在液壓技術(shù)中,用來作為傳遞壓力的液體,統(tǒng)稱為壓力介質(zhì)，早期的壓力介質(zhì)是水。液壓的英語 hydraulics,在很多英漢詞典中的解釋就是水力學(xué)。本文興迪源機械帶來液壓技術(shù)中的壓力介質(zhì)簡介及影響液壓油壓力損失的因素。
一、液壓技術(shù)中的壓力介質(zhì)簡介：
在液壓技術(shù)中,用來作為傳遞壓力的液體,統(tǒng)稱為壓力介質(zhì)，早期的壓力介質(zhì)是水。液壓的英語 hydraulics,在很多英漢詞典中的解釋就是水力學(xué)。
在1905年前后發(fā)現(xiàn),礦物油——石油分餾精煉得到的碳?xì)浠衔?比水黏稠， 因此,泄漏少得多,潤滑性好得多,工作壓力可以大大提高,鮮有腐蝕金屬件的 問題。此外,由于礦物油的凝固點較水低得多,揮發(fā)點較水高得多,可以有更廣的工作溫度范圍,所以,更適宜作為壓力介質(zhì)。因此,在很短時間內(nèi)就被普遍采用了。當(dāng)時還特別出現(xiàn)了“油壓”一詞,以強調(diào)區(qū)別于“水壓”。
在1905年工作壓力還僅為4MPa,到了1940年,工作壓力為35Mpa的液壓泵已系列生產(chǎn)。
采用礦物油開創(chuàng)了現(xiàn)代液壓技術(shù)。 目前,在液壓系統(tǒng)中使用的壓力介質(zhì),主要還是以礦物油為基體,約占88%， (殼牌Shel石油公司2015年統(tǒng)計),2016年全世界消耗約38億L液壓，約值45億美元。為敘述簡便起見,一般情況下使用液壓油或壓力油泛指所有壓力介質(zhì)。
在現(xiàn)代液壓技術(shù)中,液壓油起著多方面的作用,須滿足多種要求與期望，因此,遇到了多種問題,研發(fā)出了多種應(yīng)對措施。
二、影響液壓油壓力損失的一些因素：
傳遞動力是液壓油最基本的任務(wù)。要傳遞動力,液壓油就必須流動。液壓油流動,會導(dǎo)致壓力的下降,也稱壓力損失或壓差。以下分別介紹影響壓力損失的一些因素。
1、黏性：
從一個瓶子里往外倒菜油、蜂蜜,會發(fā)覺,要比倒水明顯來得慢,這是由于菜油、蜂蜜的黏性高于水。
液體的黏性來自液體分子之間的吸引力。
推動一塊放在液體上面的板(見圖3-1),會感到有一些阻力。原因在于,由于黏性,最高層的液體會隨著上板運動,而最底層的液體會由于下板的不動而保持不動。夾在其中的液體,就相互牽制著,不情愿但又多少得動一些。這就是阻力的來源。液體黏性越高,阻力就越大。液壓技術(shù)中常用運動黏度來度量液體的黏 性,單位為m㎡/s。 黏度加倍,意味著阻力加倍,壓力損失加倍。 水的運動黏度約為1m㎡/s。
圖3-1 液體黏性給運動帶來阻力
常用的液壓油的運動黏度在40℃時為32m㎡/s、46m㎡/s、64m㎡/s 。
(1)黏溫特性
圖3-1液體黏性給運動帶來阻力
礦物油的黏度會隨溫度變化:溫度越低,黏度越高(見表3-1)。礦物油的牌號根據(jù)其40℃時的運動黏度而定。
表3-1礦物油在不同溫度時的黏度 （單位:m㎡/s ）
據(jù)歷史資料,二次大戰(zhàn)時,納粹德國的坦克都裝有液壓馬達,操縱靈活,挺進神速。進攻蘇聯(lián)是在6月22日開始的,短短兩個多月,就已兵臨莫斯科城下。
沒料到冬天提前到來,氣溫驟降,液壓油黏度陡增,以致坦克行動艱難,成為活靶子,最后兵敗城下。由此可見,液壓油的黏溫特性也曾影響過歷史進程,不可小覷。
以后的研究發(fā)現(xiàn),添加少量高分子化合物可以改善礦物油的黏溫特性。
(2)黏壓特性
礦物油的黏度,不僅受溫度影響,也隨壓力增加而增加。
因此,必須根據(jù)液壓系統(tǒng)的環(huán)境溫度、實際工作溫度、壓力、速度范圍,選擇適當(dāng)黏度的液壓油。
2、流態(tài)：
(1)層流和素流：
