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Hydr
Seals/No.3.2012
油液体积弹性模量的测量
崔英伟孙坤刘振兴
(辽宁东工装备制造有限公司,辽宁沈阳10006)
摘要:液压油的体积弹性模量是影响液压统动态分析、建模与仿真正确性的主要参数之一。本文对油中含气量、油压、油液温度、容器
刚度以及油与空气的接触情况等因素的分析,对油液体积弹性模量的测量进行了研究。
关键词:液压统动态分析;油液体积弹性模暈
中图分类号:TH137.1文献标识码;A
文章编号:1008-0813(2012)03-0017-03
The Measurement of Volume Elastic Modulus of Hydraulic Oil
CUI Ying-wei SUM Kun LIU Zhen-xing
(Liaoning Donggong Equipment Manufacturing Co, LTD, Shengyang 110006, China
Abstract: The volume of hydraulic oil elastic modulus is one of the most mpor ant parameters to effect dynamic analysis, hydraulic
unified modeling and simulation correctness. In this paper, we analyse the gas content, hydraulic, temperature, container stiffness
and the oil with air to contact situation in detail; at the same time discuss the elastic modulus measurement
Key Words: hydraulic all dynamic analysis Volume oil elastic modulus
在油液夹带1%气体(气泡状)时,弹性模量降为纯油的
液压油的体积弹性模量是影响液压系统动态分
35.6%,将严重影响液压系统的工作性能。一般液压油
析、建模与仿真正确性的主要参数。它的影响因素很中都会含有空气,而含气量又与压力、油温、油液与空
多,在油温变化不大,系统供油条件、吸油能力不变的气的接触情况等有关。若油液中含气量较多,弹性模量
情况下,油压对综合体积弹性模量影响较大,尤其是在值较低,在真空环境下可对油液进行除气,有效地去除
中、低压部分。
油液中掺混和溶解的气体,提高液压油的弹性模量值。
2)油压。
1油液体积弹性模量的实验测量
油压对综合体积弹性模量影响较大,尤其是在中、
在液压系统中,液压油体积弹性模量是一个非常低压部分对B.的影响更为明显。主要原因在于,一方
重要的物理参数,在液压系统和液压元件的动态研究面,根据亨利定律,液体中空气的溶解量与绝对压力成
中,它直接影响液压元件和液压系统的固有频率和阻正比。在一定温度下,绝对压力越低,液体空气含量就
尼比,从而影响稳定性和动态品质。同时,液压油的体越小,所以油压变化会改变油液中气泡状态和溶解状
积弹性模量是影响液压统动态分析、建模与仿真正确态两部分空气含量的比例(前者对b。有影响,而后者对
性的主要参数之
b。不产生影响);另一方面,压力的变化会引起油液中气
1.1油液体积弹性模量的影响因素
泡的体积缩小或放大,而对油液的综合体积弹性模量
影响油液的压缩性,或说油液的综合体积弹性模起很大的影响。
量的因素很多,主要包括油中含气量、油压、油液温度、
(3)油液温度。
容器刚度以及油与空气的接触情况等。
油液温度对油液中空气的吸入量、油中微小气泡
(1)油中含气量。
的大小以及气体的压缩性都有影响,因此会影响油液
含气量是影响油液体积弹性模量最大的一个因的综合体积弹性模量。
素。若液压油中混入空气时,其可压缩性将显著增加,
(4)容器刚度。
收稿日期:2011-08-0
当系统设计中选用刚度大的钢材及厚壁管道时
作者简介:崔英伟(1971-),男,毕业于东北大学机機工程学院流体传动它们对油液综合体积弹性模量的影响可忽略不计。本
及控制专业,现任辽宁东工装备制造有限公司液压自动化部部长。
实验所用缸体为钢铁材质的厚壁,缸体的弹性模量比
液圧气动与密封/2012年第3期
液压油大得多,所以可将测得的综合体积弹性模量认残余空气影响测量精度。
为是液压油的弹性模量。
2)液压缸加满油后,将液压缸柱塞卡在疲劳实验机
1.2油液体积弹性模量的测測量装置
上.卡头上,通过油压传感器读出液压缸内初始压力p。,
根据油液弹性模量的定义进行测量,弹性模量的然后缓慢动作疲劳机下卡头,当液压缸底部和托盘刚
定义如下:
刚接触时停止动作,读出位移传感器读数んo,油液初始
体积按液压缸的结构图算出为v。
式中b一油液的体积弹性模量;
在记录下初始参数之后,通过疲劳机液压系统给
液压缸施加压力,初始压力给0.2kN,待压缩稳定时,记
V一初始状态的油液体积
下此时压力传感器读数P和位移传感器读数ん。此时
DV一一油液体积的改变量
Dp、一与DY对应的油液压力的改变量。
式(1)中的参数都可以算出,根据式(1)计算油液的体
根据式(1)可知,只要知道油液的初始体积V,以秋弹性模量值。
3)继续压缩油液。每次施加压力比上次递增
及压力变化量Dp、和体积变化量DV就可以计算出油
0.2kN,直到缸内压力达到油压传感器的最大测量值为
液的等效体积弹性模量。本装置设计就是依托上述原止。通过位移传感器和压力传感器读数可计算出相邻
理,利用液压缸中的普通液压油液作为研究对象,对测压缩问油压和体积的变化,从而根据体积弹性模量公
试腔内一定体积的油液施加压力,改变力的大小,得到式计算出不同压力下油液的体积弹性模量。
相应的油液体积的变化量和压力变化量,根据上述直接
4)加载完毕后保存数据,鎯载疲劳机压力,打开上
测得的参数,按油液弹性模量的定义求得油液的弹性模卡头卸下液压缸,然后可以换油重新做下次实验。
量值。检测裝置如图1a所示,图1a是检测装置结构图,
为保证测量结果准确可重复上述测量过程,多次
图b是检测装置实物图。本实验依靠疲劳实验机液压测量油液的弹性模量值,并进行数据处理。
缸提供的稳定压力来改变油液的压力和体积。
(2)实验数据处理。
本次实验进行了3次,测试达到的最大油压为
30MPa。下面给出第一次实验的测量结果,如表1所示
表1不同压力下液压油体积弹性量的卖值
油液体
油液体
油液体
AMPa杁模臺油压
压
积模量
a
积模量油压
/10Pa
a
0.2050.25710.4714.1222216.068
26
4.939
12.98
24.655
2.75258.51
11.114.72525.812515.827
(b)
315.562514.81
27.1825
一疲劳实验机压头2-疲劳实验机上卡头
15.36628.36516.
3-实验液压缸4-托盘5-疲劳实验机下卡头