液压原理液压液.pptx

内容回顾内容回顾1 传动的基本形式传动的基本形式2 液压传动的概念液压传动的概念3 液压传动的工作原理液压传动的工作原理4 液压系统的组成及作用液压系统的组成及作用第一节第一节 液压液的特性和选择液压液的特性和选择第二节第二节 液压液的污染及其控制液压液的污染及其控制第二章第二章 液液 压压 液液液压传动及控制所用的工作介质为液压传动及控制所用的工作介质为液压油液液压油液液压油液液压油液或其他或其他合成液体合成液体合成液体合成液体，其应具备的，其应具备的功能功能功能功能如下如下 ：1 1）传动传动传动传动 把由把由液压泵液压泵液压泵液压泵所赋予的能量传递给所赋予的能量传递给执行元件执行元件执行元件执行元件；2 2）润滑润滑润滑润滑 润滑润滑液压泵液压泵液压泵液压泵、液压阀液压阀液压阀液压阀、液压执行元件液压执行元件液压执行元件液压执行元件等运动件等运动件；3 3）冷却冷却冷却冷却 吸收并带出吸收并带出液压装置液压装置液压装置液压装置所产生的热量所产生的热量；4 4）去污去污去污去污 带走工作中产生的带走工作中产生的磨粒磨粒磨粒磨粒和来自外界的和来自外界的污染物污染物污染物污染物；5 5）防锈防锈防锈防锈 防止液压元件所用各种防止液压元件所用各种金属的锈蚀金属的锈蚀金属的锈蚀金属的锈蚀 。液压系统能否液压系统能否液压系统能否液压系统能否可靠稳定可靠稳定可靠稳定可靠稳定的工作，在很大程度上取决于的工作，在很大程度上取决于的工作，在很大程度上取决于的工作，在很大程度上取决于系统中所用到的系统中所用到的系统中所用到的系统中所用到的液压油液液压油液液压油液液压油液。液压系统中使用的液压液按国际标准ISO6743-4 1999的分类（我国国家标准GB/T7631.22003与此等效）如表表2-1所示。第一节第一节 液压液的特性和选择液压液的特性和选择一、一、液压液的分类液压液的分类最常用的液压油名称及代号是：最常用的液压油名称及代号是：基础油（基础油（HH）普通液压油普通液压油(HL)-抗氧防锈抗氧防锈型型液压油抗磨液压油抗磨液压油(HM)-抗磨抗磨液压油，在HL基础上改善了抗磨性。低温液压油（低温液压油（HV）-在HM基础上改善了低温特性液压导轨油液压导轨油(HG)-在HM基础上添加减摩剂改善粘滑性。难燃型难燃型水水-乙二醇液乙二醇液(HFC)磷酸酯液无水（磷酸酯液无水（HFDR)水包油水包油(HFAE)油包水油包水(HFB)乳化液乳化液合成型合成型液压液液压液改善油液化学性能添加剂：抗氧化、防腐、防锈改善油液化学性能添加剂：抗氧化、防腐、防锈改善油液化学性能添加剂：增粘、抗磨、防爬改善油液化学性能添加剂：增粘、抗磨、防爬石油基液石油基液水基液水基液海水海水淡水淡水二、液压液的物理性质二、液压液的物理性质（一）密度（一）密度粘性的表现粘性的度量（二）可压缩性（二）可压缩性（三）粘性（三）粘性（一）密度（一）密度单位体积液体所具有的质量称为该液体的密度。即：单位体积液体所具有的质量称为该液体的密度。即：式中式中 液体的密度；液体的密度；V V 液体的体积；液体的体积；m m 液体的质量液体的质量。液体的密度随着压力或温度的变化而发生变化，但其变化液体的密度随着压力或温度的变化而发生变化，但其变化量一般很小，在工程计算中可以量一般很小，在工程计算中可以忽略不计忽略不计忽略不计忽略不计 。