液壓機(jī)液壓系統(tǒng)過濾器的選擇與設(shè)計(jì)

崔景海

（太原重工股份有限公司 技術(shù)中心，山西 太原 030024）

液壓機(jī)液壓系統(tǒng)過濾器的選擇與設(shè)計(jì)

崔景海

（太原重工股份有限公司 技術(shù)中心，山西 太原 030024）

維護(hù)油液清潔對(duì)液壓機(jī)液壓系統(tǒng)十分重要。介紹了液壓機(jī)液壓系統(tǒng)中常用過濾器的種類及過濾器選型時(shí)應(yīng)考慮的因素。

機(jī)械設(shè)計(jì)；液壓機(jī)；液壓系統(tǒng)；過濾器

1 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)過濾器的作用

液壓機(jī)液壓系統(tǒng)過濾器的作用是過濾液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種雜質(zhì)。其來源主要有：清洗后仍殘留在液壓系統(tǒng)中的機(jī)械雜質(zhì)，如水銹、鑄砂、焊渣、鐵屑、涂料、油漆皮和棉紗屑等；外部進(jìn)入液壓系統(tǒng)的雜質(zhì)，如經(jīng)加油口和防塵圈等處進(jìn)入的灰塵；工作過程產(chǎn)生的雜質(zhì)，如密封件受液壓作用形成的碎片，運(yùn)動(dòng)作相對(duì)磨損產(chǎn)生的金屬粉末，油液因氧化變質(zhì)產(chǎn)生的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、炭渣等。上述雜質(zhì)混入液壓油后，隨著液壓油的循環(huán)作用，將到處起破壞作用，嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的正常工作，如使液壓元件中相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的很小間隙以及節(jié)流小孔和縫隙卡死或堵塞；破壞相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的油膜，劃傷間隙表面，增大內(nèi)部泄漏，降低效率，增加發(fā)熱，加劇油液的化學(xué)作用，使油液變質(zhì)。根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，液壓系統(tǒng)中的故障的75%以上是由于液壓油中混入雜質(zhì)造成的，因此維護(hù)油液的清潔，防止油液的污染，對(duì)液壓系統(tǒng)是很重要的[1]。

2 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)過濾器的要求

由于過濾能力及結(jié)構(gòu)等不同，過濾器種類繁多。對(duì)于過濾器的基本要求是：①具有較高的、符合要求的過濾雜質(zhì)的能力，過濾精度（指過濾的雜質(zhì)顆粒大?。┘斑^濾能力（指通過過濾器的流量大小）應(yīng)滿足系統(tǒng)要求，同時(shí)對(duì)液流阻力卻很??；②過濾材料具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，不致因液體壓力作用而發(fā)生破壞；③在一定工作溫度下應(yīng)保持性能穩(wěn)定；④清洗維護(hù)方便，容易更換濾芯材料。

3 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)過濾器的結(jié)構(gòu)

一般液壓過濾器主要由濾芯（或?yàn)V網(wǎng)）和殼體（或骨架）構(gòu)成。由濾芯上的無數(shù)微小間隙或小孔構(gòu)成油液的流通面積，因此，當(dāng)混入油液中的雜質(zhì)尺寸大于這些微小間隙或小孔時(shí)，被阻隔從油液中濾清出來。由于不同的液壓系統(tǒng)有著不同的要求，而要完全濾清混入油液中的雜質(zhì)是不可能的，有時(shí)也是不必苛求的。

4 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)中常用的過濾器

液壓機(jī)液壓系統(tǒng)過濾原理圖如圖1所示。由圖可見，液壓機(jī)液壓系統(tǒng)中常用的過濾器有4種：高壓過濾器、低壓過濾器、水過濾器、空氣濾清器[2]。

4.1 高壓濾油器

高壓濾油器如圖2所示。安裝在油泵的高壓油管道上。這種安裝方式能保護(hù)除泵以外的全部液壓元件，通常安裝精濾油器，過濾精度一般為10μm。這時(shí)濾油器處在高壓油管道中，要求殼體和濾芯有一定的強(qiáng)度和剛度，這樣濾油器的體積和重量便要增大。為了減小濾油器造成的液壓損失及減小濾芯所承受的液壓力，要求這樣安裝的濾油器阻力不超過0.35MPa。此外為了避免濾油器堵塞引起油泵過載，濾油器必須放置在安全閥的油路之后，或者與一壓力閥并聯(lián)，此壓力閥的開啟壓力應(yīng)高于濾油器的最大允許壓差。

4.2 低壓濾油器

低壓濾油器如圖3所示。為了避免濾油器在高溫下工作，可將其安裝在回油管道上，過濾精度一般為20μm。這種安裝方法不能直接防止雜質(zhì)進(jìn)入各液壓元件，也就不能對(duì)液壓元件起到直接保護(hù)的作用，但是能經(jīng)常地清除油液中的雜質(zhì)，從而起到間接保護(hù)液壓元件的作用。由于回油管壓力低，所以可以用強(qiáng)度、剛度較低的濾油器，故濾油器的體積和重量也就較小。為了避免濾油器堵塞引起系統(tǒng)壓力過高或油泵過載，應(yīng)并聯(lián)一壓力閥，此閥的開啟壓力應(yīng)高于過濾器的最大允許壓差。

