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液压传动基础知识油液的物理性质

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2019-10-17     浏览次数:    
表示粘性大小的物理量称为粘度。粘度的大小决定了液压油的流动性,(1)动力粘度μ面积各为一平方厘米,相距一厘米的两层液体,以1厘米/秒的速度相对运动,这时产生的阻力为动力粘度,或称绝对粘度。绝对制单位为泊(达因?秒/厘米2),工程制单位为公斤?秒/米2。(2)运动粘度ν运动粘度是动力粘度与密度的比值μ/ρ,用符号ν表示,它的绝对制单位为沲(厘米2/秒),工程制单位为米2/秒。(3)相对粘度°E是以液体的粘度相对于水的粘度的大小来表示该液体的粘度,又称恩氏粘度,用符号°E表示,常用于工程上。恩氏粘度是测出某一温度下从φ2.8毫米的小孔流出200毫升所需要的时间t1与蒸馏水在20℃流出相同体积所需时间t2的比值。
2.粘度与温度、压力的关系温度升高时,油液的粘度下降,这种现象在50℃以下比较明显,在50℃~100℃时变化较为平缓。粘温性能好是指粘度随温度的变化越小越好。当压力增高时,油液的粘度增大。一般在300kgf/cm2以下时,粘度和压力差不多成线关系,变化不大。当压力极高时,粘度会急剧增大。3.油液粘度的选择一般根据液压泵的种类,工作温度和系统压力来选择,见下表。注:当压力高、温度高、运动速度低时,取大值。液压压缩性的大小用压缩系数βV来表示。它相当于每增加1kgf/cm2压力时,液体体积的变化值。体积压缩系数的倒数,称为体积弹性系数,当压力p≤150kgf/cm2,温度t=20℃时,各种油液的体积压缩系数一般取βV=(5~7.5)(cm2/kgf)。
体积压缩系数βV随温度的增加而增大,随压力的增加而减小。粘度越高,含气量越大,βV值也越大。液压膨胀性的大小用体积膨胀系数βt来表示。它表示温度每升高1℃时,液体体积所发生的相对变化。液压系统中作用的油液,液压油的选择应考虑各元件的要求和其它工作条件。1.粘度适当,粘温性能好,压缩性小。2.氧化稳定性好,长期工作不变质。3.润滑性能好,防锈蚀能力强。4.抗泡沫性和抗乳化性能好。5.不含有水溶性酸碱,对液压元件和密封装置无侵蚀。6.无杂质和沉淀物。7.燃点高,低温用油要求凝点低。一般液压传动系统常用机械油(10号、20号、30号),柴油机油(8号),汽油机油(22号、30号)。要求较高的液压系统可采用专用液压油。
1.液压力总是垂直于任何受作用的表面。2.液体中,各点的压力在所有的方向上都相等。3.在密闭的容器中,加在静止液体的一部分上的压力,以相等的强度传给流体的所有其它部分。液压系统的压力大小决定于外部载荷。在同一液压回路中,无论通路截面如何变化,只要无泄漏,它的流量是一定的,在管内的任一截面上,单位时间内所流过的液体质量都相等。其中,FF2为大、小截面面积,vv2为液体流经大、小截面的流速,ρ为液体密度。理想液体在管内作稳定流动,则无论液流的能量如何转换,它在任何位置上的总能量是一定的。假设流体在不等截面管路中流动,取任意两个截面FF2,其压力分别为pp2,流速分别为vv2,液位高度分别为hh2。液体重度为γ。
则两截面单位时间流过的液体的压力能为p1Q、p2Q,动能为γQv12/2g,γQv22/2g,位能为γQhγQh2。此式为伯努利方程式。通常液体的位能可忽略不计,由此可见,当F1>F2时,v1<v2,p1>p2。由于液体粘性和压缩性,在运动中要消耗一部分能量ΔW,由于液体动量而产生的力称为液动力。当液体向一个方向流动时,同样会存在方向相反的反作用液动力。液体的流态可用雷诺数Re来判别。Re<Re临界时,流体为层流;当Re>Re临界时,流体为紊流。水力半径r等于液流有效截面积F与湿周长度W(有效截面的周界长度)的比值。圆形r=d/4(d为直径)矩形r=bh/2(b+h)(h为高度。同心圆环r=(d1-d2)/4d1为外圆直径。
液体为紊流且内壁光滑时,当Re<105时,λ=0.3164Re-0.25;当105<Re<3×106时,λ=0.0032+0.221Re-0.237。液压系统的总压力损失等于系统中全部沿程压力损失和局部压力损失的总和。压力损失与液流速度的平方成正比,因此液流速度是影响压力损失的最重要因素。为减少系统的压力损失,液体在管路中的流速不应过高。压力高,管路短,油液粘度低时可取大值,反之应取小值。1.薄壁小孔流量的计算所谓薄壁小孔,是指孔的长度与直径比值l/d≤0.5,式中:Cα—流量系数当D/d≥7时,Cα=0.6~0.62,当D/d<7时,2.细长小孔流量计算所谓细长小孔是指小孔长度远远大于直径的小孔。
一般l>20d以上。一个平面固定,另一个平面运动,并仍保持两面构成的间隙长度l时,当平面运动方向与液流方向一致时取正号,方向相反时取负号。环形缝隙的一个表面运动并保持原缝隙长度l时,当运动表面的运动方向与液流方向一致时取正号,相反时取负号。环形缝隙中,内环为圆锥环时,圆环形平面缝隙中液体呈放射状的流动(图2-17),以上两公式适用于缝隙长度l较长的情况,当l很小时,必须充分考虑助流区的影响。1)液流突然截断或换向引起液压冲击。2)运动的工作部件制动或换缶时因惯性力引起液压冲击。3)由于液压元件的滞后动作,使系统压力不能及时调正,引起液压冲击。2.液流通道迅速关闭产生的压力冲击这种液压冲击与冲击波在导管内传播的速度有关。
冲击波传播的速度越快,冲击压力越大。同时还因通道的关闭速度不同而有所差别。这种冲击包含两种情况,即完全冲击和非完全冲击。假设通道关闭的时间为t,冲击波从起始点开始再反射回起始点的时间为T,那末t<T时为完全冲击,此时液流动能全部转为液压能;t>T时为非完全冲击,此时只有部分液流动能转为液压能。完全冲击时(t<T),非完全冲击时(t<T),由此可知,1)延长通道关闭时间,如用先导阀减缓换向阀的换向速度。2)降低通道关闭前的液流速度,如在滑阀端部开缓冲槽等。3)缩短冲击波传播反射的时间,如缩短导管距离,或在距通道关闭部位较近的位置设置蓄能器。4)降低冲击波传播速度,如采用较大的导管直径,采用弹性系数较大的导管材料。
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