2液压传动基础知识分析
度梯度 du 成正比,即
dy
Ft
A
du dy
如以τ表示剪应力,即单位面积上的内摩擦
力,则有:
Ft A
du dy
此式就是牛顿的液体内摩擦定律。
式中,μ为比例常数。称为粘性系数或粘 度,du/dy为速度梯度。
动力粘度μ
运动粘度ν 相对粘度0E
(A)动力粘度μ :又称绝对粘度,
可导出:
dy du
的。
1、密度
单位体积液体的质量称为液体的密度。体积为V, 质量为m的液体的密度为
(2.1)
矿物油型液压油的密度随温度的上升而有所减
小,随压力的提高而稍有增加,但变动值很小,可 以认为是常值。 我国采用摄氏20度时的密度作为油液的标准密度。 石油基液压油的密度ρ20=850~900kg/m3
密闭容积一端的活塞可以移动。如活塞上的外负
载力不变,油温从-20℃上升到25 ℃,试求活塞
移动的距离。若活塞不能移动,液压缸又是刚性
的,试问由于温度的变化,油液的膨胀使液压缸
中的液压油的压力上升多少?
ΔF
A
Δl
l
解:ΔLA=V1-V0=Δtβt V0=(Δtβt )AL ΔL=(Δtβt)L=(45×6.5×10-4)×400=11.
粘性使流动液体内部各处的 速度不相等,以图为例,若 两平行平板间充满液体,下 平板不动,而上平板以速度 u0向右平动,由于液体的粘 性作用,紧靠下平板和上平 板的液体层速度分别为零和 u0。而中间各液层的速度则 视其距下平板的距离按线性 规律变化。
通过实验测定得出,液体流动时相邻液层间的
内摩擦力Ft,与液层接触面积A、液层间的速
石油基液压油的体积弹性模量与温度和压力 有关:温度升高时,K值减小,在正常工作 温度范围内,K值会有5%~25%的变化;
压力增加时,K值增大,但这种变化不呈线 性关系,当p≥3MPa时,K值基本上不再增 大。
由于空气的可压缩性很大,因此当工作介质中 有游离气泡时,K值将大大减小,且对压力的 影响明显增大。但是在液体内游离气泡是不可 避免的,因此一般建议石油基液压油K的取值 为=(0.7~1.4)×103 MPa,且应采取措施 尽量减少液压系统工作介质中的游离空气含量。
κ的单位为“m2/N”,K的单位为:“N/m2” 、 或 “ MPa ”
石油基液压油的体积弹性模量K=(1.4~
2.0)×103 MPa,钢铁的体积弹性模量K=
(2.1)×105MPa,可见油液的可压缩性 是钢的100 ~170倍。
石油基液压油的可压缩性对液距离操纵的液压机构时,则必须予以 考虑。
3、闪火点
油温升高时,部分油会蒸发而与空气 混合成油气,此油气所能点火的最低 温度称为闪火点,如继续加热,则会 连续燃烧,此温度称为燃烧点。
(1)粘性的定义 液体在外力作用下流动(或有流动趋势)时,
分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生 的一种内摩擦力,这种现象叫做液体的粘性。 液体只有在流动(或有流动趋势)时才会呈现 出粘性,静止液体是不呈现粘性的。 液压油粘性对机械效率、磨耗、压力损失、 容积效率、 漏油及泵的吸入性影响很大。
掌握液压介质主要性质、液压油牌号的意义、 液压介质的分类及其选用、液压系统的污染 控制、帕斯卡原理。了解对液压传动工作介 质的要求、帕斯卡原理的应用。理解连续性 方程、理解伯努利方程及动量方程的物理意 义,并会应用其解决液压传动系统的理论问 题;学会应用沿程压力损失、局部压力损失 公式计算液压系统的压力损失;了解孔口和 缝隙流动的概念。理解液压冲击和空穴现象。
封闭在容器内的液体在外力作用下的情况就象
一个弹簧:外力增大,体积减小;外力减小体
积增大。这种弹簧的刚度κh,在液体承压面积
A不变时,可以通过压力变化Δp=ΔF/A、体 积变化ΔV=AΔl (Δl 为液柱长度变化量)和 求得。
h
F l
A2K V
有密闭于液压缸中的一段直径d=150mm、长L=
400mm的液压油,它的体积膨胀系数βt=6.5×10 -41/ ℃ ,体积收缩系数为κ=5×10-10m2 /N,此
不抗拉:由于油液分子与分子间的内聚力极
小,几乎不能抵抗任何拉力而只能承受较大 的压应力,不能抵抗剪切变形而只能对变形 速度呈现阻力。
易流性:不管作用的剪力怎样微小,油液总
会发生连续的变形,这就是油液的易流性, 它使得油液本身不能保持一定的形状,只能 呈现所处容器的形状。
均质性:其密度是均匀的,物理特性是相同
7mm
当活塞不能移动时:温度升高将使液压油体积增大为:
V
d 2s
4
4
0.152
0.017
206.76 106 m3
根据液压油的可压缩性公式: 则可得压力增大值为:
1
p
V V
0
p
V V0
206.76 106
5 1010
4
0.152
0.4
58.5MPa
由上式计算可见,完全密闭的液压油, 由于油温的增大而会产生的很高的压力, 很有可能使液压缸爆裂。在使用环境气 温会发生很大变动的野外装置的液压系 统时,应该特别注意。
单位为Pa·s(帕·秒),以前沿用的单位为 P(泊,dyne·s/cm2 )和cP(厘泊)
2、可压缩性 压力为p0、体积为V0的液体,如压力增大
时,体积减小,则此液体的可压缩性可用体
积压缩系数 κ,即单位压力变化下的体积相
对变化量来表示
(2.2)
由于压力增大时液体的体积减小,因此上式 右边须加一负号,以使成为正值。液体体积 压缩系数的倒数,称为体积弹性模量K,简
称体积模量。即K=1/κ (2.3)
液压油的粘度概念及其对液压传动系统 性能的影响、液压油牌号的意义、液压 介质的选用;
液压系统污染控制的意义; 帕斯卡原理、连续性方程、伯努利方程; 液压系统的压力损失。
液压油的粘度概念。 伯努利方程和动量方程的计算。 小孔和缝隙的流量计算。 压力损失。
液压传动最常用的工作介质是液压油,此外,还 有乳化型传动液和合成型传动液等, 液压传动工作介质的特点: 连续性假设:流体是一种连续介质,这样就可以 把油液的运动参数看作是时间和空间的连续函数, 并有可能利用解析数学来描述它的运动规律。