1、.莄蚈羇莈芀蚇聿膀蕿蚇蝿莆蒅螆?jiān)惹`螅羄莄芇螄肆膇蚆螃袆羀薂螂羈芅蒈螁肀肈莄螁螀芄芀螀袂肆薈衿羅節(jié)蒄袈肇肅莀袇螇芀莆袆罿肅蚅裊肁莈薁裊膄膁蕆襖袃莇莃蒀羅膀艿蕿肈蒞薇蕿螇膈蒃薈袀莃葿薇肂膆蒞薆膄聿蚄薅襖芄薀薄羆肇蒆薃聿芃莂蚃螈肆羋螞袁芁薇蟻羃肄薂蝕膅荿蒈蠆裊膂莄蚈羇莈芀蚇聿膀蕿蚇蝿莆蒅螆?jiān)惹`螅羄莄芇螄肆膇蚆螃袆羀薂螂羈芅蒈螁肀肈莄螁螀芄芀螀袂肆薈衿羅節(jié)蒄袈肇肅莀袇螇芀莆袆罿肅蚅裊肁莈薁裊膄膁蕆襖袃莇莃蒀羅膀艿蕿肈蒞薇蕿螇膈蒃薈袀莃葿薇肂膆蒞薆膄聿蚄薅襖芄薀薄羆肇蒆薃聿芃莂蚃螈肆羋螞袁芁薇蟻羃肄薂蝕膅荿蒈蠆裊膂莄蚈羇莈芀蚇聿膀蕿蚇蝿莆蒅螆?jiān)惹`螅羄莄芇螄肆膇蚆螃袆羀薂螂羈芅蒈螁肀肈莄螁螀芄芀螀袂

2、肆薈衿羅節(jié)蒄袈肇肅莀袇螇芀莆袆罿肅蚅裊肁莈薁裊膄膁蕆襖袃莇莃蒀羅膀艿蕿肈蒞薇蕿螇膈蒃薈袀莃葿薇肂膆蒞薆膄聿蚄薅襖芄薀薄羆肇蒆薃聿芃莂蚃螈肆羋螞袁芁薇蟻羃肄薂蝕膅荿蒈蠆裊膂莄蚈羇莈芀蚇聿膀蕿蚇蝿莆蒅螆?jiān)惹`螅羄莄芇螄肆膇蚆螃袆羀薂螂羈芅蒈螁肀 第一章 緒論第一節(jié) 液壓傳動(dòng)發(fā)展概況自18世紀(jì)末英國(guó)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)算起，液壓傳動(dòng)技術(shù)已有二三百年的歷史。直到20世紀(jì)30年代它才較普遍地用于起重機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭(zhēng)需要，出現(xiàn)了由響應(yīng)迅速、精度高的液壓控制機(jī)構(gòu)所裝備的各種軍事武器。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，液壓技術(shù)不斷應(yīng)用于各種自動(dòng)機(jī)及自動(dòng)生產(chǎn)

3、線。 本世紀(jì)60年代以后，液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展。因此，液壓傳動(dòng)真正的發(fā)展也只是近三四十年的事。當(dāng)前液壓技術(shù)正向迅速、高壓、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時(shí)，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)、計(jì)算機(jī)直接控制(CDC)、機(jī)電一體化技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。我國(guó)的液壓技術(shù)最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備上，后來又用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械。現(xiàn)在，我國(guó)的液壓元件隨著從國(guó)外引進(jìn)一些液壓元件、生產(chǎn)技術(shù)以及進(jìn)行自行設(shè)計(jì)，現(xiàn)已形成了系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。機(jī)械的傳

