【正文】 緊切，可以是測(cè)量更加準(zhǔn)確。 如下圖。 圖 4 頂頭 1 頂頭 2 液壓油的和選用 液壓油的性能直接關(guān)系到改液壓測(cè)力機(jī)的準(zhǔn)確性和精度，本文對(duì)此做了較為細(xì)致的討論分析。 液壓油的主 要 物理性質(zhì) 密度 密度 ? 定義為單位體積的質(zhì)量，即 3( / )m kg mV? ? 式中 m—— 液體的質(zhì)量， V—— 液體的體積 。 壓縮性和膨脹性 油液的密度是隨著溫度、壓力的變化而變化的，即密度是溫度和壓力的函數(shù)其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： ? ?0 ,pt??? 液體的密度隨壓力和溫度的變化量很小，因此常取臺(tái)勞級(jí)數(shù)一階展開式來近似. 畢業(yè)設(shè)計(jì) 表達(dá)，即 ? ? ? ?0 00 0 0p tt t p ptp???? ??????? ? ? ? ??????? ?? 式中 ? ?0 0 0,pt??? ，即是液體在壓力為 0p ，溫度為 0t 時(shí)的密度。 ? 是液體在壓力為p、溫度為 t時(shí)的密度。 令 0000011。 ptk pt???????????? ? ??? ?????? 上式為線性化了的狀態(tài)方程。式中 k 為液體的壓縮率， 0? 為液體的熱膨服率。當(dāng)壓力增加時(shí)，密度增加；溫度增加時(shí)密度減小。根據(jù)密度定義， mV?? ，將 m對(duì)? 微分，因 /0dm d?? 既 VV?? ?? ? ? 在 0t 時(shí) 0VV? ， 0k??? 的表達(dá)式可改寫為01tVk Vp????? ????? V—— 液體的體積 0V —— 液體的初始體積。 壓縮率 k 的物理意義是：當(dāng)液體的壓 力增加單位增量時(shí)，體積的相對(duì)變化率。壓縮率的倒數(shù)稱為液體的體積彈性模量 K，即001 tKVkV????? ? ? ????? 純液壓油的體積彈性模量 K值在 9 9 21. 4 *1 0 ~ 2 *1 0 /Nm，當(dāng)液體中混入有不溶解的氣體時(shí)，液體的體積彈性模量 k 會(huì)大大降低?？紤]到一般液壓系統(tǒng)中很難避免混入氣體，所以計(jì)算時(shí)常取 f＝ 7XlcpN／ m2，其計(jì)算結(jié)果與實(shí)際比較接近。 由于液壓油的可壓縮性很小，所以一般可以 忽略 。但在高壓以及研究系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能時(shí)，則不能忽略。 粘度 當(dāng)油液在 外力作用下流動(dòng)時(shí)，由于油液分子之間的內(nèi)聚力和油液分子與固體壁面的附著力，會(huì)導(dǎo)致油液分子之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)從而在油液中產(chǎn)生內(nèi)摩擦力。油液在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的特性稱為粘性。只有在流動(dòng)時(shí)，油 液 的粘性才顯示出來，靜止液體則不顯示拈性。 . 畢業(yè)設(shè)計(jì) 粘度的單位 粘性的大小可用粘度來衡量。粘度是液體最重要的特性之一，對(duì)液壓系統(tǒng)中所用的液壓油的粘度常有 較 嚴(yán)格的要求。粘度一 般 可用下面幾種不同的單位來表示。 （ 1）動(dòng)力粘度 ? 如圖所示，兩 塊平 行 平 板 間 充滿 著 油液 ，上平板以速度 v向右運(yùn)動(dòng)，下平板固定不動(dòng)。