滤清器的开发与设计——毕业设计.doc

前 言油液质量对液压系统工作性能影响极大，很多故障的根源都源于它，所以防止油液污染是液压（泵）系统使用与维护的重要内容，在防止油液污染中，过滤器的性能直接影响到油液的纯度，若油液混入切屑、焊渣、锈片以及泵阀磨耗的金属粉末等，会严重影响系统的工作性能，降低元件的使用寿命，当含量较大时油液要及时进行过滤或更换，所以在适当的地方安装过滤器，可以截留油液不可溶的污染物，可以使油液保持清洁，保证油液系统正常工作。滤清器受工作环境影响很大，恶劣的工作环境会使过滤器加速损坏，此滤清器适用于恶劣的工作环境。首先从液压油污染的危害谈起，从滤清器的使用引入题中从工作的工作压力、流量、精度、温度及环境中进行选择材料、尺寸设计，再从在从工作原理分析性能，进行理论与实践测试，最后从安装位置介绍滤清器的重要性，以清洗与维护来设计。在设计过程中，得到耿老师的精心指导和其他同学的共同努力。由于水平有限，错误和缺点难免存在，恳请老师和同学批评指正。 绪论理论分析和实践表明，液压油的污染程度可直接影响到液压元件和系统的正常工作及可靠性，据统计液压系统中的故障至少有70%80%是由于液压油被污染而造成的，所以液压油的污染是一个极重要的问题，决不能掉以轻心。1 液压油的污染及危害液压油的污染就是异物混入液压油中，通常是指在液压油中混入水分、空气、其他油品、机械颗粒和由于高温氧化液压油自身生成氧化物等类型的污染。液压油被污染后将会造成以下危害：（）油液被污染的颗粒进入液压元件中，加速元件的磨损，破坏密封，性能下降，寿命降低。（）油液中侵入空气，使液压系统中造成噪声和气蚀，降低油液的弹性模量和润滑性，使油液易于氧化。（）油液中混入水分后，加速油液的氧化，腐蚀金属，也会降低润滑性。（）油液中混入其他油品，改变了液压油的化学成分，从而影响液压系统的工作性能。（）油液自身氧化生成的氧化物，使油液变质，堵塞元件阻尼孔或节流孔，加速元件腐蚀使系统不能正常工作。2、液压油污染控制为了保证液压系统的正常工作和可靠性，必须对油液污染进行控制，通常采取以下措施：（） 对液压元件和系统进行清洗、净化，液压元件在加工过程中每一道工序后应清洗净化，装配后经严格清洗和检验；系统在组装前，管道和油箱必须清洗，系统组装后进行全面清洗，最后用系统工作时使用的同牌号油液清洗。（） 防止外界污染侵入，拆卸元件时，应放在干净的地方，严禁用棉纱擦洗，以免油泥、纤维等污染物进入液压系统，为防止外界灰尘从油箱进入系统，油箱上盖应密封并安装过滤器；因新油在分装、运输和存储过程中受到各种污染，所以新油注入前必须过滤；经常检验和定期更换活塞杆端部的防尘密封。（） 选择合适的滤清器。（） 定期检查和更换液压油，液压系统工作一定时，需对液压油进行抽样检验，注意油的污染是否超过允许的使用范围，若不符合要求应立即更换。近年来，有一种推广使用高精度滤清器的观点，研究表明液压元件相对运动表面间隙大多在范围内，因而工作中首先是这个范围内的污染物进入间隙中，引起磨损，扩大间隙，进而更大颗粒进入，造成表面磨损的“链式反应”，因此，若能有效的控制的污染颗粒，则此反应就不会发生。实验和严格的检验证实了这个观点，实践证明，采用高精度滤清器可以延长液压油和滤清器的寿命，减少事故发生。液压油作为液压传动的工作介质，其质量好坏对液压元件的工作性能和使用寿命，对液压系统的正常工作和可靠性都有很大影响，本设计主要是滤清器的设计，使其在一定温度和一定压力下，保证油液的黏度，使系统正常工作。