4、動(dòng)方式一切機(jī)械都有其相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)借助于它達(dá)到對(duì)動(dòng)力的傳遞和控制的目的。 機(jī)械傳動(dòng)通過齒輪、齒條、蝸輪、蝸桿等機(jī)件直接把動(dòng)力傳送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳遞方式。 電氣傳動(dòng)利用電力設(shè)備，通過調(diào)節(jié)電參數(shù)來傳遞或控制動(dòng)力的傳動(dòng)方式 液壓傳動(dòng)利用液體靜壓第一力傳遞動(dòng)力 液體傳動(dòng)液力傳動(dòng)利用液體靜流動(dòng)動(dòng)能傳遞動(dòng)力流體傳動(dòng) 氣壓傳動(dòng) 氣體傳動(dòng) 氣力傳動(dòng)第二節(jié) 液壓傳動(dòng)的工作原理及其組成一、液壓傳動(dòng)的工作原理液壓傳動(dòng)的工作原理，可以用一個(gè)液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韥碚f明。圖1-1液壓千斤頂工作原理圖1杠桿手柄2小油缸3小活塞4，7單向閥5吸油管6，10管道8大活塞9大油缸11截止閥12油箱圖1-1是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D。

5、大油缸9和大活塞8組成舉升液壓缸。杠桿手柄1、小油缸2、小活塞3、單向閥4和7組成手動(dòng)液壓泵。如提起手柄使小活塞向上移動(dòng)，小活塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這時(shí)單向閥4打開，通過吸油管5從油箱12中吸油；用力壓下手柄，小活塞下移，小活塞下腔壓力升高，單向閥4關(guān)閉，單向閥7打開，下腔的油液經(jīng)管道6輸入舉升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移動(dòng)，頂起重物。再次提起手柄吸油時(shí)，單向閥7自動(dòng)關(guān)閉，使油液不能倒流，從而保證了重物不會(huì)自行下落。不斷地往復(fù)扳動(dòng)手柄，就能不斷地把油液壓入舉升缸下腔，使重物逐漸地升起。如果打開截止閥11，舉升缸下腔的油液通過管道10、截止閥11流回油箱，重物就向下移動(dòng)。這就是液

6、壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?。通過對(duì)上面液壓千斤頂工作過程的分析，可以初步了解到液壓傳動(dòng)的基本工作原理。液壓傳動(dòng)是利用有壓力的油液作為傳遞動(dòng)力的工作介質(zhì)。壓下杠桿時(shí)，小油缸2輸出壓力油，是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能，壓力油經(jīng)過管道6及單向閥7，推動(dòng)大活塞8舉起重物，是將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。大活塞8舉升的速度取決于單位時(shí)間內(nèi)流入大油缸9中油容積的多少。由此可見，液壓傳動(dòng)是一個(gè)不同能量的轉(zhuǎn)換過程。二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成液壓千斤頂是一種簡(jiǎn)單的液壓傳動(dòng)裝置。下面分析一種驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。如圖1-2所示，它由油箱、濾油器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節(jié)流閥、圖1-2機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理圖1工作臺(tái)

7、2液壓缸3活塞4換向手柄5換向閥6，8，16回油管7節(jié)流閥9開停手柄10開停閥11壓力管12壓力支管13溢流閥14鋼球15彈簧17液壓泵18濾油器19油箱換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管、接頭組成。其工作原理如下：液壓泵由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)后，從油箱中吸油。油液經(jīng)濾油器進(jìn)入液壓泵，油液在泵腔中從入口低壓到泵出口高壓，在圖1-2(a)所示狀態(tài)下，通過開停閥、節(jié)流閥、換向閥進(jìn)入液壓缸左腔，推動(dòng)活塞使工作臺(tái)向右移動(dòng)。這時(shí)，液壓缸右腔的油經(jīng)換向閥和回油管6排回油箱。如果將換向閥手柄轉(zhuǎn)換成圖1-2(b)所示狀態(tài)，則壓力管中的油將經(jīng)過開停閥、節(jié)流閥和換向閥進(jìn)入液壓缸右腔、推動(dòng)活塞使工作臺(tái)向左移動(dòng)，并使液壓缸左

