液壓與氣壓傳動技術(shù) 第四版 課件 任務(wù)一 液壓油的性質(zhì)和選用要求

液壓傳動基礎(chǔ)知識任務(wù)一液壓油的性質(zhì)和選用要求液壓油不僅是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，而且還對液壓系統(tǒng)中元件起潤滑、冷卻和防銹等作用。在工作中產(chǎn)生的磨粒和來自外界的污染物，也要靠工作液體帶走。液壓油質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響液壓系統(tǒng)的工作性能，合理選用液壓油是十分必要的。油箱液壓傳動基礎(chǔ)知識任務(wù)一液壓油的性質(zhì)和選用要求1.液體的密度：單位體積的液體質(zhì)量稱為密度，通常用ρ

(單位:kg/m3

)表示一、液壓油的主要性質(zhì)式中：m——液體質(zhì)量,kg;

V——液體體積,

m3;液壓油的密度隨壓力的增加而加大，隨溫度的升高而減小，一般情況下，由壓力和溫度引起的這種變化都較小，可以忽略不計。通常取礦物質(zhì)液壓油的密度為900kg/m3。液壓傳動基礎(chǔ)知識任務(wù)一液壓油的性質(zhì)和選用要求2.液體的黏性：液體在外力作用下流動或有流動趨勢時，分子間的內(nèi)聚力會阻礙分子間的相對運(yùn)動而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，這一特性稱為液體的黏性。黏性是液體重要的物理特性，也是選擇液壓油的主要依據(jù)。一、液壓油的主要性質(zhì)液體只有在流動或有流動趨勢時才呈現(xiàn)黏性，靜止液體不呈現(xiàn)黏性。液壓傳動基礎(chǔ)知識任務(wù)一液壓油的性質(zhì)和選用要求一、液壓油的主要性質(zhì)如圖所示，兩平行平板間充滿液體，下平板不動，而上平板以速度u0

向右平動。由于黏性，緊貼于下平板的液體層速度為零，緊貼于上平板的液體層速度為u0，而中間各液體層的速度按線性分布。因此，不同速度流層相互制約而產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，該力對上層液體起阻滯作用，而對下層液體起拖曳作用。液壓傳動基礎(chǔ)知識任務(wù)一液壓油的性質(zhì)和選用要求液體流動時，相鄰液層間的內(nèi)摩擦力F與液層間的接觸面積A和液層間的相對運(yùn)動速度du成正比，而與液層間的距離dy成反比。一、液壓油的主要性質(zhì)

式中：μ——比例常數(shù)，稱為黏性系數(shù)或動力黏度；

du/dy——速度梯度；

如以τ表示切應(yīng)力，即液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力，則：該式為牛頓的液體內(nèi)摩擦定律。在液體靜止時，由于du/

dy=0，液體內(nèi)摩擦力F為0，因此，靜止的液體不呈現(xiàn)黏性。液壓傳動基礎(chǔ)知識任務(wù)一液壓油的性質(zhì)和選用要求液體黏性的大小用黏度來表示。常用的液體黏度表示方法有三種，即動力黏度、運(yùn)動黏度和相對黏度。（1）動力黏度μ一、液壓油的主要性質(zhì)

動力黏度的物理意義：液體在單位速度梯度下流動或有流動趨勢時，相接觸的液層間單位面積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。動力黏度μ

又稱絕對黏度。動力黏度的單位為Pa·s

(1Pa·s=1N·s/m2)。以前沿用的單位為dyn·s/cm2，又稱P（泊）。1Pa·s=10P=103cP。液壓傳動基礎(chǔ)知識任務(wù)一液壓油的性質(zhì)和選用要求（2）運(yùn)動黏度ν液體的動力黏度μ

與液體密度ρ

的比值稱做液體的運(yùn)動黏度，即：一、液壓油的主要性質(zhì)

液體的運(yùn)動黏度ν沒有明確的物理意義。但它在工程實(shí)際中經(jīng)常用到。因?yàn)樗膯挝皇侵挥虚L度和時間的量綱，類似于運(yùn)動學(xué)的量，故稱為運(yùn)動黏度。運(yùn)動黏度的單位為m2/s。以前沿用的單位為St（斯）。1

m2/s=104St=106cSt。工程上常用運(yùn)動黏度ν作為液體黏度的標(biāo)志。例如，國產(chǎn)液壓油的牌號就是該種油液在40℃時運(yùn)動黏度ν的平均值。如牌號L-HL-46的的液壓油，其數(shù)字46表示該液壓油在40℃