1 滤清器的作用和要求11 滤清器的作用滤清器的作用是过滤油液，液压系统中不可避免的出现各种杂质。其来源主要有：清洗后仍残留在液压系统中的机械杂质，如水锈、铸砂、焊渣、铁屑、涂料、油漆皮和棉纱屑等，外部进入液压系统的杂质，如经加油口和防尘圈等处进入的灰尘；工作过程产生的杂质，如密封件受液压作用形成的碎片，运动作相对磨损产生的金属粉末，油液因氧化变质产生的胶质、沥青质、炭渣等。上述杂质混入液压油后，随着液压油的循环作用，将到处起破坏作用，严重影响液压系统的正常工作，如使液压元件中相对运动部件之间的很小间隙（以计）以及节流小孔和缝隙卡死或堵塞；破坏相对运动部件之间的油膜，划伤间隙表面，增大内部泄露，降低效率，增加发热，加剧油液的化学作用，使油液变质。根据生产统计，液压系统中的故障的75%以上是由于液压油中混入杂质造成的，因此维护油液的清洁，防止油液的污染，对液压系统是很重要的。清洗混入液压油中的杂质是最有效的方法，除清除油箱沉淀一部分大颗粒杂质外，主要利用各种滤清器来滤除，因此滤清器作为液压系统必不可少的辅助元件，具有十分重要的地位。1.2滤清器的要求一般滤清器主要由滤芯（或滤网）和壳体（或骨架）构成。由滤芯上的无数微小间隙或小孔构成油液的流通面积，因此，当混入油液中的杂质尺寸大于这些微小间隙或小孔时，被阻隔从油液中滤清出来。由于不同的液压系统有着不同的要求，而要完全滤清混入油液中的杂质是不可能的，有时也是不必苛求的。因此对滤清器的要求应根据具体情况来定，基本要求只要包括：1、 能满足液压系统对过滤精度的要求滤清器的过滤精度是指油液通过滤清器时，滤芯能够滤除的最小杂质颗粒度的大小，以其直径的公称尺寸（以mm为单位）表示，颗粒度越小，滤清器的过滤精度越高。一般将滤清器分为四类：粗的（d0.1mm），普通的（d0.01mm），精的（d0.005mm），特精的（d0.001mm），不同的液压系统对滤清器的要求如表（）所示（参考文献）表各种液压系统的过滤精度要求系统类别润滑系统传动系统随机系统特殊要求系统压力（Mpa）02570>70150210350颗粒度0.10.0250.050.0250.0050.0050.0012、 能满足液压系统对过滤能力的要求：滤清器的过滤能力是指在一定的压差下，允许通过滤清器的最大流量。一般采用滤清器的有效过滤面积（滤芯上能通过油液的总面积）来表示。对滤清器过滤能力的要求，应结合滤清器在系统中的安装位置来确定，如安装在液压泵吸油管路上的滤清器，其过滤能力应为液压泵流量的两倍以上。（1）滤清器材料应具有一定的机械强度，保证在一定的工作压力下不会因液压力的作用而受到破坏。（2）在一定的工作温度下，应保持性能稳定；有足够耐久性。（3）有良好的抗腐性能力。（4）结构尽量简单，尺寸紧凑。（5）便于清洗维护，便于更换滤芯。（6）造价低廉。2 滤清器的选择根据液压系统对滤清器的基本要求，选择滤清器时主要考虑以下性能指标：2.1 工作压力的选择不同结构形式的滤清器允许的工作压力不同，因此选择时考虑到它的最高工作压力。如液压回路的滤清器对油液流动来说是一种阻力，因而油液通过滤芯时，必然要出现压力下降。所谓压降特性是指滤清器进出口两端的压力差与其通过流量，液体黏度，工作时间以及过滤介质的通道形状和尺寸等因素的关系，其中更具实际意义的是压差与工作时间的关系，其特性如图（）所示。