【正文】 第二章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 主要掌握的知識(shí)點(diǎn)是： 液壓流體力 學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 工作液體 介質(zhì) (液壓油 ) 靜止液體 的性質(zhì) 流動(dòng)液體 的性質(zhì) 液體流動(dòng)時(shí) 的壓力損失 液體流動(dòng)時(shí) 的泄漏 液壓沖擊 氣穴現(xiàn)象 167。 21 液壓油的性質(zhì) （ Working medium of hydraulics— hydraulic oil） 液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)來(lái)傳遞能量的。因此要了解液體 —工作介質(zhì) —液壓油和液體的力學(xué)性質(zhì)是必要的，它有助于正確理解液壓傳動(dòng)的原理和規(guī)律，為正確使用和維修液壓元件和液壓系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。 液壓油的類型： 乳化型 液壓油 合成型 液壓油 礦物型 液壓油 常用液壓油 的類型有 礦物油（石油型） ——包括有 （ 1）機(jī)械油； （ 2）普通液壓油（其中加入抗氧劑，防銹劑，抗泡劑等添加劑）； （ 3）專用液壓油（航空液壓油，炮用液壓油，艦用液壓油等）； （ 4）汽機(jī)油； （ 5）柴油機(jī)油等。 乳化油 ——油包水乳化液、水包油乳化液。 它們是由兩種互不相容的液體（如水和油）構(gòu)成，其中一種液體成為小液滴并均勻地分散在另一種液體中。 乳化型分兩大類： 一類 乳化型分又稱高水基液（少量油分散在大量水中）； 另一類 油包水乳化液（水分散中）。 合成型油 —— 磷酸酯基液壓油、 水 一、二元醇基液壓油。 一、液壓油物理性質(zhì) （ 一 ） 液壓油的密度 （ mass density） 密度 用符號(hào) ρ 表示 ， 即 ρ =m/v （ kg / m179。） m —液體的質(zhì)量 （ kg） ； V —液體的體積 （ m179。） 。 一般機(jī)械油和液壓油的密度 =850～ 900kg/m179。 單位體積內(nèi)所含液體質(zhì)量的多少。 （二） 液體的壓縮性 液體的壓縮性： 壓縮性的大小可用壓縮系數(shù) k來(lái)表示 ， 它是指溫度不變 時(shí) ， 每產(chǎn)生一個(gè)單位壓力變化時(shí) ，液體體積的減小量 。 即：液體所受壓力增大一個(gè)壓力時(shí) ， 所發(fā)生的體積的相對(duì)變化值 ， K=（ 1/Δр） ?（ ΔV/V0 ） 是指液體受到壓力作用時(shí) 體積將縮小，密度將有所增加。 式中 K：液體的壓縮系數(shù)； Δр：壓力變化值； ΔV：液體體積的變化量； V0 ：正常壓力時(shí)的液體體積。 從壓縮系數(shù)可以看到油液的可壓縮性很小，一般可以忽略不計(jì)，但在分析液體元件或系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能時(shí)，卻是一個(gè)不可忽略的因素。 （三）液體的膨脹性 液體的膨脹性 是指：液體的溫度升高而體積增大的性質(zhì) 。 體積膨脹性的大小用體積膨脹系數(shù) 223。表示 。 其物理意義是 ： 溫度每升高 1度時(shí)，所發(fā)生的 體積 v的相對(duì)變化值。 （四）液體的粘性 (viscosity) 當(dāng)液體在外力作用下流動(dòng)時(shí) ， 一般液體各層的運(yùn)動(dòng)速度不相等 ， 這是由于液體與固體壁間的附著力和液體分子間的內(nèi)聚力造成的 。 液體流時(shí) 速度的布： 通過(guò)分析得知運(yùn)動(dòng)較快的液層帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)較慢的液層 ， 而運(yùn)動(dòng)較慢的液層卻阻滯運(yùn)動(dòng)較快的液層 。 