液压系统过滤器的选用

液压系统过滤器的选用

摘要:本文分析了控制液压系统污染的必要性,指出了过滤器对于液压系统的重要性,并详细地论述了如何在设计液压系统时合理地选用过滤器。

关键词:液压系统过滤器选用

过滤器的作用是清除液压系统工作介质中的固体污染物,使工作介质保持清洁,延长系统元器件的使用寿命、保证液压元件工作性能可靠。据统计,75%左右的液压系统故障是由工作介质的污染造成的。因此,过滤器对液压系统来说是不可或缺的重要辅助元件。随着液压技术的广泛应用,液压系统在机械行业中的维护运行成本也随之提高。如何有效经济地选用过滤器,来降低维护运行的成本,应该引起设计人员和维护维修人员的重视。

过滤器的使用性能不尽相同,其过滤机理各有特性,在选择过滤器的过程中应注重考虑过滤器的过滤材料相容性、过滤精度、流量压差特性、滤芯强度等主要参数。

1 滤芯材料的相容性

为了保证滤芯的使用寿命,滤芯材料与液压系统工作介质的相容性要好。相容性好,意味着受工作介质的热影响,滤芯材料不能出现软化或熔融的状态,另外在酸、碱和其他化学药剂的影响下,滤芯材料的

机能不应很快地发生变脆、发涨、变软、被分解等现象。

国际标准(ISO 2943)规定,滤芯材料与某一指定液体的相容性要在高温下把滤芯浸泡在系统液体中,以验证滤芯保持它的抗破裂性额定值的能力。具体做法为:

(1)对滤芯进行结构完整性试验(ISO 2942),气泡点压力应达到生产要求的范围。

(2)将滤芯浸泡在指定的系统用液体中至少72小时,液体温度应比制造厂推荐最高工作温度高15°C,随后进行抗破裂试验,然后按ISO2942对滤芯进行结构完整性试验,无可目测的结构损坏或功能降低的现象。[1]

2 过滤精度的选择

过滤精度的选择应综合考虑液压系统的工作压力、负载特性、工作环境、元件污染敏感度、元件更换成本、系统寿命要求、安全性要求和停机成本等多方面的因素。对于工作压力高、工作环境恶劣、元件污染敏感度高、元件成本高、系统使用寿命指数高、安全性高以及停机成本高的系统,应该使用过滤精度高的过滤器。表1为不同的液压系统所推荐使用的油液清洁度和过滤精度。实际选用时,可参考推荐值和根据经验进行选择。[2]

3 过滤器尺寸的确定

过滤器的尺寸和通过流量有着对应的关系。通常应根据系统所需的流量来确定过滤器过滤器的通过流量,进而确定过滤器的尺寸。为了延长滤芯的使用寿命,避免频繁地更换滤芯,在实际选择过滤器尺寸时其额定流量应大于系统流量,这个系数用流量增大倍数来确定。选择步骤如下:

(1)根据环境污染状况和污染物侵入的控制程度划分环境等级,如表2所示。

良好控制(污染侵入点少,注油过滤,空气滤清器良好)

(2)确定环境等级之后,根据所选择的过滤器的最大允许压差,根据过滤器在液压系统中的安装位置,利用图1或图2的曲线确定流量增大倍数。环境等级数越大,所需的流量增大倍数也越大。[3] 应用实例:某液压机液压缸的面积比为4∶1,由流量为70L/min的泵站供油,过滤器可以安装在进油路或回油路中,根据这些条件选择过滤器的尺寸。

按照一般环境污染状况和对污染物侵入控制措施,由表2选定环境等级为4。采用进油路过滤器,如最大允许压差取0.3MPa,由图1选择流量增大倍数为 1.75。因此,过滤器的通过流量为

1.75×70=12

2.5L/min。采用回油路过滤器,如最大允许压差取0.2MPa,由图2选择流量增大倍数为1.3。由于回程时能通过过滤器的流量为液压泵流量的4倍,因此过滤器的通过流量应为4×70×1.3=364L/min。

4 流量压差特性

选择过滤器的时候,还应该充分考虑过滤器的压差特性。不同过滤精度的过滤器有着不同的压差特性,在流量一定的情况下,过滤器的精度越高,其压差越高。所选用的过滤器,其压差不能超过相应管路所允许的值。

系统工作介质的黏温特性会影响到过滤器流量压差特性。随着温度的变化,工作介质的黏度会产生变化,过滤器的流量压差特性也随之发生变化。在选择过滤器时应遵循以下原则:

(1)工作介质黏度高、温度低、过滤精度要求高的液压系统,应选择非金属深度型滤芯。而系统过滤精度要求低的液压系统,大多选择金属表面型滤材制作的过滤元件。

(2)介质温度高、黏度稍大、过滤精度要求高的液压系统,大多选用金属深度型过滤器,如金属丝烧结网式过滤器、金属粉末烧结过滤器等。

(3)温度高、黏度大、过滤精度要求低的液压系统,可选择金属表面型滤材制作的滤芯,如平纹方孔网状滤芯、特种平纹网状滤芯等。

(4)介质温度低、黏度小、过滤精度要求高的系统,可选择非金属深度型过滤材料制作的滤芯,如木浆纸质滤芯、化纤纸质滤芯、玻璃纤维滤芯等。

5 滤芯的强度

滤芯材料的强度选择应充分考虑工作介质黏度、温度、流量、工作压力、过滤器所处位置等因素。低压、低温、小流量的系统可以选择纸质滤芯等强度比较低的滤芯,而高压、高温、大流量的系统,为了保证滤芯的使用寿命和过滤效果,应该选用有滤芯骨架或经过固化的高强度滤芯。

6 结语

合理地选择过滤器,可以最大限度地发挥过滤器的功能,控制液压系统的污染,提高系统及元件的可靠性和工作寿命。在实际选用时,应该根据实际使用的工况特点,综合考虑各项指标要求,才能更好地选用

过滤器。

参考文献

[1] 程素萍.过滤器的选择[J].机械管理开发,2003(3).

[2] 机械设计手册编委会.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社,2007.

[3] 黄志坚.图解液压元件使用与维修[M].北京:中国电力出版社,2008.