在大型液壓系統(tǒng)中，采用單獨(dú)的過濾回路（通常包括螺桿泵、過濾器、冷卻器、加熱器等）來過濾系統(tǒng)中的雜質(zhì)[3][4]。這種系統(tǒng)壓力較低，通常為1MPa，流量較大，通常為300～1000l/min，過濾精度一般為5～10μm。這種單獨(dú)的過濾系統(tǒng)經(jīng)常將兩個(gè)不同過濾精度的濾油器串聯(lián)使用，如圖4所示。串聯(lián)的壓力大于并聯(lián)的。串聯(lián)時(shí)每個(gè)過濾器通過全部流量，而并聯(lián)時(shí)只通過部分流量，所以后者的流速較低，有助于提高過濾效果。但串聯(lián)時(shí)同一股油經(jīng)過兩次過濾器，對(duì)于濾去非球狀顆粒雜質(zhì)效果較好。

4.3 水過濾器

水過濾器安裝于冷卻器進(jìn)水口管道中，主要作用是保證進(jìn)入冷卻器的冷卻水的潔凈度，如圖5所示。

4.4 空氣濾清器

當(dāng)液壓系統(tǒng)工作時(shí)，油箱內(nèi)油面不時(shí)上升或下降，上升時(shí)由里向外排出空氣，下降時(shí)由外向里吸入空氣。為凈化油箱內(nèi)油液，在油箱蓋板上垂直安裝空氣濾清器，如圖6所示，就可以過濾吸入的空氣；同時(shí)空氣濾清器又是注油口，注入新的工作油液，須經(jīng)過濾再進(jìn)油箱，從而濾除了油液內(nèi)的臟物顆粒。液壓空氣濾清器工作時(shí)空氣流速越低，抗污過濾能力就越好，故在選用空氣濾清器時(shí)一般選取空氣流量為泵排量的1.5倍左右。在液壓系統(tǒng)中，凈化工作油是相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)，空氣濾清器能保持油箱內(nèi)油液的清潔，既可以防止臟物顆粒從外部進(jìn)入油箱，又能延長(zhǎng)油液及元件的工作周期和使用壽命，從而保證了液壓系統(tǒng)的正常工作。此外液壓系統(tǒng)工作時(shí)空氣濾清器能維持油箱內(nèi)的壓力和大氣壓力平衡，以免油泵可能出現(xiàn)空穴現(xiàn)象。

5 過濾器選型的一般原則

5.1 進(jìn)出口通徑

原則上過濾器的進(jìn)出口通徑不應(yīng)小于相配套的泵的進(jìn)口通徑，一般與進(jìn)口管路口徑一致。

5.2 公稱壓力

按照過濾管路可能出現(xiàn)的最高壓力確定過濾器的壓力等級(jí)。

5.3 過濾精度的選擇

液壓設(shè)備的元件在很大程度上決定了對(duì)系統(tǒng)過濾精度的要求。為了提高使用壽命，可靠地發(fā)揮其功能，特定的元件要求液壓油達(dá)到規(guī)定的潔凈度。因此在選擇液壓過濾器的過濾精度時(shí)，首先要考慮到對(duì)潔凈程度最為敏感的元器件所要求的過濾精度[5]。液壓機(jī)液壓系統(tǒng)元件過濾精度見表1。

表1 液壓系統(tǒng)元件過濾精度

5.4 過濾器材質(zhì)

過濾器的材質(zhì)一般選擇與所連接的工藝管道材質(zhì)相同，對(duì)于不同的服役條件可考慮選擇鑄鐵、碳鋼、低合金鋼或不銹鋼材質(zhì)的過濾器。

6 小結(jié)

在液壓系統(tǒng)中能否正確選型和使用過濾器，是液壓系統(tǒng)污染控制的關(guān)鍵，也是系統(tǒng)安全運(yùn)行的可靠保證。為了讓系統(tǒng)和元件有一個(gè)理想的工作壽命，必須對(duì)油液進(jìn)行污染控制，合理配置不同類型的過濾器，以達(dá)到最經(jīng)濟(jì)最可靠的效果，并對(duì)過濾器進(jìn)行良好的日常維護(hù)保養(yǎng)，確保系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

[1] 楊寶光.鍛壓機(jī)械液壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

[2] 俞新陸.液壓機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

Selection and design of hydraulic filter for hydraulic press

CUI Jinghai
（Technology Center,Taiyuan Heavy Industry Co.,Ltd.,Taiyuan 030024,Shanxi China）

The cleanliness of the hydraulic oil is very important to the hydraulic system of hydraulic press.There are four common kinds of filter used in hydraulic system of hydraulic press as follows:high pressure filter,low pressure filter,water pressure filter,and air filter.Entry and exit size of filters,nominal pressure,filtering precision,and filter material should have been considered in the selection of the filter.

Hydraulic press;Hydraulic system;Filter

TG315.4

B

1672－0121（2012）03－0064－02

2012-01-17

崔景海（1981-），男，助理工程師，從事液壓機(jī)等機(jī)械設(shè)計(jì)工作