這樣 ， 運(yùn)動(dòng)較快的液層在運(yùn)動(dòng)較慢的液層上滑過(guò)時(shí) ， 就類似固體的摩擦過(guò)程 。 由于液體與固體（容器）界壁的附著力和液體本身的內(nèi)聚力而使液體各處的速度產(chǎn)生差異。 如管道中的液體流動(dòng)（參見(jiàn)圖），緊貼管壁的液體流動(dòng)速度為零，愈接近軸心的液體流動(dòng)速度愈大，軸心處的液體流動(dòng)速度最大。 液體只有流動(dòng)時(shí)才顯現(xiàn)出粘性 ， 而靜止液體不顯現(xiàn)出粘性 。 液體具有一定的體積 而無(wú)一定的形狀 ， 因此很容易改變其形狀 。 從工程角度看液體幾乎不能抵抗拉力和切力的作用 ， 即使在一個(gè)微小的拉力和切力作用 ，液體都不能保持其原來(lái)的平衡狀態(tài) ， 產(chǎn)生變形 ， 這種性質(zhì)稱為 液體的流動(dòng)性 。 液體的流動(dòng)性 液體的粘性： 液體流動(dòng)時(shí) ， 各液層之間產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力 （ 或稱切應(yīng)力 ） ， 液體的這種性質(zhì)稱液體的粘性 。 表現(xiàn)液體粘性大小程度的物理量稱 粘度 。 在液壓傳動(dòng)中所用液壓油主要是根據(jù)粘度來(lái)選擇的 。 表現(xiàn)流體粘性大小程度的物理量稱粘度 。 粘度的兩種 表現(xiàn)形式 絕對(duì)粘度 相對(duì)粘度 表現(xiàn)形式有動(dòng)力粘度和運(yùn) 動(dòng)粘度 。 一般在理論計(jì)算 、 理論分析和推導(dǎo)時(shí)經(jīng)常使用的計(jì)算公式 。 但較難接測(cè)量 。 在工程上常用該粘度表示油液的粘度大小 。 可在實(shí)際中測(cè)量出來(lái) 。 絕對(duì)粘度： 相對(duì)粘度 （ 1） 動(dòng)力粘度 （ dynamic viscosity) 牛頓在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)液體流動(dòng)時(shí)相鄰液層單位面積上的內(nèi)摩擦力 （ 或切應(yīng)力 ） τ 與液體運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度梯度成正比 ， 并與液體的性質(zhì)有關(guān)： 表示內(nèi)摩擦力； 比例系數(shù)； 速度梯度 。 dydvAF ?? ????dydv上式即為著名的牛頓液體內(nèi)摩擦定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定得出的結(jié)果： 液體流動(dòng)時(shí)相鄰液層之間的內(nèi)摩擦力 F與液層接觸的面積 A、 液層間的速度梯度 dv/dy成正比 。 式中的 稱比例系數(shù) ， 稱其為動(dòng)力粘度 。 dv/dy——速度梯度 ， 表示液層之間的相對(duì)滑動(dòng)的梯度 。 ?動(dòng)力粘度的物理意義： 液體在單位速度梯度（ |dv/dy|=1） 下流動(dòng)時(shí) ， 相鄰液層單位面積上的內(nèi)摩擦力 。 動(dòng)力粘度 181。的單位： 帕 秒 （ Pas） 帕 =N/㎡ （ 帕 秒 —NS/㎡ ， 1Pas=1NS/㎡ ） 通過(guò)動(dòng)力粘度的公式得知： 在靜止液體中，由于速度梯度等于零內(nèi)摩擦力為零，故液體在靜止液體狀態(tài)下不顯粘性。 （ 2）運(yùn)動(dòng)粘度 運(yùn)動(dòng)粘度 （ kinematic viscosity) 在同一溫度下液體的動(dòng)力粘度 181。與其密度 ρ 的比值稱為運(yùn)動(dòng)粘度 ， 用 υ 表示 ， 即 υ =μ /ρ 單位：㎡ /S ， mm178。/S （ 1㎡ /S=106mm178。/s） 在液壓傳動(dòng)計(jì)算中和液壓油的牌號(hào)上 ， 一般不用動(dòng)力粘度 ， 而用運(yùn)動(dòng)粘度 。 （ 3）相對(duì)粘度（又稱條件粘度） 相對(duì)粘度： 美國(guó)采用賽氏粘度 SSU。 