8、腔的油經(jīng)換向閥和回油管6排回油箱。工作臺(tái)的移動(dòng)速度是通過節(jié)流閥來調(diào)節(jié)的。當(dāng)節(jié)流閥開大時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油量增多，工作臺(tái)的移動(dòng)速度增大；當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油量減小，工作臺(tái)的移動(dòng)速度減小。為了克服移動(dòng)工作臺(tái)時(shí)所受到的各種阻力，液壓缸必須產(chǎn)生一個(gè)足夠大的推力，這個(gè)推力是由液壓缸中的油液壓力所產(chǎn)生的。要克服的阻力越大，缸中的油液壓力越高；反之壓力就越低。這種現(xiàn)象正說明了液壓傳動(dòng)的一個(gè)基本原理壓力決定于負(fù)載。從機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)的工作過程可以看出，一個(gè)完整的、能夠正常工作的液壓系統(tǒng)，應(yīng)該由以下五個(gè)主要部分來組成：1.能源裝置它是供給液壓系統(tǒng)壓力油，把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能的裝置。最常見的形式是液壓泵

9、。2.執(zhí)行裝置它是把液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。其形式有作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸，有作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)，它們又稱為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。3.控制調(diào)節(jié)裝置它是對(duì)系統(tǒng)中的壓力、流量或流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置。如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開停閥等。4.輔助裝置上述三部分之外的其他裝置，例如油箱，濾油器，油管等。它們對(duì)保證系統(tǒng)正常工作是必不可少的。5.工作介質(zhì)傳遞能量的流體，即液壓油等。三、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖的圖形符號(hào)圖1-3機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)的圖形符號(hào)圖1工作臺(tái)2液壓缸3油塞4換向閥5節(jié)流閥6開停閥7溢流閥8液壓泵9濾油器10油箱圖1-2所示的液壓系統(tǒng)是一種半結(jié)構(gòu)式的工作原理圖它有直觀性強(qiáng)、容易理解的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)

10、液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)原理圖檢查十分方便，但圖形比較復(fù)雜，繪制比較麻煩。我國(guó)已經(jīng)制定了一種用規(guī)定的圖形符號(hào)來表示液壓原理圖中的各元件和連接管路的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，即“液壓系統(tǒng)圖圖形符號(hào)(GB78676)”。我國(guó)制訂的液壓系統(tǒng)圖圖形符號(hào)(GB78676)中，對(duì)于這些圖形符號(hào)有以下幾條基本規(guī)定。(1)符號(hào)只表示元件的職能，連接系統(tǒng)的通路，不表示元件的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)，也不表示元件在機(jī)器中的實(shí)際安裝位置。(2)元件符號(hào)內(nèi)的油液流動(dòng)方向用箭頭表示，線段兩端都有箭頭的，表示流動(dòng)方向可逆。(3)符號(hào)均以元件的靜止位置或中間零位置表示，當(dāng)系統(tǒng)的動(dòng)作另有說明時(shí)，可作例外。圖1-3所示為圖1-2(a)系統(tǒng)用國(guó)標(biāo)GB78

11、676液壓系統(tǒng)圖圖形符號(hào)繪制的工作原理圖。使用這些圖形符號(hào)可使液壓系統(tǒng)圖簡(jiǎn)單明了，且便于繪圖。第三節(jié) 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)液壓傳動(dòng)之所以能得到廣泛的應(yīng)用，是由于它具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)：(1)由于液壓傳動(dòng)是油管連接，所以借助油管的連接可以方便靈活地布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這是比機(jī)械傳動(dòng)優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)，以克服長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)軸效率低的缺點(diǎn)。由于液壓缸的推力很大，又加之極易布置，在挖掘機(jī)等重型工程機(jī)械上，已基本取代了老式的機(jī)械傳動(dòng)，不僅操作方便，而且外形美觀大方。(2)液壓傳動(dòng)裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。例如，相同功率液壓馬達(dá)的體積為電動(dòng)機(jī)的12%13%。液壓泵和液壓馬達(dá)單位功率

