设封闭容器中压力增加△p后，油液体积缩小了△V，而容器体

4、积增大了△V，这时油液的等效体积弹性模量K'的表达式则式中K—油液的体积弹性模量；Kc—封闭容器的体积弹性模量。3．黏性液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力而产生阻止液体分子相对运动的内摩擦力，液体的这种特性称为黏性。黏性的大小用黏度表示。黏度是液体最重要的物理特性之一，是选择液压油的主要依据。在图2-1中，设两平行平板之间充满油液，上平板以速度u0向右运动，下平板固定不动，紧贴在上平板的油液在附着力的作用下随上平板以相等的速度u0向右运动，紧贴在下平板的油液保持静止不动。当两平板间距离较小时，中间油

5、液层的速度按线性分布。由于各层的速度不同，运动快的流层拖动慢的流层，运动慢的流层阻滞运动快的流层。流层之间产生相互作用力，即内摩擦力。实验测定，流层间的内摩擦力Fr与流层接触面积A及流层间相对运动速度du成正比，而与流层间的距离dy成反比，即式中μ—比例系数，称为动力黏度；—速度梯度，即流层相对速度对流层距离的变化率。由式（2-6）知，对静止液体来说，du=0，则Fτ=0。所以静止液体不呈现黏性如以τ=表示切应力，则有当＞0时取“+”；＜0时，取“-”。动力黏度μ为常数的液体称为牛顿液体；速度梯度变化而μ值也随

6、之变化的液体称为非牛顿液体。除高黏度或含有特殊添加剂的液体外，一般液压油均视为牛顿液体。由式2-7可得动力黏度式（2-8）的物理意义是，液体在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。在国际单位制（SI）中，动力黏度的单位是帕斯卡·秒（P·s），代号为帕·秒。在工程制中用泊（P）表示，即1P=1dyn·cm，或用厘泊（cP）表示。之所以称为动力黏度，是因为在其量纲中有动力学的要素——力的缘故。两种单位制的换算关系是：1Pa·s=10P=10cP。动力黏度μ与液体密度ρ之比值叫做运动黏度（），即在国际单位制（

7、SI）中运动黏度ν以m／s为单位。在CGS制中以cm/s为单位，常称为“沲”（Stocks），1St=100cSt,又有t=10mm/s运动黏度并无特殊的物理意义，只是因为在理论分析和计算中常遇到，为方便起见采用表示。它的量纲中只有长度与时间，故称其为运动黏度。我国液压油一般都采用运动黏度表示。机械油的运动黏度直接表示在它的牌号上；每一种机械油的牌号，就是表示这种油在40℃时以mm/s（cst或称厘沲）为单位的运动黏度ν的平均值。例如，N32机械油，就表示其在40℃时的运动黏度平均值为32mm/s。ISO规定统

8、一采用运动黏度。动力黏度和运动黏度都难以直接测量。工程上常用的是便于测量的相对黏度。相对黏度又称条件黏度。根据测量条件不同，我国、俄罗斯和德国用恩氏黏度，美国用国际赛氏秒SSU，英国用商用雷氏秒。恩氏黏度的测定方法如下：测定200cm温度为t℃的被测液体在重力作用下流过直径为2.8mm小孔所需的时间t，然后测出同体积的蒸馏水在20℃时流过同一小孔所需时间t。t与t的比值即为被测液体在t