课本中课本中表表2-2 列出了常用液压液密度，计算题可能会用到列出了常用液压液密度，计算题可能会用到（二）可压缩性（二）可压缩性 液体因所受液体因所受压力增高压力增高压力增高压力增高而发生而发生体积缩小体积缩小体积缩小体积缩小的性质称为的性质称为可压缩性可压缩性可压缩性可压缩性。若若压力为压力为压力为压力为p p0 0时液体的时液体的体积为体积为体积为体积为V V0 0，当压力增加，当压力增加 p p，液体的体积减，液体的体积减小小 V V，则液体在单位压力变化下的体积相对变化量为：，则液体在单位压力变化下的体积相对变化量为：式中，式中，k k 称为液体的称为液体的压缩率压缩率压缩率压缩率。液体压缩率液体压缩率k k的倒数的倒数的倒数的倒数，称为液体，称为液体体积弹性模量体积弹性模量体积弹性模量体积弹性模量K K，即，即 一般情况一般情况下可压缩性对液压系统性能的下可压缩性对液压系统性能的影响不大影响不大，但是，但是在在高压下高压下或者研究或者研究系统动态性能系统动态性能及计算及计算远距离操纵液压机构远距离操纵液压机构时则必须考虑。时则必须考虑。课本中课本中表表2-3列出了各种液压液的体列出了各种液压液的体积模量，计算题可能会用到积模量，计算题可能会用到 石油基液压液石油基液压液的体积模量体积模量 K 与温度、压力温度、压力有关：温度升高，K 值减小，在液压正常工作温度范围内，K 值会有5%25%的变化。压力增大时 K 增大，但这种变化不呈线性关系，当p3MPa时，K 值基本不再增大。液压液中有游离的空气时液压液中有游离的空气时，K 值将大大减小，且起始压力的影响明显增大。一般建议一般建议石油基液压液 K 取值取值0.71.4x103MPa。并尽量减少液压系统中游离空气的含量。（三）粘性（三）粘性1 1）粘性的表现）粘性的表现）粘性的表现）粘性的表现 液体在外力作用下流动时液体在外力作用下流动时液体在外力作用下流动时液体在外力作用下流动时，分子间，分子间内聚力内聚力内聚力内聚力的存的存在使其流动受到牵制，从而沿其界面产生在使其流动受到牵制，从而沿其界面产生内摩擦力内摩擦力内摩擦力内摩擦力，这一特性，这一特性称为液体的称为液体的粘性粘性粘性粘性。hydyu0yxO液体粘性示意图液体粘性示意图 若若距离为距离为距离为距离为h h的两平行板间充满液体，的两平行板间充满液体，下板固定，而下板固定，而上板以速度上板以速度上板以速度上板以速度u u0 0向右向右向右向右平动。平动。由于液体和固体壁面间的由于液体和固体壁面间的附着力附着力及及液体的液体的粘性粘性，会使流动液体内部，会使流动液体内部各液层各液层的速度的速度大小大小不等不等：紧靠着下平板的液层速度为零紧靠着下平板的液层速度为零紧靠着下平板的液层速度为零紧靠着下平板的液层速度为零，紧紧紧紧靠着上平板的液层速度为靠着上平板的液层速度为靠着上平板的液层速度为靠着上平板的液层速度为u u0 0，而中间各，而中间各层液体的速度当层间距离层液体的速度当层间距离h h较小较小较小较小时，从上时，从上到下近似呈到下近似呈线性递减线性递减线性递减线性递减规律分布。规律分布。其中，速度快的液层其中，速度快的液层带动带动速度慢的；速度慢的；而速度慢的液层对速度快的起而速度慢的液层对速度快的起阻滞阻滞作用作用。实验测定表明，流动液体相邻液层间的实验测定表明，流动液体相邻液层间的内摩擦力内摩擦力内摩擦力内摩擦力 F Ff f 与液层与液层接接接接触面积触面积触面积触面积 A A、液层间的、液层间的速度梯度速度梯度速度梯度速度梯度 dudu/dydy成正比，成正比，即：即：式中，式中，比例系数比例系数比例系数比例系数 称为称为粘性系数粘性系数粘性系数粘性系数或或动力粘度动力粘度动力粘度动力粘度。