二章 流体传动基础理论.pptVIP

第一篇 液压传动 液压传动内容提要 第二章 流体力学基础理论 内容： 流体传动的工作介质是流体，主要包括液体与气体，流体传动常分为液体传动与气体传动两大类。 本章主要讲解液体的性能和力学基本知识，为后续学习准备必要的基础理论知识。 第二章 流体力学基础理论 第一节 流体传动的工作介质与性能 第二节 液体流动时的压力损失及流量 第三节 液体冲击与气穴现象 第一节 流体传动工作介质与性能 （一）液压油的用途与要求 1. 液压油的用途 （1） 传递作用。把液压泵提供的能量传递给执行元件，达到设备使用要求。 （2） 润滑作用。液压油能润滑液压泵、液压阀、液压缸等液压系统的元件。 （3） 密封作用。利用液压油的粘性减少泄漏，起到密封作用。 （4） 冷却作用。液压油吸收液压系统能量损耗产生热量，流到油箱，起冷却作用。 （5）去污作用。液压油流动时，带走液压传动系统中的磨粒和污染物。 （6）防蚀作用。液压油可防止液压元件生锈和腐蚀，特殊酸碱液除外。 2. 液压油的要求 液压系统中的工作油液具有双重作用,一是作为传传递能量的介质;二是作为润滑剂润滑运动零件的工作表面,因此油液的性能会直接影响液压传动的性能:如可靠性,灵敏性,工况的稳定性,系统的效率及零件的寿命等,一般对其有一下要求: （1） 粘温特性好,在使用温度范围内,油液粘度随温度的变化愈小愈好. （2） 具有良好的润滑性,即油液润滑时产生的油膜强度高,以免产生干摩擦. （3） 成分要纯净,不应含有腐蚀性物质,以免侵蚀机件和密封元件. （4） 具有良好的化学稳定性,油液不易氧化,不易变质,以防粘质沉淀物影响系统工作,防止氧化后油液变为酸性,对金属表面起腐蚀作用。 （5） 抗泡沫性好,抗乳化性好,对金属和密封件有良好的相容性。 （6） 体积膨胀系数低,比热容和传热系数高;流动点和凝固点低,闪点和燃点高。 （7） 无毒性，价格便宜。 液压油的种类很多，按ISO 6743/4，液压介质分为两类：易燃的矿物液压油液（石油基油液）；难燃（或抗燃）液压油液。难燃的又分为含水型和无水型两大类。含水型如：高水机液（HFA）、油包水乳化液（HFB）、水——乙二醇（HFC）；无水型合成液（HFD）如磷酸脂。目前最常用的依然是矿物油型液压油。 具体分类见下表： 表 液 压 油 的 种 类 （二）液压油的性质 1. 密度 单位体积液体所具有的质量称为该液体的密度。一般用ρ表示， 密度是液体的一个重要物理参数。随着温度或压力的变化，其密度也会发生变化，但是变化量很小，可忽略不计。 一般液压油的密度为900kg/立方米。 2. 压缩性 液压油随压力增高而体积缩小的性质称为压缩性。一般用压缩系数κ表示， 表示体积为V的液体，当压力增大△p时，体积减少△V，这时液体在单位压力变化下的体积相对变化量。 k的倒数被称为液体的体积弹性模量，用K表示： K表示产生单位体积相对变化量所需要的压力增量，在实际应用中，常用K值说明液体抵抗压缩能力的大小。 液压油的K值一般为1200~2000MPa，数值很大，故对于一般液压系统，可以认为是不可压缩的。 但是若油液混入了空气，其可压缩性将大大增加，并且严重影响系统的工作性能。 3、粘性 液体在外力作用下流动时，液体分子内聚力会阻碍分子相对运动，即分子之间产生一种内摩擦力，这一特性称为液体的粘性。粘性是液体的重要物理特性，也是选择液压用油的依据。 液体流动时，由于液体和固体壁面间的附着力以及液体的粘性，会使液体内各层间的速度不同。 如图，当上板以速度u0相对静止的下板向右移动时，在附着力的作用下，紧贴上板液体的速度与上板一致，中间各液体的速度则从上到下近似呈线性递减的规律分布，因为相邻两液体层间存在内摩擦力，该力对上层液体起阻滞作用，对下层液体起拖曳作用。 实验测试，表面液体流动时相邻液层间的内摩擦力与液层接触面积，液层间的速度梯度成正比。在工程中用液层间单位面积上的内摩擦力τ衡量粘性的大小。即有牛顿液体内摩擦定律： 式中μ是比例系数，又称为粘度系数或动力粘度。 由上式可知，在静止液体中，因速度梯度du/dy＝0，故内摩擦力τ等于零，因此液体在静止状态下是不呈现粘性的。 液体的粘性的大小用粘度表示，常用的有以下三种： （1） 动力粘度μ 指液体在以单位速度梯度流动时，单位