12、的重量指標(biāo)，目前是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的十分之一，液壓泵和液壓馬達(dá)可小至0.0025N/W(牛/瓦),發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)則約為0.03N/W。(3)可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá)12000，并可在液壓裝置運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。(4)傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時(shí)速度較穩(wěn)定。正因?yàn)榇颂攸c(diǎn)，金屬切削機(jī)床中的磨床傳動(dòng)現(xiàn)在幾乎都采用液壓傳動(dòng)。(5)液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)借助于設(shè)置溢流閥等，同時(shí)液壓件能自行潤(rùn)滑，因此使用壽命長(zhǎng)。(6)液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結(jié)合使用時(shí)，能很容易地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控

13、。(7)液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)是：(1)液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。(2)液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，溫度變化時(shí)，液體粘性變化，引起運(yùn)動(dòng)特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作。(3)為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復(fù)雜。(4)液壓傳動(dòng)要求有單獨(dú)的能源，不像電源那樣使用方便。(5)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除?？傊簤簜鲃?dòng)的優(yōu)點(diǎn)是主要的，隨著設(shè)計(jì)制造和使用水平的不斷提高，有些缺點(diǎn)正在

14、逐步加以克服。液壓傳動(dòng)有著廣泛的發(fā)展前景。第四節(jié) 液壓傳動(dòng)在機(jī)械中的應(yīng)用驅(qū)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)以及各種傳動(dòng)和操縱裝置有多種形式。根據(jù)所用的部件和零件，可分為機(jī)械的、電氣的、氣動(dòng)的、液壓的傳動(dòng)裝置。經(jīng)常還將不同的形式組合起來運(yùn)用四位一體。由于液壓傳動(dòng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，使這種新技術(shù)發(fā)展得很快。液壓傳動(dòng)應(yīng)用于金屬切削機(jī)床也不過四五十年的歷史。航空工業(yè)在1930年以后才開始采用。特別是最近二三十年以來液壓技術(shù)在各種工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。在機(jī)床上，液壓傳動(dòng)常應(yīng)用在以下的一些裝置中：1.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置磨床砂輪架和工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)大部分采用液壓傳動(dòng)；車床、六角車床、自動(dòng)車床的刀架或轉(zhuǎn)塔刀架；銑床、刨床、組合機(jī)床

15、的工作臺(tái)等的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也都采用液壓傳動(dòng)。這些部件有的要求快速移動(dòng)，有的要求慢速移動(dòng)。有的則既要求快速移動(dòng)，也要求慢速移動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)多半要求有較大的調(diào)速范圍，要求在工作中無級(jí)調(diào)速；有的要求持續(xù)進(jìn)給，有的要求間歇進(jìn)給；有的要求在負(fù)載變化下速度恒定，有的要求有良好的換向性能等等。所有這些要求都是可以用液壓傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。2.往復(fù)主體運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置龍門刨床的工作臺(tái)、牛頭刨床或插床的滑枕，由于要求作高速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，并且要求換向沖擊小、換向時(shí)間短、能耗低，因此都可以采用液壓傳動(dòng)。 3.仿形裝置車床、銑床、刨床上的仿形加工可以采用液壓伺服系統(tǒng)來完成。 其精度可達(dá)0.010.02mm。此外，磨床上的成形砂輪修正裝

16、置亦可采用這種系統(tǒng)。4.輔助裝置機(jī)床上的夾緊裝置、齒輪箱變速操縱裝置、絲桿螺母間隙消除裝置、垂直移動(dòng)部件平衡裝置、分度裝置、工件和刀具裝卸裝置、工件輸送裝置等，采用液壓傳動(dòng)后，有利于簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高機(jī)床自動(dòng)化程度。5.靜壓支承重型機(jī)床、高速機(jī)床、高精度機(jī)床上的軸承、導(dǎo)軌、絲杠螺母機(jī)構(gòu)等處采用液體靜壓支承后，可以提高工作平穩(wěn)性和運(yùn)動(dòng)精度。液壓傳動(dòng)在其他機(jī)械工業(yè)部門的應(yīng)用情況見表1-1所示。表1-1 液壓傳動(dòng)在各類機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例行業(yè)名稱應(yīng)用場(chǎng)所舉例工程機(jī)械挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、壓路機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)等起重運(yùn)輸機(jī)械汽車吊、港口龍門吊、叉車、裝卸機(jī)械、皮帶運(yùn)輸機(jī)等礦山機(jī)械鑿巖機(jī)、開掘機(jī)、開采機(jī)、破碎