緊貼在上平板的油液粘附在上平板上與上平板一起以速度 v 運(yùn)動(dòng)。緊貼在下 平 板的油液則粘在于下平板而保持靜止。當(dāng)兩平板之間距離h較小時(shí)，油液速度呈線性規(guī)律分布。因而這時(shí)的流動(dòng)可看作為許多薄體層的運(yùn)動(dòng)。由于各層的流動(dòng)速度不同，流速高的流層會(huì)帶動(dòng)流速低的流層，而流速低的沉層又會(huì)阻滯流速高的流層。這樣在流層之間就產(chǎn)生了內(nèi)摩擦力。根據(jù)試驗(yàn)研究，其液層間的內(nèi)摩擦力 F與接觸面積Ａ和兩液層的相對(duì)速度 du正比，與兩液層間的距離 dｚ成反比。即 duFAdz?? 或 dudz??? 圖 5 液體粘性示意圖 上式稱為牛頓內(nèi)摩擦定律。式中 ? 為動(dòng)力粘度或內(nèi)摩擦系數(shù)， ? 為單位面積的摩擦力 (剪切應(yīng)力 )， dudz 為油液相對(duì)滑動(dòng)的速度梯度。 動(dòng)力粘度 ? 的物理意義是：當(dāng)速度梯度為１時(shí)單位面積上的內(nèi)摩擦力。如果動(dòng)力粘度只與液體的種類有關(guān)而與 速度梯度無關(guān)，則這種液體稱為牛頓液體，否則為非牛頓液體。液壓油一般為牛頓液體。 在我國法足計(jì)量單位中，動(dòng)力粘度 ? 的單位為帕 *秒 ( *Pas )。即2Nsm??????。 (2)運(yùn)動(dòng)粘度 v 是動(dòng)力粘度與密度之比，即 ???? v的法定計(jì)量單位為 2/ms . 畢業(yè)設(shè)計(jì) 運(yùn)動(dòng)粘度 v沒有明確的物理意義，但在計(jì)算中常用 到。由于 v 的單位中只有運(yùn)動(dòng)學(xué)要素，故稱為運(yùn)動(dòng)粘度。 (3)相對(duì)粘度 (思氏粘度 oE ) 由于動(dòng)力粘度較難直接測(cè) 量， 因此工業(yè)上還常采用相對(duì)粘度來度量液體的粘性。 液體 的相勸拈度又稱條件粒度，是以被測(cè)液體的粘度相對(duì)于水的粘度的大小程度來表示的。我國用恩氏粘度 oE 粘度與壓力的關(guān)系 當(dāng)壓力增加時(shí)，液體分子之間距離縮小，內(nèi)聚力增大，粘度也增大。在一般 情況 下，壓力對(duì)粘度的影響較小，可不加考慮。只有在壓 力較高或壓力變化較大時(shí)才需 考慮壓力對(duì)粘度的影響，它們之間的關(guān)系為： 0 bpp e??? p? —— 壓力為ｐ時(shí)液體的運(yùn)動(dòng)粘度； 0? —— 大氣壓力下液體的運(yùn)動(dòng)粘度； ｅ —— 自然對(duì)數(shù)的底； ｂ —— 系數(shù)。 粘度與溫度的關(guān)系 溫度對(duì)油液粘度的影響較大。當(dāng)溫度增加時(shí)。液體分子活動(dòng)能力增強(qiáng)，內(nèi)聚力減小，粘度降低。油液粘度與溫度的關(guān)系稱為粘溫特性。不同的油濃有不同的粘溫特性。在 30~150oC 范圍內(nèi)，運(yùn)動(dòng)粘度ｖ＜ 76 2/mm s 的礦物油的 粘 度與溫度的關(guān)系可用以下近似公式計(jì)算。 50 50nt t????? ???? 式中 t? —— otC時(shí)油液的運(yùn)動(dòng)粘度； 50? —— 50oC 時(shí)油液的運(yùn)動(dòng)粘度： n—— 指數(shù)， 見表。 表 1 溫度指數(shù) n 液壓系統(tǒng)是依靠液壓油來傳遞能量的，它的性能會(huì)直接影響到液壓系統(tǒng)的工作。. 