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液壓傳動基礎知識油液的物理性質

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2019/10/17     瀏覽次數:    
表示粘性大小的物理量稱為粘度。粘度的大小決定了液壓油的流動性,(1)動力粘度μ面積各為一平方厘米,相距一厘米的兩層液體,以1厘米/秒的速度相對運動,這時產生的阻力為動力粘度,或稱絕對粘度。絕對制單位為泊(達因?秒/厘米2),工程制單位為公斤?秒/米2。(2)運動粘度ν運動粘度是動力粘度與密度的比值μ/ρ,用符號ν表示,它的絕對制單位為沲(厘米2/秒),工程制單位為米2/秒。(3)相對粘度°E是以液體的粘度相對于水的粘度的大小來表示該液體的粘度,又稱恩氏粘度,用符號°E表示,常用于工程上。恩氏粘度是測出某一溫度下從φ2.8毫米的小孔流出200毫升所需要的時間t1與蒸餾水在20℃流出相同體積所需時間t2的比值。
2.粘度與溫度、壓力的關系溫度升高時,油液的粘度下降,這種現象在50℃以下比較明顯,在50℃~100℃時變化較為平緩。粘溫性能好是指粘度隨溫度的變化越小越好。當壓力增高時,油液的粘度增大。一般在300kgf/cm2以下時,粘度和壓力差不多成線關系,變化不大。當壓力極高時,粘度會急劇增大。3.油液粘度的選擇一般根據液壓泵的種類,工作溫度和系統壓力來選擇,見下表。注:當壓力高、溫度高、運動速度低時,取大值。液壓壓縮性的大小用壓縮系數βV來表示。它相當于每增加1kgf/cm2壓力時,液體體積的變化值。體積壓縮系數的倒數,稱為體積彈性系數,當壓力p≤150kgf/cm2,溫度t=20℃時,各種油液的體積壓縮系數一般取βV=(5~7.5)(cm2/kgf)。
體積壓縮系數βV隨溫度的增加而增大,隨壓力的增加而減小。粘度越高,含氣量越大,βV值也越大。液壓膨脹性的大小用體積膨脹系數βt來表示。它表示溫度每升高1℃時,液體體積所發生的相對變化。液壓系統中作用的油液,液壓油的選擇應考慮各元件的要求和其它工作條件。1.粘度適當,粘溫性能好,壓縮性小。2.氧化穩定性好,長期工作不變質。3.潤滑性能好,防銹蝕能力強。4.抗泡沫性和抗乳化性能好。5.不含有水溶性酸堿,對液壓元件和密封裝置無侵蝕。6.無雜質和沉淀物。7.燃點高,低溫用油要求凝點低。一般液壓傳動系統常用機械油(10號、20號、30號),柴油機油(8號),汽油機油(22號、30號)。要求較高的液壓系統可采用專用液壓油。
1.液壓力總是垂直于任何受作用的表面。2.液體中,各點的壓力在所有的方向上都相等。3.在密閉的容器中,加在靜止液體的一部分上的壓力,以相等的強度傳給流體的所有其它部分。液壓系統的壓力大小決定于外部載荷。在同一液壓回路中,無論通路截面如何變化,只要無泄漏,它的流量是一定的,在管內的任一截面上,單位時間內所流過的液體質量都相等。其中,FF2為大、小截面面積,vv2為液體流經大、小截面的流速,ρ為液體密度。理想液體在管內作穩定流動,則無論液流的能量如何轉換,它在任何位置上的總能量是一定的。假設流體在不等截面管路中流動,取任意兩個截面FF2,其壓力分別為pp2,流速分別為vv2,液位高度分別為hh2。液體重度為γ。
則兩截面單位時間流過的液體的壓力能為p1Q、p2Q,動能為γQv12/2g,γQv22/2g,位能為γQhγQh2。此式為伯努利方程式。通常液體的位能可忽略不計,由此可見,當F1>F2時,v1<v2,p1>p2。由于液體粘性和壓縮性,在運動中要消耗一部分能量ΔW,由于液體動量而產生的力稱為液動力。當液體向一個方向流動時,同樣會存在方向相反的反作用液動力。液體的流態可用雷諾數Re來判別。Re<Re臨界時,流體為層流;當Re>Re臨界時,流體為紊流。水力半徑r等于液流有效截面積F與濕周長度W(有效截面的周界長度)的比值。圓形r=d/4(d為直徑)矩形r=bh/2(b+h)(h為高度。同心圓環r=(d1-d2)/4d1為外圓直徑。
液體為紊流且內壁光滑時,當Re<105時,λ=0.3164Re-0.25;當105<Re<3×106時,λ=0.0032+0.221Re-0.237。液壓系統的總壓力損失等于系統中全部沿程壓力損失和局部壓力損失的總和。壓力損失與液流速度的平方成正比,因此液流速度是影響壓力損失的最重要因素。為減少系統的壓力損失,液體在管路中的流速不應過高。壓力高,管路短,油液粘度低時可取大值,反之應取小值。1.薄壁小孔流量的計算所謂薄壁小孔,是指孔的長度與直徑比值l/d≤0.5,式中:Cα—流量系數當D/d≥7時,Cα=0.6~0.62,當D/d<7時,2.細長小孔流量計算所謂細長小孔是指小孔長度遠遠大于直徑的小孔。
一般l>20d以上。一個平面固定,另一個平面運動,并仍保持兩面構成的間隙長度l時,當平面運動方向與液流方向一致時取正號,方向相反時取負號。環形縫隙的一個表面運動并保持原縫隙長度l時,當運動表面的運動方向與液流方向一致時取正號,相反時取負號。環形縫隙中,內環為圓錐環時,圓環形平面縫隙中液體呈放射狀的流動(圖2-17),以上兩公式適用于縫隙長度l較長的情況,當l很小時,必須充分考慮助流區的影響。1)液流突然截斷或換向引起液壓沖擊。2)運動的工作部件制動或換缶時因慣性力引起液壓沖擊。3)由于液壓元件的滯后動作,使系統壓力不能及時調正,引起液壓沖擊。2.液流通道迅速關閉產生的壓力沖擊這種液壓沖擊與沖擊波在導管內傳播的速度有關。
沖擊波傳播的速度越快,沖擊壓力越大。同時還因通道的關閉速度不同而有所差別。這種沖擊包含兩種情況,即完全沖擊和非完全沖擊。假設通道關閉的時間為t,沖擊波從起始點開始再反射回起始點的時間為T,那末t<T時為完全沖擊,此時液流動能全部轉為液壓能;t>T時為非完全沖擊,此時只有部分液流動能轉為液壓能。完全沖擊時(t<T),非完全沖擊時(t<T),由此可知,1)延長通道關閉時間,如用先導閥減緩換向閥的換向速度。2)降低通道關閉前的液流速度,如在滑閥端部開緩沖槽等。3)縮短沖擊波傳播反射的時間,如縮短導管距離,或在距通道關閉部位較近的位置設置蓄能器。4)降低沖擊波傳播速度,如采用較大的導管直徑,采用彈性系數較大的導管材料。
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