17、機(jī)、提升機(jī)、液壓支架等建筑機(jī)械打樁機(jī)、液壓千斤頂、平地機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械聯(lián)合收割機(jī)、拖拉機(jī)、農(nóng)具懸掛系統(tǒng)等冶金機(jī)械電爐爐頂及電極升降機(jī)、軋鋼機(jī)、壓力機(jī)等輕工機(jī)械打包機(jī)、注塑機(jī)、校直機(jī)、橡膠硫化機(jī)、造紙機(jī)等汽車工業(yè)自卸式汽車、平板車、高空作業(yè)車、汽車中的轉(zhuǎn)向器、減振器等智能機(jī)械折臂式小汽車裝卸器、數(shù)字式體育鍛煉機(jī)、模擬駕駛艙、機(jī)器人等第二章 液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)本章介紹有關(guān)液壓傳動(dòng)的流體力學(xué)基礎(chǔ)，重點(diǎn)為液體靜壓方程、連續(xù)性方程、伯努力方程的應(yīng)用，壓力損失、小孔流量的計(jì)算。要求學(xué)生理解基本概念、牢記公式并會(huì)應(yīng)用。第一節(jié) 第一節(jié) 液壓油 液壓油是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)介質(zhì)，而且還對(duì)液壓裝置的機(jī)構(gòu)、零件起這潤(rùn)滑、

18、冷卻和防銹作用。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的壓力、溫度和流速在很大的范圍內(nèi)變化，因此液壓油的質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接影響液壓系統(tǒng)的工作性能。故此，合理的選用液壓油也是很重要的。1.1液壓油的分類： 普通液壓油 專用液壓油1、石油基液壓油 抗磨液壓油 高粘度指數(shù)液壓油石油基液壓油是以石油地精煉物未基礎(chǔ)，加入抗氧化或抗磨劑等混合而成的液壓油，不同性能、不同品種、不同精度則加入不同的添加劑。 合成液壓油磷酸酯液壓油2、難燃液壓油 水乙二醇液壓油 含水液壓油 油包水稅乳化液 乳化液 水包油乳化油1)石油基液壓油 這種液壓油是以石油的精煉物為基礎(chǔ)，加入各種為改進(jìn)性能的添加劑而成。添加劑有抗氧添加劑、油性添加劑、抗磨添加劑等。不同

19、工作條件要求具有不同性能的液壓油，不同品種的液壓油是由于精制程度不同和加入不同的添加劑而成。2)成添加劑 磷酸脂液壓油是難燃液壓油之一。它的使用范圍寬，可達(dá)-54135。抗燃性好，氧化安定性和潤(rùn)滑性都很好。缺點(diǎn)是與多種密封材料的相容性很差，有一定的毒性。3)乙二醇液壓油 這種液體由水、乙二醇和添加劑組成，而蒸餾水占3555，因而抗燃性好。這種液體的凝固點(diǎn)低，達(dá)-50，粘度指數(shù)高（130170），為牛頓流體。缺點(diǎn)是能使油漆涂料變軟。但對(duì)一般密封材料無影響。4)乳化液 乳化液屬抗燃液壓油，它由水、基礎(chǔ)油和各種添加劑組成。分水包油乳化液和油包水乳化液，前者含水量達(dá)9095，后者含水量大40。1.2液