時的運(yùn)動黏度平均值為46

cSt。液壓傳動基礎(chǔ)知識任務(wù)一液壓油的性質(zhì)和選用要求

一、液壓油的主要性質(zhì)

液壓傳動基礎(chǔ)知識任務(wù)一液壓油的性質(zhì)和選用要求3.黏度與壓力、溫度的關(guān)系：

對液壓油來說，壓力增大時，其分子間距離減小，內(nèi)摩擦力增大，黏度隨之增大。但在一般液壓系統(tǒng)使用的壓力范圍內(nèi)，黏度增大的數(shù)值很小，可以忽略不計。液壓油液的黏度對溫度的變化十分敏感。溫度升高，黏度顯著下降，液壓油的黏度隨溫度變化的關(guān)系稱為液壓油的黏溫特性。液壓油黏度的變化直接影響液壓系統(tǒng)的性能和泄漏量。因此希望黏度隨溫度的變化越小越好，即黏溫特性要好。黏溫特性用黏度指數(shù)（VI）表示。液壓油的黏度指數(shù)（VI）表明被測油液的黏度隨溫度變化的程度與標(biāo)準(zhǔn)油的黏度變化程度比值的相對值。VI值越高，表示液壓油黏度隨溫度變化越小，即黏溫特性越好。一般液壓油的黏度指數(shù)要求在90以上。優(yōu)異的在100以上。一、液壓油的主要性質(zhì)液壓傳動基礎(chǔ)知識任務(wù)一液壓油的性質(zhì)和選用要求4.液體的可壓縮性：液體體積隨壓力變化而變化。在一定溫度下，每增加一個單位壓力，液體體積的相對變化值稱為液體的壓縮性。壓縮性用體積壓縮系數(shù)κ表示，并定義為單位壓力變化下液體體積的相對變化量。設(shè)體積為V的液體，其壓力變化量△p，液體體積減小△V，則一、液壓油的主要性質(zhì)

由于壓力增大時液體的體積減小，因此上式右邊加負(fù)號，以使κ為正值。液壓傳動基礎(chǔ)知識任務(wù)一液壓油的性質(zhì)和選用要求κ值越小，即K

值越大，則液體的可壓縮性越小。一般礦物油型液壓油的體積彈性模量為K=（1.4~2.0）×103MPa，數(shù)值很大，它的抗壓縮性是鋼的100~150倍，因此對于一般液壓系統(tǒng)，可認(rèn)為油液是不可壓縮的。

在壓力變化較大或有動態(tài)特性要求的高壓系統(tǒng)中，應(yīng)考慮液體壓縮性對系統(tǒng)的影響。當(dāng)液壓油中混有一定空氣時，其可壓縮性顯著提高，并嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)性能，故應(yīng)將液壓系統(tǒng)中油液中的空氣含量減少到最低限量。一、液壓油的主要性質(zhì)液體的壓縮系數(shù)κ的倒數(shù)稱為液體的體積彈性模量，用K來表示。