（参考文献）图2-1某过滤介质的压降-时间特性曲线随着滤清器工作时间的延长过滤介质逐渐被污垢堵塞，压降逐渐增加，当达到一定的工作时间后，压差是增长速度急剧加快，迅速使过滤介质破裂。图中曲线的拐点表示过滤介质严重堵塞，压差急剧增长，开始的时间这点的压差称为饱和压差，并将此值作为滤清器堵塞报警信号，预告应当更换过滤元件了。滤清器的最大允许压差略高于饱和压差，而低于过滤介质是破裂压差。对于具有旁通阀的滤清器，阀的开启压力比饱和压力大10%z左右，由此可知本设计的滤清器工作压力为21Mpa,则旁通阀的开启压力为23.1Mpa。为了减少系统的能量损耗，滤清器的压降尽量减小，其最大压差通常由制造厂家根据过滤介质的强度和元件的结构给定，一般为（0.150.35）×pa.2.2 额定工作压力额定工作压力是滤清器工作时允许的最大压力，它主要取决于滤清器外壳的材料，根据润滑系统的要求，工作压力为21Mpa.2.3 过滤精度过滤精度是指滤清器对各种不同尺寸的污染物的滤除能力，用绝对过滤精度、过滤比和过滤效率来评定。绝对过滤精度是指通过过滤芯的最大坚硬球状颗粒的尺寸，它反应了过滤材料中最大的通孔尺寸，以表示，它可以用实验的方法进行确定。过滤比（值）是指滤清器上游油液单位容积中大于某给定尺寸颗粒与下游油液单位面积中大于同一尺寸的颗粒数之比，（参考文献5）即对于某一尺寸x的颗粒来说，其过滤比的表达式为 （式2-1） 式中-上游油液中大于某一尺寸x 的颗粒浓度 -下游油液中大于某一尺寸x 的颗粒浓度以上式可以看出，愈大过滤颗粒越高，当过滤比的数值达到75时，即被认为是滤清器的绝对过滤精度。过滤比能够确切的反映滤清器对不同尺寸颗粒污染物的过滤能力，已被国际标准化采纳作评定，滤清器过滤精度的性能指标。2.4 过滤效率过滤效率，可以通过下式由过滤比值直接算出来 （式2-2）滤清器对某一尺寸的颗粒（杂质）的过滤效率定义为 （式2-3） 式中-过滤的单位体积的油液中所含某一尺寸颗粒数目。 -过滤后的单位体积的油液中所含某一尺寸颗粒数目。在使用过程中，随着杂质在滤清器中的沉淀，滤清器对某一尺寸颗粒的过滤效率将逐渐提高。因此滤清器的过滤效率是指新滤清器而言的。2.5额定过滤流量额定过滤流量是指一定压差下允许的最大流量，（参考文献5）可以通过下式计算 （式2-4）式中-滤芯的通油能力系数（）的值大小取决于滤芯的材料和结构，常用的滤芯的K值为： 网式滤芯 线隙式滤芯 纸式滤芯 烧结式滤芯 -烧结颗粒的平均直径-滤清器的有效过滤面积，即滤芯上工作液体的过流断面面积（）-滤清器的允许压差-工作液体的动力黏度由式（2-4）计算出的额定过滤流量，对于液压泵的吸油滤清器应大于泵的流量两倍以上，对于一般压力管道或回液管路中的滤清器，应大于管路所通过的最大流量。已知系统要求工作中最大流量为，压降为选择纸质芯，则选用rh-10液压油，则动力黏度为则： 为了保证一定的余量，为使液压油中压力不大于额定压力，考虑到滤清器的系列化、通用性，则通油面积A选。2.6纳垢容量滤芯的纳垢容量是指在一定的试验条件下，当滤芯压差达到规定的极限值时，截留的污染物总量，滤芯的纳垢容量欲大其使用寿命愈长。滤芯的纳垢容量与滤芯的尺寸或过滤面积，以及过滤介质的结构参数有关。为提高纳垢容量，可采取以下措施：1、增大过滤面积，如图（2-1）所示，为纳垢容量增大倍数与过滤面积增大为4，由于流量密度降低纳垢容量的增大倍数大约为57倍。