20、壓油的物理特性1、 1、 密度 = m/V kg/ m3一般礦物油的密度為850950kg/m32、重度 = G/V N/ m3 一般礦物油的重度為84009500N/m3 因G = mg 所以 = G/V=g 3、液體的可壓縮性 當(dāng)液體受壓力作用二體積減小的特性稱為液體的可壓縮性。 體積壓縮系數(shù) = - V/pV0體積彈性模量K = 1 /4、 4、 流體的粘性 液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，由于液體分子間的內(nèi)聚力而產(chǎn)生一種阻礙液體分子之間進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力，液體的這種產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)稱為液體的粘性。由于液體具有粘性，當(dāng)流體發(fā)生剪切變形時(shí)，流體內(nèi)就產(chǎn)生阻滯變形的內(nèi)摩擦力，由此可見，粘性表征了

21、流體抵抗剪切變形的能力。處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的流體中不存在剪切變形，因而也不存在變形的抵抗，只有當(dāng)運(yùn)動(dòng)流體流層間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體對(duì)剪切變形的抵抗，也就是粘性才表現(xiàn)出來。粘性所起的作用為阻滯流體內(nèi)部的相互滑動(dòng)，在任何情況下它都只能延緩滑動(dòng)的過程而不能消除這種滑動(dòng)。粘性的大小可用粘度來衡量，粘度是選擇液壓用流體的主要指標(biāo)，是影響流動(dòng)流體的重要物理性質(zhì)。圖2-2液體的粘性示意圖當(dāng)液體流動(dòng)時(shí)，由于液體與固體壁面的附著力及流體本身的粘性使流體內(nèi)各處的速度大小不等，以流體沿如圖2-2所示的平行平板間的流動(dòng)情況為例，設(shè)上平板以速度u0向右運(yùn)動(dòng)，下平板固定不動(dòng)。緊貼于上平板上的流體粘附于上平板上，其速度與上平

22、板相同。緊貼于下平板上的流體粘附于下平板圖2-2液體的粘性示意圖上，其速度為零。中間流體的速度按線性分布。我們把這種流動(dòng)看成是許多無限薄的流體層在運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)較快的流體層在運(yùn)動(dòng)較慢的流體層上滑過時(shí)，兩層間由于粘性就產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的作用。根據(jù)實(shí)際測(cè)定的數(shù)據(jù)所知，流體層間的內(nèi)摩擦力F與流體層的接觸面積A及流體層的相對(duì)流速du成正比，而與此二流體層間的距離dz成反比，即： F=Adu/dz以=F/A表示切應(yīng)力，則有： du/dz (2-6) 式中：為衡量流體粘性的比例系數(shù)，稱為絕對(duì)粘度或動(dòng)力粘度；du/dz表示流體層間速度差異的程度，稱為速度梯度。上式是液體內(nèi)摩擦定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。當(dāng)速度梯度變化時(shí)，為

23、不變常數(shù)的流體稱為牛頓流體，為變數(shù)的流體稱為非牛頓流體。除高粘性或含有大量特種添加劑的液體外，一般的液壓用流體均可看作是牛頓流體。流體的粘度通常有三種不同的測(cè)試單位。(1)絕對(duì)粘度。絕對(duì)粘度又稱動(dòng)力粘度，它直接表示流體的粘性即內(nèi)摩擦力的大小。動(dòng)力粘度在物理意義上講，是當(dāng)速度梯度du/dz=1時(shí)，單位面積上的內(nèi)摩擦力的大小，即： (2-7) 動(dòng)力粘度的國(guó)際(SI)計(jì)量單位為牛頓秒/米2，符號(hào)為Ns/m2，或?yàn)榕撩?，符?hào)為Pas。(2)運(yùn)動(dòng)粘度。運(yùn)動(dòng)粘度是絕對(duì)粘度與密度的比值： =/ (2-8) 式中：為液體的動(dòng)力粘度，m2/s；為液體的密度，kg/m3。運(yùn)動(dòng)粘度的SI單位為米2/秒，m2/s。還