英國(guó)采用雷氏粘度 ReI。 我國(guó)采用的是恩氏粘度 。 恩氏粘度用恩氏粘度器來(lái)測(cè)定 。 以被測(cè)液體的粘度相對(duì)于水的粘度的相比較的相對(duì)值。 恩式粘度測(cè)量 （動(dòng)畫 21恩式粘度 .swf） 通過(guò)剛才的演示 ， 其測(cè)量過(guò)程為： （ 1） 在某溫度下 ， 取被測(cè)液體 200cm179。放入容器中 ， 從其底部的小孔 （ 直徑 ） 全部流出 ， 用了 t1秒時(shí)間； （ 2） 取標(biāo)準(zhǔn)溫度 （ 20186。C） 時(shí)蒸餾水 200cm179。放入同一容器中 ， 從底部的小孔全部流出 ，用了 t2秒時(shí)間； 186。ET°=t1/t2 。 工業(yè)上一般以 20186。c 、 50176。 c、 100176。 c為測(cè)定恩氏粘度的標(biāo)準(zhǔn)溫度 ， 用 176。 E 176。 E50、 176。 E100 表示 。 影響粘度的因素有 溫度 壓力 粘度與溫度的關(guān)系： 油液的粘度隨溫度的增高而變小 ， 又隨溫度的降低而變大 。 油液粘度的變化將直接影響到液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的性能和泄漏 ， 所以液壓用油的粘度隨溫度變化愈小愈好 。 液體粘性隨溫度變化的性質(zhì)稱粘溫特性 。 （ 見(jiàn)下圖液壓油的粘溫特性曲線 ） 液壓油的粘溫特性曲線 — 由于礦物油的組成 、 煉制方法等不同 ， 各種礦物油的粘度與溫度的關(guān)系也不一樣 ， 有時(shí)用粘度指數(shù) （ VI） 來(lái)表示 。 粘度指數(shù)： 被測(cè)液體的粘度隨溫度變化的程度同標(biāo)準(zhǔn)油液的粘度隨溫度變化程度比較的相對(duì)值 。 通過(guò)粘溫曲線圖可知 ， 粘度指數(shù)高其粘溫曲線平緩 ， 粘度隨溫度變化小 ， 粘溫性能好 ， 液壓傳動(dòng)用油一般要求粘度指數(shù)在 90以上 ， 最好的在 100以上 。 粘度與壓力的關(guān)系： 油液的壓力增大時(shí)其密度加大 ， 分子間的距離縮小 ， 粘度變大（ 粘度變稠 ） 。 但粘度壓力變化程度并不大 。 也就是說(shuō) ， 壓力對(duì)粘度的影響在低壓時(shí)不明顯： 當(dāng)壓力大于 50MPa時(shí) ， 其影響趨于顯著； 壓力升到 70Mpa時(shí) ， 液體的粘度將比常壓下增加 4~10倍 。 當(dāng)壓力在 0~50Mpa的范圍內(nèi)時(shí) ， 可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算其粘度 。 當(dāng)壓力在 32MPa以下時(shí) ， 可不考慮壓力對(duì)粘度的影響 。 二 、 液壓油的化學(xué)性質(zhì) 液壓油的 化學(xué)性質(zhì) 閃點(diǎn)和燃點(diǎn) 凝固點(diǎn)和流動(dòng)點(diǎn) 化學(xué)穩(wěn)定性和 熱穩(wěn)定性 （ 1） 是指油液加熱后會(huì)產(chǎn)生可燃性體，這些可燃性氣體與空氣混合在油面上，接觸火焰的瞬間，會(huì)產(chǎn)生一閃一閃的燃燒，這時(shí)最低溫度稱油液的閃點(diǎn)。 （ 2） 如果油液的溫度繼續(xù)上升 ， 便會(huì)出現(xiàn)連續(xù)性燃燒 ， 此時(shí)的溫度稱油液的燃點(diǎn) 。 閃點(diǎn) 燃點(diǎn) 閃點(diǎn)高的油液揮發(fā)性小 ， 燃點(diǎn)高的油液難以著火燃燒 。 油液防火性能的指標(biāo)是閃點(diǎn)和燃點(diǎn) 。 一般液壓傳動(dòng)用油的閃點(diǎn)為 130~210176。 C。 隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)的迅速發(fā)展 ， 液壓系統(tǒng)的工作壓力和工作溫度會(huì)不斷提高 ， 這樣對(duì)液壓油的防火性能要求將會(huì)越高 。