图2-21纳垢容量与过滤面积的关系2、改进滤材结构增大孔间隙度，采用孔径由上游侧向下游逐渐减小的梯度孔径纤维结构，粗径纤维用细孔纤维的预过滤，可提高滤芯的纳垢容量。根据以上的性能比较，选择纸式滤清器，型号定为ZL-H40×10，它具有以下特点：3、 结构与线隙式相同，但滤芯为波纹的酚醛树脂或木浆微孔滤纸制成的纸芯，为增大过滤面积，纸芯常制成波纹状。 压力损失约为（0.10.4）×pa。4、 过滤精度高，但堵塞后无法清洗，必须更换纸芯。5、 常用于精过滤。 3 滤清器的材料的选择和尺寸的设计滤清器由壳体、滤芯和其它附件组成，选择材料时应根据系统要求分别选择。3.1 筒体和滤冒材料选择，尺寸的设计由于筒体和滤芯有一定的温度和压力的限制，如选用一般材料加工则强度够，应采用锻件加工，后热处理、调质，满足一定的强度承受压力，表面进行镀锌处理，达到美观效果。（参考文献1）选筒体的长度为，选内径d为，壁厚最小为，接头处为，最大圆角为，铅封孔为 3.2 滤芯滤材的选择滤芯由实现过滤作用的滤材和保护滤材的支撑层所构成，一般制成圆筒形，油液有外向内选择性通过滤材流动，滤芯是过滤器的关键部件。过滤性能主要取决于滤芯的结构参数和滤芯特性，应采用深度型滤材，它的作用是直接阻截，又有吸附作用，过滤作用发生在整个深度范围内，纳垢容量大，但被滤除的污染物不容易被清洗掉，所以只能一次性使用。滤芯选择天津滤清器厂，滤纸采用国外进口纸TFX-10XH，其性能优于国产滤纸，滤芯长度，直径，波纹数为50,宽度为，骨架弹簧为，长度为95，过滤精度为。3.3 其他辅助元件选择3.3.1 安全阀选择 滤清器的壳体有弯路连接的滤帽和装有滤芯的筒体组成。滤清器在使用过程中，滤芯逐渐被污染物堵塞，滤芯的前后压差逐渐增大，为了保护滤芯不被压溃或破裂，通常在滤帽处设置安全阀（旁通阀），当滤芯前后压力差达到一定数值时，安全阀打开，使油液绕过滤芯而直通出口，（查文献1）选用XF3-14L型溢流阀，压力等级为6.4Mpa，通径为，安装形式为管式（L），卸荷压力为0.45Mpa，开启压力为23.1Mpa。3.3.2 管接头的选择选管接头材料为钢管，其具有耐油耐高压，强度高，工作可靠的特点，但装配时不便弯曲，常装在装拆方便处作为压力管道；管接头必须在强度足够的前提下，在压力冲击和震动下保持管路的密封性，连接牢固，外型尺寸，加工工艺性好，压力损失小等要求。（查文献6）选用扩口式弯接头。（参考文献1）选弯接头通径D为，长度L为，小端螺纹为M16×1.5，大端螺纹为M18×2，侧角为。3.3.3 密封装置的选择由于滤清器是压力容器应选用V型封闭圈（参考文献5）如图：图3-1 V型密封圈密封圈由多层涂胶织物组成，由支撑环1和封闭环2和压环3组成，耐压性能好，可在50Mpa以上的压力下工作，随着压力的增大，可以增加压力环的数目，耐久性也很好，当其长期工作磨损而产生渗透时，可以调整压盖，压紧补偿。缺点是安装空间大，摩擦阻力大，安装V型密封圈时，应使唇边朝向液体一方，用螺纹压盖压紧。3.3.4 管道尺寸设计 管道尺寸是指管道的通径，壁厚和长度。根据我过有关标准规定，耐油橡胶管以内径为标准，无缝钢管以外径为标准。因此对橡胶管，管的通径和内径一般是相同的（通径在以下相同，而在以上略有差别，选择橡胶管只需注明通径即可.