24、可用CGS制單位：斯(托克斯)，St斯的單位太大，應(yīng)用不便，常用1%斯，即1厘斯來表示，符號(hào)為cSt，故：1cSt=10-2St=10-6m2/s運(yùn)動(dòng)粘度沒有什么明確的物理意義，它不能像一樣直接表示流體的粘性大小，但對(duì)值相近的流體，例如各種礦物油系液壓油之間，還是可用來大致比較它們的粘性。由于在理論分析和計(jì)算中常常碰到絕對(duì)粘度與密度的比值，為方便起見才采用運(yùn)動(dòng)粘度這個(gè)單位來代替/。它之所以被稱為運(yùn)動(dòng)粘度，是因?yàn)樵谒牧烤V中只有運(yùn)動(dòng)學(xué)的要素長(zhǎng)度和時(shí)間因次的緣故。機(jī)械油的牌號(hào)上所標(biāo)明的號(hào)數(shù)就是表明以厘斯為單位的，在溫度50時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度的平均值。例如10號(hào)機(jī)械油指明該油在50時(shí)其運(yùn)動(dòng)粘度的平均值是10

25、cSt。蒸餾水在20.2時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度恰好等于1cSt，所以從機(jī)械油的牌號(hào)即可知道該油的運(yùn)動(dòng)粘度。例如20號(hào)油說明該油的運(yùn)動(dòng)粘度約為水的運(yùn)動(dòng)粘度的20倍，30號(hào)油的運(yùn)動(dòng)粘度約為水的運(yùn)動(dòng)粘度的30倍，如此類推。動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度是理論分析和推導(dǎo)中經(jīng)常使用的粘度單位。它們都難以直接測(cè)量，因此，工程上采用另一種可用儀器直接測(cè)量的粘度單位，即相對(duì)粘度。(3)相對(duì)粘度。相對(duì)粘度是以相對(duì)于蒸餾水的粘性的大小來表示該液體的粘性的。相對(duì)粘度又稱條件粘度。各國(guó)采用的相對(duì)粘度單位有所不同。有的用賽氏粘度，有的用雷氏粘度，我國(guó)采用恩氏粘度。恩氏粘度的測(cè)定方法如下：測(cè)定200cm3某一溫度的被測(cè)液體在自重作用下流過直徑

26、2.8mm小孔所需的時(shí)間tA，然后測(cè)出同體積的蒸餾水在20時(shí)流過同一孔所需時(shí)間tB(tB=5052s)，tA與tB的比值即為流體的恩氏粘度值。恩氏粘度用符號(hào)E表示。被測(cè)液體溫度t時(shí)的恩氏粘度用符號(hào)Et表示。Et= tA/tB (2-9) 工業(yè)上一般以20、50和100作為測(cè)定恩氏粘度的標(biāo)準(zhǔn)溫度，并相應(yīng)地以符號(hào)E20、E50和E100來表示。知道恩氏粘度以后，利用下列的經(jīng)驗(yàn)公式，將恩氏粘度換算成運(yùn)動(dòng)粘度。=7.31E-6.31/E10-6 (2-10)為了使液體介質(zhì)得到所需要的粘度，可以采用兩種不同粘度的液體按一定比例混合，混合后的粘度可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。EaE1+bE2-c(E1-E2)/1

27、00 (2-11)式中：E為混合液體的恩氏粘度；E1，E2分別為用于混合的兩種油液的恩氏粘度，E1E2；a，b分別為用于混合的兩種液體E1、E2各占的百分?jǐn)?shù)，a+b=100；c為與a、b有關(guān)的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，見表2-1。表2-1 系數(shù)c的值a/%102030405060708090b/%908070605040302010c6.713.117.922.125.527.928.22517 (4)壓力對(duì)粘度的影響。在一般情況下，壓力對(duì)粘度的影響比較小，在工程中當(dāng)壓力低于5MPa時(shí)，粘度值的變化很小，可以不考慮。當(dāng)液體所受的壓力加大時(shí)，分子之間的距離縮小，內(nèi)聚力增大，其粘度也隨之增大。因此，在壓力很高以及