若以若以 表示表示液层间的切应力液层间的切应力液层间的切应力液层间的切应力，即，即单位面上的内摩擦力单位面上的内摩擦力单位面上的内摩擦力单位面上的内摩擦力，则上式，则上式可表示为：可表示为：这就是这就是牛顿液体内摩擦定律牛顿液体内摩擦定律牛顿液体内摩擦定律牛顿液体内摩擦定律。由此可知，在静止液体中，由此可知，在静止液体中，由此可知，在静止液体中，由此可知，在静止液体中，速度梯度速度梯度速度梯度速度梯度d du u/d/dy y=0=0，故其内摩擦力，故其内摩擦力，故其内摩擦力，故其内摩擦力为零，因此静止液体不呈现粘性，为零，因此静止液体不呈现粘性，为零，因此静止液体不呈现粘性，为零，因此静止液体不呈现粘性，液体只在流动时才显示其粘性。液体只在流动时才显示其粘性。液体只在流动时才显示其粘性。液体只在流动时才显示其粘性。hydyu0yxO液体粘性示意图液体粘性示意图 uu+du2 2）粘性的度量）粘性的度量）粘性的度量）粘性的度量 度量粘性大小的物理量称为度量粘性大小的物理量称为粘度粘度粘度粘度。常用的粘。常用的粘度有三种，即度有三种，即动力粘度动力粘度动力粘度动力粘度、运动粘度运动粘度运动粘度运动粘度、相对粘度相对粘度相对粘度相对粘度 。动力粘度动力粘度动力粘度动力粘度 动力粘度动力粘度是表征流动液体是表征流动液体内摩擦力内摩擦力内摩擦力内摩擦力大小的粘性大小的粘性系数。其系数。其量值量值量值量值等于等于液体在以单位速度梯度流动时液体在以单位速度梯度流动时液体在以单位速度梯度流动时液体在以单位速度梯度流动时，单位面积单位面积单位面积单位面积上的内摩擦力。上的内摩擦力。上的内摩擦力。上的内摩擦力。在我国在我国法定计量单位制法定计量单位制法定计量单位制法定计量单位制及及SISI制制制制中，中，动力粘度动力粘度动力粘度动力粘度 单位是单位是PasPas（帕帕帕帕 秒秒秒秒）或用或用Ns/mNs/m2 2（牛牛牛牛 秒秒秒秒/米米米米2 2）表示。表示。如果如果动力粘度动力粘度动力粘度动力粘度只与只与液体种类液体种类液体种类液体种类有关有关有关有关而与而与速度梯度速度梯度速度梯度速度梯度无关无关无关无关，这种液体，这种液体称为称为牛顿液体牛顿液体牛顿液体牛顿液体，否则为非牛顿液体。，否则为非牛顿液体。石油基液压油一般为牛顿石油基液压油一般为牛顿液体。液体。运动粘度运动粘度运动粘度运动粘度v v。液体。液体动力粘度动力粘度动力粘度动力粘度与与其密度其密度其密度其密度之比之比之比之比称为该液体的称为该液体的运运运运动粘度动粘度动粘度动粘度v v，即即运动粘度运动粘度v 的单位是的单位是m2/s（米（米2/秒）。秒）。国际标准国际标准国际标准国际标准ISOISO按按运动粘度值运动粘度值运动粘度值运动粘度值对对油液的粘度等级油液的粘度等级油液的粘度等级油液的粘度等级（VGVG）进行划分。进行划分。相对粘度相对粘度相对粘度相对粘度。相对粘度是根据。相对粘度是根据特定测量条件特定测量条件特定测量条件特定测量条件制定的，故又称制定的，故又称条件条件条件条件粘度粘度粘度粘度。测量条件不同，采用的相对粘度单位也不同。如。测量条件不同，采用的相对粘度单位也不同。如恩氏粘恩氏粘恩氏粘恩氏粘度度度度 E E（欧洲一些国家）、通用（欧洲一些国家）、通用塞氏秒塞氏秒塞氏秒塞氏秒SUSSUS（美国、英国）、商（美国、英国）、商用用雷氏秒雷氏秒雷氏秒雷氏秒R R1 1S S（英、美等国）和（英、美等国）和巴氏度巴氏度巴氏度巴氏度 B B（法国）等（法国）等。