畢業(yè)設(shè)計(jì) 對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)治壓油的使用要求可概括如下： 粘度合適，隨溫度的變化小 工作介質(zhì)粘度是根據(jù)液壓系統(tǒng)中重要液壓元件的油膜承載能力確定的，故應(yīng)在保證承載能力的條件下，選擇合適的介質(zhì)粘度。工作介質(zhì)的粘度太大，系統(tǒng)的壓力損失大，效率降低，而且泵的吸油狀況惡化，容易產(chǎn)生空穴和氣蝕作用，使泵運(yùn)轉(zhuǎn)困難。粘度太小，則系統(tǒng)泄漏太多，容積損失增加，系統(tǒng)效率亦低，并使系統(tǒng)的剛性變差。此外，季節(jié)改變，以及機(jī)器在啟動(dòng)前后和正常 運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，工作介質(zhì)的溫度會(huì)發(fā)生變化，因此，為了使液壓系統(tǒng)能夠正常和穩(wěn)定地工作，要求工作介質(zhì)的粘度隨溫度的變化要小。 （ 1）潤滑性良好 工作介質(zhì)對(duì)液壓系統(tǒng)中的各運(yùn)動(dòng)部件起潤滑作用，以降低摩擦和減少磨損，保證系統(tǒng)能夠長時(shí)間正常工作。近來，液壓系統(tǒng)和元件正朝高性能化方向發(fā)展，許多摩擦部件處于邊界潤滑狀態(tài)，所以，要求液壓工作介質(zhì)具有良好的潤滑性。 （ 2）抗氧化 工作介質(zhì)與空氣接觸會(huì)產(chǎn)生氧化變質(zhì)，高溫、高壓和某些物質(zhì) (如銅、鋅、鋁等 )會(huì)加速氧化過程。氧化后介質(zhì)的酸值增加，腐蝕性增強(qiáng)，而且氧化生成的粘稠 物會(huì)堵塞元件的孔、隙，影響系統(tǒng)的正常工作，因此，要求工作介質(zhì)具有良好的抗氧化性。 （ 3）剪切安定性好 工作介質(zhì)在經(jīng)過泵、閥和微孔元、器件時(shí)，要經(jīng)受劇烈的剪切。這種機(jī)械作用會(huì)使介質(zhì)產(chǎn)生兩種形式的粘度變化：即在高剪切速度下的暫時(shí)性粘度損失和聚合型增粘劑分子破壞后造成的永久性粘度下降。在高速、高壓時(shí)這種情況尤為嚴(yán)重。粘度降低到一定程度后就不能夠繼續(xù)使用，因此，要求工作介質(zhì)的剪切安定性好。 （ 4）防銹和不腐蝕金屬 液壓系統(tǒng)中許多金屬零件長期與工作介質(zhì)接觸，其表面在溶解于介質(zhì)中的水分和空氣的作用下會(huì)發(fā)生銹 蝕，使精度和表面質(zhì)量受到破壞。銹蝕顆粒在系統(tǒng)中循環(huán)，還會(huì)引起元件加速磨損和系統(tǒng)故障。同時(shí)，也不允許介質(zhì)自身對(duì)金屬零件有腐蝕作用，或會(huì)緩慢分解產(chǎn)生酸等腐蝕性物質(zhì)。所以，要求液壓工作介質(zhì)具有良好的保護(hù)金屬、防止生銹和不腐蝕金屬的性能 （ 5）同密封材料相容 工作介質(zhì)必須同元件上的密封材料相容，不引起溶脹、軟化或硬化，否則，密封會(huì)失效，產(chǎn)生泄漏，使系統(tǒng)壓力下降，工作不正常。 （ 6）消泡和抗泡沫性 混入和溶于工作介質(zhì)的空氣，常以氣泡 (直徑大于 ). 畢業(yè)設(shè)計(jì) 和霧沫空氣 (直徑小于 )兩種形式析出，即起泡 。起泡的介質(zhì)使系統(tǒng)的壓力降低，潤滑條件惡化，動(dòng)作剛性下降，并引起系統(tǒng)產(chǎn)生異常噪聲、振動(dòng)和氣蝕。此外，空氣泡和霧沫空氣的表面積大，同介質(zhì)接觸使氧化加速，所以，要求工作介質(zhì)具有良好的消泡和抗泡沫性。 （ 7）抗乳化性 水可能從不同途徑混入工作介質(zhì)。含水的液壓油工作時(shí)受劇烈攪動(dòng)極易乳化，乳化使油液劣化變質(zhì)和生成沉淀物，妨礙冷卻器的導(dǎo)熱，阻滯管道和閥門，降低潤滑性及腐蝕金屬，所以，要求工作介質(zhì)具有良好的抗乳化性。 （ 8）清凈度 工作介質(zhì)中的機(jī)械雜質(zhì)會(huì)堵塞液壓元件通路，引起系統(tǒng)故障。機(jī)械雜質(zhì)又會(huì)使液壓元件加 速磨損，影響設(shè)備正常工作，加大生產(chǎn)成本。各種液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)都應(yīng)符合相應(yīng)清凈度的要求。 （ 9）其他 良好的化學(xué)穩(wěn)定性、低溫流動(dòng)性、抗燃性，以及無毒、無臭，在工作壓力下，具有充分的不可壓縮性。 液壓工作介質(zhì)品種的選擇 （ 1）液壓系統(tǒng)所處的工作環(huán)境 即液壓設(shè)備是在室內(nèi)或戶外作業(yè)，還是在寒區(qū)或溫暖的地帶工作 ,周圍有無明火或高溫?zé)嵩?，?duì)防火安全、保持環(huán)境清潔、防止污染等有無特殊要求。 （ 2）液壓系統(tǒng)的工況 如液壓泵的類型，系統(tǒng)的工作溫度和工作壓力，設(shè)備結(jié)構(gòu)或動(dòng)作的精密程度，系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí)間，工作特點(diǎn)，元件使用的金屬、密封件和涂料的性質(zhì)等。 （ 3）液壓工作介質(zhì)方面的情況 如貨源、質(zhì)量、理化指標(biāo)、性能、使用特點(diǎn)、適用范圍，以及對(duì)系統(tǒng)和元件材料的相容性等。 （ 4）經(jīng)濟(jì)性 即考慮液壓工作介質(zhì)的價(jià)格，更換周期、維護(hù)使用是否方便，對(duì)設(shè)備壽命的影響等。 液壓工作介質(zhì)粘度的選擇 （ 1）意義 對(duì)多數(shù)液壓工作介質(zhì)來說，粘度選擇就是介質(zhì)牌號(hào)的選擇。粘度選擇適當(dāng)，不僅可提高液壓系統(tǒng)的工作效率、靈敏度和可靠性，還可以減少溫升，降低磨損，從而延長系統(tǒng)元件的使用壽命。 （ 2）選擇依據(jù) 液壓系統(tǒng)的元件中，液壓泵的載荷最重，所以，介質(zhì)粘度的選擇，通常是以滿足液壓泵的要求來確定。 （ 3）修正 對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度較高的系統(tǒng)，工作介質(zhì)的粘度要適當(dāng)選小些。以. 畢業(yè)設(shè)計(jì) 提高動(dòng)作的靈敏度減少流動(dòng)阻力和系統(tǒng)發(fā)熱。 使用要求 內(nèi)容或措施 日常維護(hù) （ 1）保持環(huán)境整潔，正確操作，防止水分、雜物或空氣混入。 （ 2）含水型液壓液的使用溫度不要超過規(guī)定值，以免水分過度蒸發(fā)。要定期檢查和補(bǔ)充水分，否則，其理化性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，影響使用，甚至失去難燃性，成為可燃液體。 （ 3）對(duì)磷酸酯 要特別注意防止進(jìn)水，以免發(fā)生水解變質(zhì) 。 安全 （ 1）使用液壓油要注意防火安全。 （ 2）磷酸酯有極強(qiáng)的脫脂能力，會(huì)使觸及的皮膚干裂。誤觸后應(yīng)立即用流水、肥皂清洗 。 5 幾個(gè)關(guān)鍵問題的討論研究 活塞與缸筒間的內(nèi)泄分析 活塞與缸筒間的密封，不 像 活塞桿密封圈破壞那樣油液流到外面，引起人們的注意。因而，微量的內(nèi)泄往往被忽視。但泄漏 量 多會(huì)引起測(cè)力裝置的測(cè)量不準(zhǔn)確。這種微量的內(nèi)泄漏也會(huì)使流體積存