接下来我们一起来探讨一下液压油这一工作介质,了解其关键的物理性质。重点关注的三个方面为:密度、黏性和压缩性。
2.1 密度
我们先来看密度这一特性。密度是指单位体积液体的质量,其计算公式为:ρ=M/V。在液压传动中,与密度相关的基本概念有:矿物油型液压油的密度随温度上升会略有减小,而随着压力的提高会稍有增大,但这种变化值非常小,通常可以视为常数。我国采用20℃时的密度作为油液的标准密度。不同种类的液压油其密度也有所不同,例如石油基液压油的密度范围在0.85-0.87510³(kg/m³),而抗燃液压液的密度范围在0.93-1.1510³(kg/m³)。
2.2 黏性
黏性是液体特有的一种物理现象。当液体在外力作用下,液层之间发生相对运动时,会产生内摩擦力,这种性质被称为黏性。实际上,当液体流动时,其内部会阻碍这种流动。黏性还有一个特点,即只有在液体流动或具有流动趋势时才会呈现出来。而当液体处于静止状态时,它并不呈现黏性。但我们必须明白,黏性是液体固有的物理特性。
2.2.1 牛顿内摩擦定律
在学习黏性时,我们不得不提及牛顿内摩擦定律。当液体在流动时,各点的流速不同,各层之间存在相互的牵制作用,这种相互牵制的力被称为液体的内摩擦力或黏。牛顿给出了内摩擦力的计算公式:T=μA du/dz (N) 或 τ=μ du/dz (N/m^2 )。而黏性的大小则通过μ来度量。
2.2.2 黏性的度量
为了度量液体中黏性的大小,我们有三种方式:第一种是动力黏度,也称为绝对黏度;第二种是运动黏度,用ν表示;第三种是相对黏度,这种黏度可以通过实验的方式实际测量。
2.2.3 油液的黏性与压力、温度的关系
油液的黏度与压力和温度都有关系。在高压情况下,油液所受的压力增大时,其黏度也会增大。而油液的黏性对温度非常敏感,当温度升高时,其黏性会下降。在液压系统中,我们需要控制油温在合适的范围内。
2.3 压缩性
压缩性是指液体受到压力变化时,其体积可能会随之变化的性能。我们用压缩系数β来度量液体压缩性的大小。在液压传动中,我们常常用体积弹性模量K或βe来描述液体的压缩性能。
在实际应用中,虽然大多数情况下我们认为液体是不可压缩的,但当系统在高压下或在需要研究系统动态性能时,液体的压缩性就变得重要了。