国际标准化组织国际标准化组织国际标准化组织国际标准化组织ISOISO已规定统一采用已规定统一采用运动粘度运动粘度运动粘度运动粘度来表示油的粘度。来表示油的粘度。我国液压油粘度等级分为我国液压油粘度等级分为1010、1515、2222、3232、4646、6868、100100、150150等八种，等八种，常用的粘度等级为常用的粘度等级为常用的粘度等级为常用的粘度等级为3232、4646、6868三种三种三种三种。见课本见课本表表2-4。3 3）温度对粘度的影响）温度对粘度的影响）温度对粘度的影响）温度对粘度的影响 温度变化使液体内聚力发生变化，因此液体的温度变化使液体内聚力发生变化，因此液体的粘度粘度粘度粘度对对温度温度温度温度的变化的变化十分敏感十分敏感十分敏感十分敏感：温度升高温度升高温度升高温度升高，粘度下降粘度下降粘度下降粘度下降。这一特性称为液体的。这一特性称为液体的粘温特性粘温特性粘温特性粘温特性。粘温特性常用粘温特性常用粘度指数粘度指数粘度指数粘度指数VIVI来度量。来度量。VI表示该液体的表示该液体的粘度粘度粘度粘度随温度变化的程度随温度变化的程度随温度变化的程度随温度变化的程度与与标准液的粘度变化程度之比标准液的粘度变化程度之比标准液的粘度变化程度之比标准液的粘度变化程度之比。通常在各种。通常在各种工作介质的质量指标中都给出粘度指数。工作介质的质量指标中都给出粘度指数。粘度指数高粘度指数高粘度指数高粘度指数高，说明，说明粘粘粘粘度随温度变化小度随温度变化小度随温度变化小度随温度变化小，其，其粘温特性好粘温特性好粘温特性好粘温特性好。4 4）压力对粘度的影响）压力对粘度的影响）压力对粘度的影响）压力对粘度的影响 压力增大压力增大压力增大压力增大时时时时，液体分子间距离缩小液体分子间距离缩小液体分子间距离缩小液体分子间距离缩小，内聚力增加内聚力增加内聚力增加内聚力增加，粘度粘度粘度粘度也也也也会有所会有所会有所会有所变大变大变大变大。但是这种影响在。但是这种影响在低压低压时并不明显，可以时并不明显，可以忽略不计忽略不计；当压力大于当压力大于当压力大于当压力大于50MPa50MPa时时时时，其，其影响才趋于显著影响才趋于显著影响才趋于显著影响才趋于显著。一般要求液压液的一般要求液压液的一般要求液压液的一般要求液压液的粘度指数在粘度指数在粘度指数在粘度指数在9090以上以上以上以上，优异的在，优异的在，优异的在，优异的在100100以上。几以上。几以上。几以上。几种典型的液压液粘度指数见种典型的液压液粘度指数见种典型的液压液粘度指数见种典型的液压液粘度指数见课本课本表表2-5。5 5）气泡对粘度的影响）气泡对粘度的影响）气泡对粘度的影响）气泡对粘度的影响 液体间混入直径为液体间混入直径为液体间混入直径为液体间混入直径为0.250.5mm0.250.5mm的气泡时对液体的粘度有一定影响的气泡时对液体的粘度有一定影响的气泡时对液体的粘度有一定影响的气泡时对液体的粘度有一定影响（四）其他性质（四）其他性质温度对粘度的影响温度对粘度的影响稳定性稳定性抗泡沫性抗泡沫性抗乳化性抗乳化性防锈性防锈性润滑性润滑性相容性相容性三、对液压液的要求三、对液压液的要求液压系统使用的液压液应具备如下性能液压系统使用的液压液应具备如下性能合适的合适的粘度粘度。润滑性润滑性能好。能好。质地质地纯净纯净，杂质少。，杂质少。对金属和密封件有良好的对金属和密封件有良好的相容性相容性。