对于钢管，管路的通径表示名义上的流通能力，与管子内径一般不一致，选择管道是需注明外径和壁厚，（参考文献8）确定管路通径，一般根据允许的液体速度计算，即： （式3-1）式中：流经管路的流量，单位为 管路允许的流速，单位为，与管路的种类有关。 对吸油管路 对回油管路 对压油管路，当压力p2.5Mpa时， 当压力p = 2.510Mpa时， 当压力p10Mpa时，对耐油橡胶软管，允许的最大流速=0.5m/s在计算通径d后按照有关标准圆整，若为橡胶软管应按工作后的压力选择金属丝的层数，若为金属管，还要接受拉伸薄壁筒公式计算壁厚（参考文献8）。 即 （式3-2） 式中： 油管内液体的最大工作压力 油管内径 许用拉伸力。对于钢管=25Mpa 对于钢管 ， 为钢管的抗拉强度，与钢号无关。 为安全系数，与工作压力有关。 p7Mp时，n=8; p17.5Mpa时，n=6; p17.5Mpa时，n=4。计算出壁厚之后，金属管的外径Dd+28 ，根据式（3-1）确定管路通径，q为40ml/min，v取0.5m/s。 则 取为0.5Mpa，则壁厚为则金属管外径为圆整后取，（查文献8） 管接头选M18×1.53.3.5 螺塞的选择（参考文献1）选螺塞长为，螺纹为M16×1.5，倒角为0.5×，材料为LY11-CZ，表面镀锌处理。4 滤清器的工作原理如图（4-1）所示，滤清器工作原理简图液压油从左边进入管路到滤清器，从外滤芯流到内芯，再从出口流出，当外滤芯堵塞时，压力增大，达到溢流阀的开启压力时，油液从溢流阀经过，到内芯，再从出口流出，外滤芯比内滤芯的精度高，内滤芯属于粗过滤。 图4-1滤清器工作原理图1. 滤清器外芯 2. 滤清器内芯 3.溢流阀5 滤清器的性能验算5.1理论法在液压和润滑系统中，滤清器的作用是控制系统油液的污染度在关键元件所允许的范围内，以保证系统工作可靠性和元件的使用寿命。系统的油液污染度和所采用的滤芯精度与侵入系统的污染物数量等诸多因素有关，要想精确地分析系统油液污染度与各因素之间的关系，必须建立过滤过程的数学模型，但因涉及因素较多，推导过程十分复杂。为了研究主要因素对过滤过程的影响，需将实际系统简化，并假设：污染物的侵入全部集中在油箱处，并且侵入率保持不变；过程中滤清器下游油液的容积与上游相比很少，因而，可以认为上游油液（主要为油管内油液）的容积。简化过滤系统如图（5-1）所示。假设系统开始工作时，油液具有一定的初始污染颗粒浓度。 图5-1简化的过滤系统1. 液压泵 2. 滤清器系统工作后，污染物以一定的侵入率R进入系统油液。当上游油液以一定的流量流经滤清器时，一部分污染物被滤清器滤除，未被滤除的污染物通过滤清器后，又回到滤清器上游。根据污染物数量的平衡关系，对于任一瞬间，上游油液中大于同一尺寸的颗粒数，再减去被过滤的大于同一尺寸的颗粒数，（参考文献8）即 (式5-1)其中某一瞬间滤清器上游油液中大于某一给定尺寸的初始颗粒浓度（即单位容积油液中的颗粒数）。 -滤清器上游油液中大于同一给定尺寸的初始颗粒浓度。 滤清器下游油液中大于同一给定尺寸的颗粒浓度。 -系统内的油液容积 -污染物的浸入率，即单位时间内进入系统油液中的大于同一给定尺寸的颗粒数。-流经滤清器的流量时间按照过滤比的定义,将式（5-1）中的代换为并解方程，最后得到过滤系统：,将式（5-1）中的Nu代换为N并解方程，最后得到过滤系统污染控制的一般方程式： （式5-2） 图（5-2）污染度与时间关系方程（式5-2）反映了在过滤过程中，滤清器下游油液污染度Nd随时间的变化规律，可用图（式5-2）描述,由曲线可知过滤过程中滤清器下游油液随过滤时间而增长,最终达到一个稳定值。