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影响液压滤芯寿命的三个因素:性能、工艺、污染

  • 发表时间:2020-09-21 08:44:08
  • 来源:万诺滤清器
  • 人气:

    本文从滤芯过滤性能、滤芯制造工艺参数及滤芯使用过程中液压油液的污染状况三个方面分析了影响液压滤芯寿命的因素。

    液压滤芯的使用寿命是实际液压系统的一一个重要问题,尤其是在高污染工况条件下,滤芯的失效及其由此引起的液压系统的故障尤为突出。频繁的更换滤芯,影响液压系统的正常工作。对于滤芯制造商来说,除了生产高质量的滤芯来保证使用寿命外,针对滤芯使用者的工况条件来设计滤芯参数亦是延长寿命的重要手段。对于滤芯使用者来讲,合理的确定系统目标清洁度,选择和布置相对应的过滤器以实现此目标,不但可延长滤芯寿命,对于减少液压系统的故障发生率也有作用。本文将就影响液压滤芯寿命的因素展开讨论。

    液压油滤芯

    1.液压油方面

    1.1 液压系统目标清洁度等级

    目标清洁度等级是指液压系统运行所必须的基本清洁度,在目标清洁度下工作的液压系统能够尽量避免由于系统污染所造成的元件磨损和延长系统寿命。采用油液净化到在液压系统的预期寿命间,污染不构成系统中任何元件失效来确定该目标。通过自动颗粒计数器检测液压油样中给定尺寸的污染颗粒数,并确定其清洁度代号。关于液压油或润滑油的清洁度确定见IS04406标准。

    目标清洁度确定后,始终保证液压系统在目标清洁度等级下工作非常重要。采用多次通过过滤器性能β试验(IS016889 )确定过滤器(滤芯)针对某个污染颗粒的过滤效率。结合系统清洁度代号和滤芯的过滤效率就可选择相应的过滤精度的滤芯。液压用户可采用PODS(便携式油液分析仪)监测液压油液的污染度,一旦出现油液达不到目标清洁度等级,必须更换滤芯。清洁度等级定的太高,选择滤芯过滤精度就高,而且更换滤芯的次数增加(相当于滤芯的寿命降低),造成使用成本提高;清洁度等级定的太低,我们会选择过滤精度低的滤芯,这样更换滤芯的次数较少(相当于滤芯的寿命延长),但是使液压系统的安全隐患增加。由此看来,液压系统目标清洁度等级间接地决定滤芯的寿命。

    1.2液压油的污染度

    实际液压系统中滤油器(滤芯)失效的主要原因是污染入侵率高。高污染侵入率的增加了滤芯的负担,缩短了滤芯使用寿命。液压油的污染程度越大,滤芯的寿命越小(见表1)。

    表1滤芯寿命试验数据(上游污染度恒定)
    滤芯寿命试验数据

    一旦油液污染得不到有效控制,液压元件磨损产生的系统故障就增加。检查和维修系统又引起大量的污染物侵入液压系统。这是已形成了液压系统油液污染度失去控制的恶性循环局面(图1)。避免滤芯由于液压油污染而减小滤芯的寿命,关键在于严格地限制将要进入液压系统的环境污染的通路。来自周围环境的污染侵入液压系统,特别是行走设备(例如战车、长途机车)来说,由于用途地区甚至天气条件(即大风)的 不同,液压系统运作环境不断变化,有时相当苛刻。在此环境下工作,良好的系统性污染控制,要求油箱设计成在运行期间保持密封,而在维修期间需要拆下的任何孔盖很容易回装。应该尽量仔细保证敞开的油口保持盖住或堵住,而元件的分解和重装要在经过保护、防止过多空气粉尘和污染的场所中进行。
    油液污染度失去控制的恶性循环局面

    2.滤芯性能方面

    2.1过滤精度

    过滤精度是指过滤材料(器)对不同尺寸颗粒污染物的滤除能力。规定液压过滤器的国际标准是多次通过过滤器性能β试验(IS016889)。结果用被试过滤器上游大于所注尺寸的颗粒数对下游相同尺寸颗粒数的比值,结果表达成β比(过滤比)。β比和相应的过滤效率关系如下式:

    过滤效率=一1 x100%

    一般认为,B=75时的污染颗粒尺寸为滤芯的绝对过滤精度,过滤精度高,滤芯的寿命较短(见表2)。精度高的滤芯,对于控制较宽的污染颗粒尺寸和数量是有效的,但对于高效使用液压系统是不明智的,我们必须根据目标清洁度来选择滤芯。

    表2滤芯多次通过试验数据
    滤芯多次通过试验数据

    纳污量是指在试验过程中过滤材料的压力降达到规定的数量值时,单位面积的过滤材料所能容纳的颗粒污染的重量。滤芯孔经通道易受颗粒污染物的淤积滞留,使其压差增大,当压差达到规定的最大极限值时,使用寿命终止(见图2)。一般而言,过滤材料过滤精度越高纳污量越低。而相对应于过滤精度低的过滤  道不易被捕捉,孔道不易被污染物淤积堵塞,所形成的污垢层也不是甚为紧密。因此,所容纳污染物数量要比高精度的过滤材料高。

    滤芯寿命终止的最直接的参数反映就是滤芯上下游的压差达到了旁通阀开启的压力,此时滤芯的纳污容量也达到了最大值。如果在设计和制造滤芯时考虑提高滤芯的纳污能力,也就是提高了滤芯的寿命。

    3.滤芯的工艺参数方面

    3.1波高、波数及过滤面积

    在滤芯外形尺寸已经确定的前提下,改变波高、波数等工艺参数尽可能的增加滤材有效过滤面积,可以减小单位滤材表面的通量和增加整个滤芯的纳污量,提高滤芯寿命。通过增加滤芯的过滤面积,滤芯的使用寿命增加的往往增加的更快(图3)。如果波数增加太多,拥挤的折叠波会降低波与波之间的液压油流动空间,使得滤芯压差增加,达到滤芯压差报警的时间便短,寿命降低。一般使波间距保持在1.5——2.5 mm为宜。

    3.2支撑网的强度

    在液压系统运行中,流量脉动、压力脉动释压冲击、冷起动及其他变量都将使滤芯的性能退化,同时滤芯承受压差逐渐提高。在支撑不良的滤芯中,压降引起滤芯波纹的两侧弯折而根部伸展,折叠波的峰部造成流量降低,产生流量失效区,纳污容量也随滤材面积无流量而丧失(图4)。

    图4支撑不良的滤芯流量变化意图
    支撑不良的滤芯流量变化意图

    因此,在滤芯结构中内外层的金属丝网有一定的强度是非常重要的。金属丝网保持波褶原形防止弯折由其本身决定,但更重要的是使用者如何使用液压滤芯。安装和合理使用液压过滤滤器对于控制液压元件的污染起到一定的作用。对于过滤器(滤芯)使用寿命和滤芯的原始成本共同决定了用户使用该产品的经济性。

    提高滤芯使用寿命不仅是滤芯设计和制造商的事,而且是滤芯使用者的事,两者应在液压油被污染渠道、液压系统工况、滤芯过滤性能和工艺制造参数方面加以考虑来提高液压滤芯使用寿命


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