液壓傳動基礎(chǔ)知識任務(wù)一液壓油的性質(zhì)和選用要求5.其它性質(zhì)：液壓油還有其它一些物理化學(xué)性質(zhì)，如抗燃性、抗凝性、抗氧化性、抗泡沫性、抗乳化性、防銹性、潤滑性、導(dǎo)熱性、相容性（主要是指對密封材料不侵蝕、不溶脹的性質(zhì)）以及純凈性等，都對液壓系統(tǒng)工作性能有重要影響。對于不同品種的液壓油，這些性質(zhì)的指標(biāo)也有不同，具體可見油類產(chǎn)品手冊。一、液壓油的主要性質(zhì)液壓傳動基礎(chǔ)知識任務(wù)一液壓油的性質(zhì)和選用要求1.對液壓油的性能要求：液壓系統(tǒng)中，液壓油既是傳動介質(zhì)，又兼起潤滑作用，對液壓油的性能提出如下要求。1）適宜的黏度和良好的黏溫特性；2）潤滑性能良好；3）熱穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性良好；4）防腐性、抗磨性和防銹性良好；5）質(zhì)量純凈，不含或含有極少量的雜質(zhì)、水分和水溶性酸堿等；6）良好的抗乳化性(液壓油乳化會降低其潤滑性，使酸性增加、使用壽命縮短)；7）在高溫環(huán)境下具有較高的閃點(diǎn)，起防火作用；在低溫環(huán)境下具有較低的凝點(diǎn)。二、對液壓油的性能要求及選用液壓傳動基礎(chǔ)知識任務(wù)一液壓油的性質(zhì)和選用要求2.液壓油的選用：合理選用液壓油是液壓設(shè)備正常工作的基礎(chǔ)。一般應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)的使用性能和工作環(huán)境等因素確定液壓油的品種。當(dāng)品種確定后，應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力、環(huán)境溫度及工作部件的運(yùn)動速度等因素選擇合適黏度的液壓油。黏度等級的選擇十分重要，因?yàn)轲ざ葘σ簤合到y(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、效率、溫升以及磨損都有顯著的影響。若黏度過大，油液的壓力損失和發(fā)熱大，系統(tǒng)的效率降低；若黏度過小，泄漏增加，也會降低系統(tǒng)的工作效率。二、液壓油的要求及選用液壓傳動基礎(chǔ)知識任務(wù)一液壓油的性質(zhì)和選用要求2.液壓油的選用：在選用液壓油黏度大小時，要考慮以下因素：（1）液壓系統(tǒng)的工作壓力。工作壓力較高時，宜選用黏度較高的液壓油，因?yàn)楦邏簳r的泄漏問題比克服黏性阻力問題更突出；反之，選用黏度較低的液壓油。（2）液壓系統(tǒng)的環(huán)境溫度。當(dāng)系統(tǒng)的環(huán)境溫度較高時，宜選用黏度較高的液壓油；反之，選用黏度較低的液壓油。（3）工作部件的運(yùn)動速度。當(dāng)工作部件運(yùn)動速度較高時，油流速度也很高，能量損失也隨之增大，而漏油率相對減少，宜選用黏度較低的液壓油；反之流速低，相對漏油率較大，將對工作裝置的運(yùn)動速度產(chǎn)生影響，宜選用黏度較高的液壓油。二、液壓油的要求及選用在液壓傳動系統(tǒng)中，液壓泵的工作條件最為嚴(yán)峻。它不但壓力大，轉(zhuǎn)速和溫度高，而且液壓油被泵吸入和被泵壓出時要受到剪切作用，所以一般根據(jù)液壓泵的要求來確定液壓油液的黏度及品種。按照泵選擇的油液一般來講對液壓閥及其它元件也適用。液壓傳動基礎(chǔ)知識任務(wù)一液壓油的性質(zhì)和選用要求1.液壓油污染的原因：（1）殘留物污染。液壓系統(tǒng)中各元件的型砂、切屑、焊渣、磨料、灰塵等因使用前未沖洗干凈而流入液壓油中。（2）侵入性污染。外界灰塵、沙粒等進(jìn)入油箱或者落在外露的活塞桿等處帶入系統(tǒng)中對液壓油造成污染。（3）生成物污染。液壓系統(tǒng)自身產(chǎn)生的污垢進(jìn)入油液中，如金屬零件、密封件、齒輪的磨損顆粒及油液因油溫升高氧化變質(zhì)而生成的膠狀物等對液壓油造成的污染。三、液壓油的污染與控制為保證液壓系統(tǒng)高效、可靠地工作，不僅要正確選用液壓油，還要合理使用和維護(hù)好液壓油。液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的種種故障多數(shù)與液壓油使用不當(dāng)、污染變質(zhì)有關(guān)。因此，控制液壓油的污染非常重要。上述各類污染中的顆粒通過液壓油在系統(tǒng)中循環(huán)，將會劃傷液壓元件運(yùn)動部位表面和密封件，堵塞節(jié)流孔、阻尼孔，卡住閥類元件，是液壓系統(tǒng)運(yùn)行困難，降低液壓元件的使用壽命，使液壓系統(tǒng)的工作性能降低，最終喪失系統(tǒng)的工作能力。