实验时间并不长，只需要几分钟，另式（式5-2）中时趋向无穷大，可得到过滤是滤清器下游油液浓度稳定值的表达式为: （式5-3）.应指出，以上分析是在一定假设和理想的条件下进行的，实际的过滤系统往往受到一些其他因素的影响。使滤清器性能下降 ，如有以下有两种情况：1. 流量脉动对过滤性能的影响实际系统中，由于阀的转换，液压缸的往复动作，以及高压油液突然卸载等原因，经常引起系统内的流量脉动，有时出现瞬时流量冲击，试验表明，在流量脉动的影响下，滤清器对颗粒污染物的过滤能力显著下降，使原来被滤芯吸附的一些污染颗粒可能又被冲刷到下游。因此，每出现一次流量脉动下游油液中将增加一些附加的污染颗粒，如果仅产生一次流量脉动，则增加的附加颗粒很快被滤除，因而流量脉动的影响随即消失，如连续出现流量脉动，且后一次脉动产生在前一次脉动的影响之前，则油液中由于流量脉动产生的 附加污染颗粒将逐渐增加，使系统油液的污染度增大。流量脉动对系统油液污染度的影响与流量脉动的频率和幅值有关，随着脉动频率和幅值增加，过滤的有效精度显著下降。2. 旁通泄漏对过滤性能的影响若滤清器滤芯与壳体之间密封严密，或滤芯有裂纹和 破损等缺陷，或旁通泄漏阀在正常情况下关闭不严，则将有部分未经过滤掉的颗粒使下游油液污染度增加，从而降低滤清器的有效过滤性能。对于有旁通阀泄漏的情况，设流经过滤的总流量,不经过滤泄漏流量,此时，滤清器的有效过滤比可用下式计算（参考文献8） 式中 -过滤的有效过滤比 -滤清器无旁通泄漏时的过滤比 -旁通流量比由上式可知，当无旁通泄漏时。=0; =当有旁通泄漏时，<值愈小，滤清器的有效过滤比愈大。5.2 实验法5.2.1 实验方法和内容：目前，世界各国已经普遍采用国际标准ISO4572评定“液压滤芯过滤性能的多次通过法”，实验内容包括确定滤芯，对不同尺寸的过滤比（值）堵塞过程的压差特性以及纳垢容量。多次通过法模拟滤清器在液压系统中的实际工况，污染物不断侵入系统油液，并不断被滤清器滤除，而未能滤除的颗粒物又回到油箱，并再次通过滤清器。 图5-3多次通过实验系统简图1 液压泵 2 油箱 3 流量计 4 上游取样阀 5 压差表6 被试滤清器 7 下游取样阀如图（5-3）为多次通过实验的系统简图，实验时流量调至被测滤清器的额定流量，并保持稳定。连续向油箱注入实验粉尘，通过压差表监测滤清器的压差，按一定的时间间隔同时从上游和下游取样，用自动颗粒计数器按给定的颗粒尺寸进行记数，直到滤芯压差达到规定的极限值为止。为适应高精度滤清器性能评定的需要，以及由于试验粉尘的改变和自动颗粒计数器新校准方法的采用，近年来对ISO4572进行了修改和完善，修改后多次通过试验法采用新的标准号ISO16889。5.2.2 过滤比的评定：ISO16889规定采用在线颗粒记数的方法，要求每隔相等的时间间隔（/min）同时从上，下游取样进行在线颗粒记数，直到滤芯达到压差规定的极限值为止，记录试验总的时间。将总试验的时间分为10等份，计算每个等份时间内各个颗粒尺寸范围的上游和下游颗粒浓度的平均值，并计算相应的过滤比，然后计算10个等份时间的颗粒浓度平均值和总的平均过滤比。