如果注意觀察從自來水龍頭中流出的水(見圖3-2),可以發(fā)覺,在流量較小時,水柱晶瑩透亮,形狀相對穩(wěn)定(見圖3-2a):而流量增大以后,水柱就不再透亮了,似有多泡,形狀湍動不安(見圖3-2b)。前者被稱為層流,后者被稱為紊流。之所以看上去透明穩(wěn)定,是因為液體的流速較低,液體分子團相互的吸引力高于它們的慣性力,流動沒有漩渦,因此穩(wěn)定有序。
而當(dāng)流量增大以后,流速增高,液體分子團的慣性力超過相互間的吸引力，分子團各行其道,相互撞擊,無穩(wěn)定軌跡,就成為紊流。
在管道中,液體的流動也同樣有層流與素流之分(見圖3-3) 。
圖3-2自由流動的流態(tài)a)層流b)紊流 圖3-3管道內(nèi)分子團流動軌跡示意 a)層流b)紊流
層流時,壓力損失較低,大致與平均流速成正比。
紊流時,由于分子團相互撞擊嚴(yán)重,壓力損失較高,大致與平均流速的平方成正比。
(2)影響流態(tài)的因素：
影響流態(tài)的主要因素:黏度、流速、管徑。
黏度越低則分子團相互之間的吸引力越小,流速越高則慣性力越大，而管徑越大,則液體流動時可依附的部分相對就少,流動越容易成為紊流。
(3)流態(tài)的轉(zhuǎn)變
開大自來水開關(guān),在層轉(zhuǎn)為紊流后,再緩慢關(guān)小開關(guān), 仔細(xì)觀察會發(fā)現(xiàn),必須關(guān)到更小的開度,紊流才會回復(fù)為層流。這與日常生活經(jīng)驗相符：保持整齊不變?yōu)榛靵y易,而從混亂再恢復(fù)為整齊難。
正是這點,給液壓技術(shù)帶來了最基本的不確定性。在層流和紊流時,壓力損失與流量之間還有一個基本固定的關(guān)系。但在層流一紊流過渡區(qū),就不能斷定，流態(tài)是紊流還是層流,也就無法估算出壓力損失。
3、液流通道的形狀：
根據(jù)對壓力損失的影響,液流通道可分為以下兩種類型。
1)長通道,面積和形狀沒有突然改變,壓力就逐漸下降,術(shù)語稱沿程損失。這里,造成壓力下降的主要原因是液體相互間,以及液體與管道壁的摩擦力。
因為管徑越大,與管道壁發(fā)生摩擦的液體相對總量越少,所以,壓降越小。
2)通流面積或和形狀突然改變,如,小孔、彎頭、管道分叉會合處等。在
區(qū)些地方,由于液流方向改變,造成渦流,分子團相互撞擊,重組,內(nèi)耗嚴(yán)重，導(dǎo)致壓力明顯下降,術(shù)語稱局部損失。
【興迪源機械液壓設(shè)備優(yōu)勢】
興迪源機械(Xingdi Machinery)是一家專注流體壓力成形技術(shù)的鍛壓設(shè)備制造企業(yè)。自2007年創(chuàng)立以來，興迪源機械一直致力于內(nèi)高壓成形的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)。主營產(chǎn)品范圍從生產(chǎn)普通液壓設(shè)備，現(xiàn)今發(fā)展至生產(chǎn)、研發(fā)國內(nèi)頂尖流體壓力成形技術(shù)的鍛壓設(shè)備。
興迪源機械(Xingdi Machinery)借助于我國智能裝備制造業(yè)的新興生產(chǎn)基地——佛山市的完善配套能力和我國向發(fā)達國家出口鑄鋼件的重要基地——河南新鄉(xiāng)市的上乘鑄鋼件質(zhì)量為依托，以興迪源機械的產(chǎn)品和質(zhì)量信譽為基礎(chǔ)，以液壓和電控為主導(dǎo)，以金屬成形智能液壓裝備為方向，以機、電、液、氣、儀五位一體為手段，為客戶提供節(jié)能、高效、自動化程度高的智能液壓裝備及流體壓力成形方案。
部分文段和圖片摘自：
《白話液壓》
作者：張海平
由興迪源機械編輯
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