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液压油
2.1.1 液压油的物理性质
一、液体的密度
密度是单位体积液体的质量。ρ=m/v (kg/m3)
密度随着温度或压力的变化而变化,但变化不大,通常忽略,一般取ρ=900kg/m3。
二、液体的粘性
1、粘性的物理本质
液体在外力作用下流动时,由于液体分子间的内聚力和液体分子与壁面间的附着力,导致液体分子间相对运动而产生的内摩擦力,这种特性称为粘性。或:流动液体流层之间产生内部摩擦阻力的性质。内摩擦力表达式 F =μA du/dy
因为液体静止时,du/dy=0,所以静止液体不呈现粘性。
牛顿液体内摩擦定律:液层间的内摩擦力与液层接触面积及液层之间的速度成正比。
2、粘度
粘度是衡量粘性大小的物理量。液体在外力作用下流动时,分子间的内聚力会阻碍分子间的相对运动而产生一种内摩擦力。这一特性称作液体的粘性。粘性的大小用粘度表示,粘性是液体重要的物理特性,也是选择液压油的主要依据。
(1)动力粘度μ
图2-1 液体粘性示意图
公式 ∵ τ=F/A=μ·du/dy(N/m2)
∴ μ=τ·dy/du (N·s/m2)
动力粘度物理意义:液体在单位速度梯度下流动时,接触液层间单位面积上内摩擦力。
动力粘度单位:国际单位(SI制)中:帕·秒(Pa·s)或牛顿·秒/米2(N·s/m2);
以前沿用单位(CGS制)中:泊(P)或厘泊(CP),达因·秒/厘米2(dyn·s/cm2)
换算关系:1Pa·s=10P=103 CP
(2)运动粘度ν
动力粘度μ与液体密度ρ之比值叫运动粘度。公式
ν=μ/ρ (m2/s)
运动粘度没有明确的物理意义。其单位中有长度和时间的量纲,称为运动粘度。工程中常用运动粘度作为液体粘度的标志。机械油的牌号就是用机械油在40℃时的运动粘度的平均值来表示的。
运动粘度单位:SI制:m2/S;CGS制:St(斯)、CSt(厘斯)(cm2/s)(mm2/s)
换算关系:1m2/s =104St =106 cSt
运动粘度单位说明:
因为单位中只有长度和时间量纲类似运动学量。所以称运动粘度,常用于液压油牌号标注。
液压油牌号标注:32号液压油,指这种油在40℃时的平均运动粘度为32cSt。(3)相对粘度0E (条件粘度)
相对粘度又称条件粘度。采用特定的粘度计,在规定的条件下测出的液体粘度。我国采用恩氏粘度。
()
工程中常采用先测出液体的相对粘度,再根据关系式换算出动力粘度或运动粘度的方法。
三、液体的可压缩性
液体的可压缩性定义:液体受压力作用而发生体积缩小性质。即:体积为V的液体,当压力△p增大时,体积△V减小,则液体在单位压力变化下体积的相对变化量。
1、液体的体积压缩系数公式
k =-△V / △p V0
常用液压油的k =(5-7)x10-10 m2/N
液体的体积压缩系数物理意义:单位压力所引起液体体积的变化
∵ p增大,V减小
∴为保证κ为正值,式中须加负号
2、液体的体积弹性模数Κ定义:液体压缩系数的倒数
液体的体积弹性模数公式 Κ=1/k=-△pV0/△V
液体的体积弹性模数物理意义:表示单位体积相对变化量所需要的压力增量,也即液体抵抗压缩能力的大小。一般认为油液不可压缩(因压缩性很小),若分析动态特性或p变化很大的高压系统,则必须考虑。计算时取:k=(1.4-1.9)x109 N/m2。
四、液体的其他性质
1、粘度和压力的关系
∵ 液体分子间的距离随压力增加而减小,内聚力增大,其粘度也随之增大。
∴μ随p增大而增大,压力较小时忽略,32Mpa以上才考虑。
2、粘度和温度的关系
∵ 温度上升,内聚力下降,μ下降。
∴粘度随温度变化的关系叫粘温特性,粘度随温度的变化较小,即粘温特性较好。
2.1.2 对液压油的要求及选用
一、液压油的要求作用
1、作为工作介质—传递运动和动力。
2、作为润滑剂—润滑运动部件。
二、对液压油的要求
(1)合适的粘度和良好的粘温特性;一般液压系统用油粘度为;
(2)良好的润滑性;
(3)纯净度好,杂质少;
(4)对系统所用金属及密封件材料有良好的相容性。
(5)对热、氧化水解都有良好稳定性,使用寿命长;
(6)抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好,腐蚀性小;
(7)比热和传热系数大,体积膨胀系数小,闪点和燃点高,流动点和凝固点低。(凝点——油液完全失去其流动性的最高温度)
(8)对人体无害,对环境污染小,成本低,价格便宜。总之:粘度是第一位的。
三、液压油的选择
1、选择液压油品种
(1)机械油
(2)精密机床液压油
(3)气轮机油
(4)变压器油等
2、液压油选择
首先根据工作条件(工作部件运动速度v、工作压力p、环境温度T)和元件类型选择油液品种,然后根据粘度选择牌号:(1)工作部件运动速度慢、工作压力高、环境温度高:选大μ(以降低泄漏△q
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