冶金機(jī)械伺服和比例液壓系統(tǒng)過(guò)濾淺析

冀謙

中冶東方工程技術(shù)有限公司 山東青島 266555

隨著冶金技術(shù)的高速發(fā)展，冶金機(jī)械液壓技術(shù)向高精度、高響應(yīng)性方向發(fā)展，在一切要高精度、高響應(yīng)的裝置中，伺服和比例液壓系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。要達(dá)到伺服閥和比例系統(tǒng)的高效、少故障、長(zhǎng)壽命和方便維護(hù)保養(yǎng)等目的，就要求閥的生產(chǎn)廠商和液壓系統(tǒng)用戶(hù)對(duì)油液進(jìn)行良好的過(guò)濾。

1 污染的來(lái)源

1.1 元件制造過(guò)程中的污染

由于大多數(shù)殼體的內(nèi)部輪廓和設(shè)備內(nèi)部零件都非常復(fù)雜，因此制造過(guò)程中要去除全部的殘留物幾乎不可能，即便再仔細(xì)的清洗也是如此。在對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行清洗之后，或在長(zhǎng)期地運(yùn)行之后，這種污染物就進(jìn)到油液里了。

在制造以后和使用之前的庫(kù)存期，元件通常進(jìn)行防腐處理，然而防腐劑會(huì)吸收污物和塵埃，安裝試車(chē)時(shí)，這些污染物會(huì)進(jìn)入到系統(tǒng)油液中。

典型的污染類(lèi)型有：碎片，沙粒，塵埃，纖維，油漆顏料，水或防腐劑。

1.2 系統(tǒng)安裝中的污染

當(dāng)單個(gè)元件組裝起來(lái)時(shí)，如安裝螺釘，就會(huì)產(chǎn)生固體顆粒。

典型的污染類(lèi)型有：密封材料，氧化皮，焊粒，軟管橡膠顆粒，浸蝕和清洗液殘留物，隔離物和磨粒。

1.3 系統(tǒng)運(yùn)行中的污染

由于元件的磨損。產(chǎn)生了顆粒，尺寸小于15μm 的顆粒最容易造成磨損。

系統(tǒng)運(yùn)行高溫所引起的流體老化，其殘留物會(huì)造成流體的潤(rùn)滑質(zhì)量發(fā)生變化。

由于油箱通風(fēng)不良，污染物會(huì)由管襯、柱塞桿密封等處侵入油箱，灰塵侵入率還與液壓裝置的工作環(huán)境密切相關(guān)。

1.4 新油帶來(lái)的污染物

從儲(chǔ)油站購(gòu)來(lái)的新油中混有的固體污染物，經(jīng)常高出伺服閥和比例閥所能允許的限度，這些污染物需要用液壓裝置中的濾油器加以濾去。

2 污染對(duì)伺服系統(tǒng)的影響

2.1 固態(tài)污物對(duì)系統(tǒng)的影響

當(dāng)污染物顆粒大小和配合間隙相當(dāng)時(shí)，閥芯閥套表面就處于被刮傷的臨界狀態(tài)。閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于污染物顆粒對(duì)閥件的刮擦作用，閥體材料會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的金屬顆粒，同時(shí)由于閥芯的切換，一些比閥件間隙大的顆粒也會(huì)粉碎成微粒。這樣的后果是：泄漏增大，閥芯卡緊、卡死，切換時(shí)間改變，閥體損壞，閥的特性發(fā)生變化。

2.2 對(duì)控制棱邊的磨損作用

對(duì)于敏感的控制棱邊而言，污染物增加了其運(yùn)行負(fù)擔(dān)，后果是加速了磨損，引起伺服閥和比例閥的切換和控制不精確。

其中，L1=5-25μm，L2=20-80μm，L3=100-450μm，L4=0.5-8μm。

圖2 伺服閥對(duì)油液的敏感部位

3 濾油器濾芯的選用準(zhǔn)則

3.1 濾芯的壓降

為了充分利用濾芯的去污能力，并使液壓系統(tǒng)的能耗不因?yàn)V油器而增加過(guò)多，必須注意選用低壓降的濾芯。在公稱(chēng)粘度下濾芯的參考?jí)航抵等缦拢?/p>

不帶旁通濾油器：△P1=0.2x △P2

帶旁通濾油器：△P1=0.15x △P2

回油路濾油器：△P1=0.2x △P2

其中：△P1=整個(gè)濾油器的最大壓力損失；△P2=壓差指示器所指的壓降

3.2 濾芯的除污率

濾芯的除污率也就是污染物吸納能力是指濾芯可吸納的固態(tài)污染物顆粒的最大數(shù)量。這一參數(shù)影響到濾芯的使用壽命，是對(duì)濾芯作整體評(píng)價(jià)時(shí)除了精度等級(jí)，價(jià)格等因素之外更重要因素。固態(tài)污染物顆粒存在于液壓油中，濾芯的壽命可通過(guò)來(lái)自油泵的流量來(lái)確定。安裝濾油器的目的是為了在安裝后的整個(gè)工作周期間，都能保證油液所需的潔凈度，一旦濾芯的壓降達(dá)到最高允許值，且堵塞指示器在油液某一工作粘度下發(fā)出信號(hào)，則必須更換濾芯，面臨諸如油溫較高或流量頻繁的大起大落得不理想工況下，就必須多濾芯的使用壽命嚴(yán)加管控。如果這些工況下，對(duì)濾芯的使用壽命不加限定，就有可能因?yàn)V芯材料的疲勞失效引起過(guò)濾效率降低。

為了使選定的濾芯在一定排污能力下，具有盡可能大的使用壓降范圍和盡可能長(zhǎng)的使用壽命，建議在選擇濾芯時(shí)候，從相同壓降濾芯的最小尺寸開(kāi)始選擇。

由圖3 和圖4 給出了通過(guò)濾芯的壓降與堵塞、使用壽命之間的關(guān)系，由曲線表面較大尺寸、較低初始?jí)毫档臑V芯，要比尺寸小、初始?jí)航蹈叩臑V芯具有更為理想的吸納污染物能力。

3.3 較寬的壓降范圍內(nèi)βX 的高度穩(wěn)定性

在冷啟動(dòng)工況，或者堵塞指示器報(bào)警被漏檢的情況下，濾芯會(huì)出現(xiàn)高壓降，為了使液壓系統(tǒng)達(dá)到很好的過(guò)濾效果，濾芯的過(guò)濾能力必須在較大壓降范圍內(nèi)保持不變。

圖5 給出不同廠商同一精度等級(jí)濾芯的去污能力曲線，很顯然，濾芯3 和4 在壓降為10bar 的情況下，仍能保持恒定的過(guò)濾效率。

4 結(jié)語(yǔ)

鍵，也是系統(tǒng)安全運(yùn)行的可靠保證。隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，液壓系統(tǒng)對(duì)液壓介質(zhì)的清潔度要求也越來(lái)高，對(duì)介質(zhì)進(jìn)行污染控制十分重要，配置合理的不同類(lèi)型的過(guò)濾器是滿足液壓系統(tǒng)正常運(yùn)行的可靠保證。

圖3 閥芯去污能力曲線

圖4 不同尺寸濾芯在相同流量下的去污能力曲線（濾芯2 尺寸大于濾芯1 尺寸）

在伺服和比例液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中過(guò)濾器是液壓系統(tǒng)污染控制的關(guān)

圖5 不同廠商同一精度等級(jí)濾油器去污能力曲線