液压传动物理性质的介绍

液压传动是以液压油（通常为矿物油）作为工作介质来传递动力和信号的。因此液压油的质量（物理、化学性能）的优劣，尤其是力学性能对液压系统工作的影响很大。所以，在研究液压系统时，必须对所用的液压油及其性能进行较深入了解，以便进一步理解液压传动的基本原理。

1．密度

单位体积液体的质量称为该液体的密度：

                          Ρ=m/v                           （8-1）

式中，V为体积；m为体积为V的液体的质量；Ρ为液体的密度。

密度是液体一个重要的物理量参数。随着温度或压力的变化，其密度也会发生变化，但变化量一般很小，可以忽略不计。一般液压油的密度为900kg/m³。

2．可压缩性

液体受压力的作用而发生体积减小变化称为液体的可压缩性。若液压油中混入空气时，其可压缩性将显著增加，并将严重影响液压系统的工作性能，因此在液压系统中尽量减少油液中混入的气体及其他挥发物质（如汽油、煤油、乙醇和苯等）的含量。

3．黏性

(1)黏性的意义。液体在外力作用下流动时，液体分子间内聚力会阻碍分子相对运动，即分子之间产生一种内摩擦力，这一特性称为液体的黏性。黏性是液体的重要物理特性，也是选择液压用油的依据。

由于液体在外力作用下才有黏性，因此液体在静止状态下是不呈现黏性的。液体黏性的大小用黏度来表示。

(2)液体的黏度。量表示黏性高低的量，常用的黏度有3种，即动力黏度、运动黏度和相对黏度。平时提到油的牌号实际是运动黏度。

1)动力黏度µ。在我国法定计量单位制及SI制中，动力黏度µ的单位是Pa·s（帕·秒）或用N·s/m²（牛·秒/米²）表示。

在CGS制中，口的单位为dgn·s/cm²（达因·秒/厘米²），叉称为P（泊）。P的1%称为cP（厘泊）。其换算关系如下

1Pa·s=10P=l0³cP

2)运动黏度v。动力黏度µ和该液体密度Ρ之比值，称为运动黏度。即

v=µ/Ρ    (82)

运动黏度µ没有明确的物理意义。因为在其单位中只有长度和时间的量纲，所以称为运动黏度。它是工程实际中经常用到的物理量。

在我国法定计量单位制及SI制中，运动黏度v的单位是m²/s（米²/秒）。

在CGS制中，v的单位是Cm²/s（厘米²/秒），通常称为St（沲）。1St（沲）=100cSt（厘沲）。两种单位制的换算关系为

im²/S=10⁴St=10⁶cSt

就物理意义来说，µ并不是一个黏度的量，但工程中常用它来标志液体的黏度。例如，液压油的牌号，就是这种油液在40℃时运动黏度v (mm²/s)的平均值，如L—AN32液压油就是指这种液压油在40℃时运动黏度的平均值为32mm²/s。

3)相对黏度。相对黏度叉称条件黏度。它是采用特定的黏度计在规定的条件下测出来的液体黏度。根据测量条件的不同，各国采用的相对黏度的单位也不同。如中国、德国及前苏联等国家采用恩氏黏度(°E)，美国采用赛氏秒(SSU)，英国采用雷氏黏度(R)等。

恩氏黏度由恩氏黏度计测定，即将200cm³的被测液体装入底部有Ф2.8mm小孔的恩氏黏庋计的容器中，在某一特定温度t℃时，测定液体在自重作用下流过小t₁所需的时间t和同体积的蒸馏水在20℃时流过同一小孔所需的时间t₂，两者之比值便是该液体在t℃时的恩氏黏度。恩氏黏度用符号°E表示

°E_t=t₁/t₂(8—3)

一般以20℃、50℃、100℃作为测定恩氏黏度的标准温度，由此而得来的恩氏黏度分别用°E₂₀、°E₅₀和°E₁₀₀表示。

恩氏黏度和运动黏度的换算关系可以查询相关手册或书籍。

(3)调和油的黏度。选择合适黏度的液压油，对液压系统的工作性能有着十分重要的作用。有时现有的油液黏度不能满足要求，可把两种不同黏度的油液混合起来使用，称为调和油。调和油的黏度与两种油所占的比例有关，一般可用下表的经验公式计算。

系数c的数值

(4)黏度和温度的关系。温度对油液黏度影响很大，当油液温度升高时，其黏度显著下降。油液黏度的变化直接影响液压系统的性能和泄漏量，因此希望黏度随温度的变化越小越好。不同的油液有不同的黏度温度变化关系，这种关系叫做油液的黏温特性。

油液的黏温特性可以用黏度指数Ⅵ来表示，VI值越大，表示油液随温度的变化率越小，即黏温特性越好。一般液压油要求VI值在90以上，而精制的液压油及加有添加剂的液压油，其值可大于100。几种国产油液黏温图如图1所示。

液体的黏温特性常用黏度指数VI来度量。VI表示该液体的黏度变化的程度与标准油液的黏度变化程度之比。通常在各种工作介质的质量标准中都给出黏度指数。黏度指数高，说明黏度随温度的变化小，其黏温特性好。一般要求工作介质的黏度指数应在90以上，优异的在100以上。几种常见工作介质的黏度指数列于下表中。

常见工作介质的粘度指数

(5)黏度与压力的关系。压力对油液的黏度也有一定的影响。压力越高，分子间的距离越小，因此黏度变大。不同的油液有不同的黏度压力变化关系。这种关系叫油液的黏压特性。

在液压系统中，若系统的压力不高，压力对黏度的影响较小，一般可以忽略不计。当压力较高或压力变化较大时，则压力对黏度的影响必须考虑。

4．其他特性

液压油液还有其他一些物理化学性质，如抗燃性、抗氧化性、抗凝性、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性、导热性、稳定性以及相容性（主要指对密封材料、软管等不侵蚀、不溶胀的性质）等，这些性质对液压系统的工作性能有重要影响。对于不同品种的液压油，这些性质的指标是不同的，具体应用时可查油类产品手册。

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