对热、氧化、水解和剪切都有良好的对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性稳定性。抗泡沫抗泡沫性好，性好，抗乳化抗乳化性好，性好，腐蚀性小腐蚀性小，防锈性防锈性好。好。体积膨胀系数小，比热容大。体积膨胀系数小，比热容大。流动点和凝固点低，闪点（明火能使油面上油蒸流动点和凝固点低，闪点（明火能使油面上油蒸气闪燃，但油本身不燃烧时的温度）和燃点高。气闪燃，但油本身不燃烧时的温度）和燃点高。对人体无害，成本低。对人体无害，成本低。四、液压液的选择和使用四、液压液的选择和使用（一）液压液的选择（一）液压液的选择首先，是油液油液品种品种的选择的选择。优先选购专用液压油专用液压油，这是保证设备工作可靠性和寿命关键。对于工程车辆液压系统建议优先选用L-HM、L-HV油，参见表表2-1。其次，是油液其次，是油液粘度等级粘度等级的选择的选择。粘度等级的选择十分重要粘度等级的选择十分重要，因为粘度对液压系统工作的稳定性、可靠性、效率、温升以及磨损都有显著的影响。粘度高粘度高的液压油流动时的产生的阻力较大阻力较大，克服阻力所消耗的功率消耗的功率较大较大，功率又将转化为热量造成油温上升造成油温上升；粘度太低粘度太低，会使泄漏量增大泄漏量增大，系统的容积效率降低。液压液的选择通常要经历下述四个基本步骤：液压液的选择通常要经历下述四个基本步骤：F列出液压系统对液压液以下性能变化范围的要求列出液压系统对液压液以下性能变化范围的要求：粘度、密度、体积模量、饱和蒸气压、空气溶解度、温度界限、压力界限、阻燃性、润滑性、相容性、污染性等。F查阅产品说明书，查阅产品说明书，选出符合上述各项要求的液压液品种。F进行综合权衡，进行综合权衡，调整各方面的要求和参数。F与供货厂商联系，与供货厂商联系，最终决定所采用的合适液压液。在选择粘度时应在选择粘度时应从从液压系统液压系统的的以下几方面以下几方面进行考虑进行考虑:1 1、工作压力工作压力工作压力工作压力 工作工作压力较高压力较高压力较高压力较高的系统宜选用的系统宜选用粘度较大粘度较大粘度较大粘度较大的液压油的液压油，以减少泄漏以减少泄漏；反之，可选用粘度较小的液压油；反之，可选用粘度较小的液压油。2 2、运动速度运动速度运动速度运动速度 当液压系统的工作部件当液压系统的工作部件运动速度较高运动速度较高运动速度较高运动速度较高时时，宜选用宜选用粘度较小粘度较小粘度较小粘度较小的液压油的液压油，以减以减小液小液流的流的功率损失功率损失。3 3、环境温度环境温度环境温度环境温度 环境环境温度较高温度较高温度较高温度较高时宜选用时宜选用粘度较大粘度较大粘度较大粘度较大的液压油。的液压油。4 4、液压泵的类型液压泵的类型液压泵的类型液压泵的类型 液压泵对液压油的性能最为敏感。因为泵内液压泵对液压油的性能最为敏感。因为泵内零件的运动速度最高零件的运动速度最高，工作工作时承受的时承受的压力也最高压力也最高，且承压时间且承压时间长长，润滑要求苛刻，润滑要求苛刻，温升高。温升高。课本课本课本课本表表表表2-72-7列出了液压泵用油的粘度范围及推荐牌号。列出了液压泵用油的粘度范围及推荐牌号。（二）液压液的使用（二）液压液的使用在使用液压液时，应注意如下几点：在使用液压液时，应注意如下几点：F对长期使用的液压液，氧化、热稳定性氧化、热稳定性是决定温度界限的因素，因此，应使液压液长期处在长期处在低于低于它开始氧化的温度它开始氧化的温度下工作。F在贮存、搬运及加注过程中，应防止液压液被污染防止液压液被污染。F对液压液定期抽样检验定期抽样检验，并建立定期更换定期更换制度。