28、壓力變化很大的情況下，粘度值的變化就不能忽視。在工程實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)液體壓力在低于50MPa的情況下，可用下式計(jì)算其粘度：p=0(1+p) (2-12)式中：p為壓力在p(Pa)時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度；0為絕對(duì)壓力為1個(gè)大氣壓時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度；p為壓力(Pa)；為決定于油的粘度及油溫的系數(shù)，一般取=(0.0020.004)10-5，1/Pa。(5)溫度對(duì)粘度的影響。液壓油粘度對(duì)溫度的變化是十分敏感的，當(dāng)溫度升高時(shí)，其分子之間的內(nèi)聚力減小，粘度就隨之降低。不同種類的液壓油，它的粘度隨溫度變化的規(guī)律也不同。我國(guó)常用粘溫圖表示油液粘度隨溫度變化的關(guān)系。對(duì)于一般常用的液壓油，當(dāng)運(yùn)動(dòng)粘度不超過76mm2/s，溫度在30

29、150范圍內(nèi)時(shí)，可用下述近似公式計(jì)算其溫度為t的運(yùn)動(dòng)粘度：t=50(50/t)n (2-13) 式中：t為溫度在t時(shí)油的運(yùn)動(dòng)粘度；50為溫度為50時(shí)油的運(yùn)動(dòng)粘度；n為粘溫指數(shù)。粘溫指數(shù)n隨油的粘度而變化，其值可參考表2-2。表2-2粘溫指數(shù)50/mm2s-12.56.59.512213038455260n1.391.591.721.791.992.132.242.322.422.491.3液壓系統(tǒng)對(duì)液壓油的要求液壓油是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，是用來傳遞能量的工作介質(zhì)。除了傳遞能量外，它還起著潤(rùn)滑運(yùn)動(dòng)部件和保護(hù)金屬不被銹蝕的作用。液壓油的質(zhì)量及其各種性能將直接影響液壓系統(tǒng)的工作。從液壓系統(tǒng)使

30、用油液的要求來看，有下面幾點(diǎn)： 1.適宜的粘度和良好的粘溫性能一般液壓系統(tǒng)所用的液壓油其粘度范圍為：=11.510-635.310-6m2/s(25E50)2.潤(rùn)滑性能好在液壓傳動(dòng)機(jī)械設(shè)備中，除液壓元件外，其他一些有相對(duì)滑動(dòng)的零件也要用液壓油來潤(rùn)滑，因此，液壓油應(yīng)具有良好的潤(rùn)滑性能。為了改善液壓油的潤(rùn)滑性能，可加入添加劑以增加其潤(rùn)滑性能。3.良好的化學(xué)穩(wěn)定性即對(duì)熱、氧化、水解、相容都具有良好的穩(wěn)定性。4.對(duì)液壓裝置及相對(duì)運(yùn)動(dòng)的元件具有良好的潤(rùn)滑性5.對(duì)金屬材料具有防銹性和防腐性6.比熱、熱傳導(dǎo)率大，熱膨脹系數(shù)小7.抗泡沫性好，抗乳化性好8.油液純凈，含雜質(zhì)量少9.流動(dòng)點(diǎn)和凝固點(diǎn)低，閃點(diǎn)(明火能使油面上油蒸氣內(nèi)燃，但油本身不燃燒的溫度)和燃點(diǎn)高此外，對(duì)油液的無毒性、價(jià)格便宜等，也應(yīng)根據(jù)不同的情況有所要求。1.4液壓油的選用正確而合理地選用液壓油，乃是保證液壓設(shè)備高效率正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提。選用液壓油時(shí)，可根據(jù)液壓元件生產(chǎn)廠樣本和說明書所推薦的品種號(hào)數(shù)來選用液壓油，或者根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力、工作溫度、液壓元件種類及經(jīng)濟(jì)性等因素全面考慮，一般是先確定適用的粘度范圍，再選擇合適的液壓油品種。同時(shí)還要考慮液壓系統(tǒng)工作條件的特殊要求，如在寒冷地區(qū)工作的系統(tǒng)則要求油的粘度指數(shù)高、低溫流動(dòng)性好、凝固點(diǎn)低；伺服系統(tǒng)則要求油質(zhì)純