F油箱的贮液量应充分贮液量应充分，以利于系统的散热散热。F保持系统的密封系统的密封，一旦有泄漏，就应立即排除。液压液被污染后，将对系统及元件产生下述不良后果液压液被污染后，将对系统及元件产生下述不良后果：F固体颗粒加速元件磨损，堵塞元件中的小孔、缝隙及过滤器，固体颗粒加速元件磨损，堵塞元件中的小孔、缝隙及过滤器，使泵、阀性能下降，产生噪声。使泵、阀性能下降，产生噪声。F水的侵入会加速油液的氧化，并和添加剂起作用产生粘性胶质，水的侵入会加速油液的氧化，并和添加剂起作用产生粘性胶质，使滤心堵塞。使滤心堵塞。F空气的混入会降低液压液的体积模量，引起气蚀，降低润滑性。空气的混入会降低液压液的体积模量，引起气蚀，降低润滑性。F溶剂、表面活性化合物化学物质会使金属腐蚀。溶剂、表面活性化合物化学物质会使金属腐蚀。F微生物的生成使液压液变质，降低润滑性能，加速元件腐蚀。微生物的生成使液压液变质，降低润滑性能，加速元件腐蚀。第二节第二节 液压液的污染及其控制液压液的污染及其控制一、一、污染物的种类及危害污染物的种类及危害液压油受到液压油受到液压油受到液压油受到污染污染污染污染是是导致导致系统发生系统发生故障故障故障故障的主要原因的主要原因的主要原因的主要原因。一个优质产品一个优质产品的液压元件会因为污染而经常发生故障，甚至会毁于一旦。液压的液压元件会因为污染而经常发生故障，甚至会毁于一旦。液压元件的实际使用寿命也往往因为污染而低于其设计寿命。元件的实际使用寿命也往往因为污染而低于其设计寿命。质量测定法质量测定法 把100mL的油液样品进行真空过滤并烘干后，在精密天平上称出颗粒的质量，然后依标准定出污染等级。颗粒计数法颗粒计数法 颗粒计数法是测定液压油液样品单位体积中不同尺寸范围内颗粒污染物的颗粒数不同尺寸范围内颗粒污染物的颗粒数，借以查明其区间颗粒浓度（指单位体积油液中含有某给定尺寸范围的颗粒数）或累计颗粒浓度（指单位体积油液中含有大于某给定尺寸的颗粒数）。显微镜计数法显微镜计数法和自动颗粒计数法自动颗粒计数法。二、二、污染的测定污染的测定液压液的污染等级是按液压液的污染等级是按单位体积液压液中固体颗粒污染物单位体积液压液中固体颗粒污染物的含量的含量，即液压液中所含，即液压液中所含固体颗粒的浓度固体颗粒的浓度来划分的来划分的。为了定量地描述和评定液压液的污染程度，以便对它实施控制，我国制定了国家标准GB/T 140392002液压传动 油液 固体颗粒污染等级代号（ISO 4406：1999，MOD）。油液固体颗粒污染等级代号有油液固体颗粒污染等级代号有两种两种情况情况：（1）自动计数颗粒计数器自动计数颗粒计数器计数由三个代码三个代码组成：分别是4m、6m和14m，例如：22/18/13。（2）显微镜显微镜计数由两个代码两个代码组成：分别是5m和15m，例如：-/18/13。详细等级代码见课本表课本表2-9。三、三、污染的等级污染的等级严格清洗元件和系统。严格清洗元件和系统。防止污染物从外界侵入。防止污染物从外界侵入。采用高性能的过滤器。采用高性能的过滤器。控制液压液的温度。控制液压液的温度。保持系统所有部位良好的密封性。保持系统所有部位良好的密封性。定期检查和更换液压液并形成制度。定期检查和更换液压液并形成制度。四、液压液的污染控制四、液压液的污染控制常用的控制液压液污染的措施有：常用的控制液压液污染的措施有：第二章 作业2-32-42-5加两题1.简述液压油选择的主要考虑因素及使用注意事项。2.液压油污染物的种类及危害。