如表（5-1）所示为某过滤多次通过的实验结果颗粒尺寸5m(c)10m(c)15m(c)20m(c) 30m(c)上游平均颗粒度（颗粒数/ml）9746385 221021.1767116297213075.937900下游平均颗粒度（颗粒数/ml）25341056.590.140.002 表（5-1）列出了在总实验时间内各个颗粒尺寸范围上、下游平均过滤比（值），图（5-4）根据表（5-1）数据绘制的平均过滤比（值）与颗粒尺寸的关系曲线。 图（5-4）平均过滤比（值）与颗粒尺寸的关系曲线根据图（5-4）的数据可以用插入法确定平均过滤比为2、10、75、100、200以及1000的各个颗粒尺寸微未值，如表（5-2）所示表5-2平均过滤比与尺寸颗粒平均过滤比10751002001000颗粒尺寸（m）7.8013.714.615.918.7由表中数据可以确定该滤清器的过滤精度为。5.2.3 纳垢容量的确定（1）视在纳垢容量从实验开始到滤芯压差达到规定极限值时的整个实验过程中向实验系统中注入实验粉尘的总量（单位g）,如图（5-5）所示（参考文献10）（2）纳垢容量（截留污染物量）滤芯的实际纳垢容量为视在纳垢容量减去未被滤芯滤除而残留在实验系统油液中的和随取样油液排出的部分。 图5-5压差污染物注入量曲线6 滤清器的安装位置滤清器在系统中的位置对污染控制的效果有很大影响。在液压系统中，滤清器可以根据需要安装在吸油路，压力油路和回油路中，也可以安装在主系统外，组成单独的过滤系统，如图（6-1）表示，滤清器在液压系统中的安装位置。 图6-1滤清器的安装位置1吸油口 2吸油管路 3压力油路 4回油路 5系统外 6油箱6.1 吸油路过滤为防止污染物进入泵内，一般在吸油口或吸油管路中安装吸油滤清器。吸油口滤清器浸没在油箱底部，极易被污染物堵塞而又维护困难，因此，在吸油口一般采用不带壳体的网式或线隙式滤清器，过滤精度为，其作用是阻止大颗粒污染物进入泵内。安装在吸油管路中的滤清器的精度可稍高些，但其压差受液压泵的限制，如滤清器压差过大，容易导致泵吸入空气产生气蚀。因此要求吸油路滤清器的出使压差不大于0.02Mpa，由于受压差的限制，吸油路的精度不可能很高，其过滤比一般不超过2，绝对精度最高为，但滤清器尺寸应该比较大。对于使用燃油的系统，在确定吸油路滤清器精度时，应特别注意泵的吸入特性，由于难燃液的密度比矿物油大，需要更大的压差才能迫使其进入泵内，加之水基液的汽化压力较高，很容易产生气蚀，这就要求对吸油滤清器的压差加以严格限制。为了改进泵的吸入特性，通常将油箱抬高，或用增压泵。6.2 压力油路过滤在压力油路安装的过滤器，主要用来保护泵下游的液压元件。作为系统的主要滤清器，其过滤精度应能保证系统对油液清洁度的要求。压力油路滤清器在压差方面的限制不是很严格，因而可选用高精度滤清器。最大允许压差一般为0.350.5Mpa,初始压差0.070.14Mpa压力油路滤清器的强度需要能承受系统最大工作压力和频繁出现的压力变化及压力峰值。压力油路滤清器可安装在溢流阀下游或上游。对于无旁通阀的滤清器一般应装设在溢流阀的下游，当滤清器压差过大时，溢流阀对滤清器能起保护作用。但是，在这种情况下，流过滤清器的流量通常是变化的。为了保护滤清器的流量稳定，一般将滤清器安装在溢流阀上游接近泵口处，这时滤清器对溢流阀起保护作用。另一类压力油路滤清器的作用是用来保护系统中关键元件包括：直接影响安全性能的元件；如车辆操作系统，起动机，制动阀等，容易发生污染物淤积或堵塞的液压控制元件，如伺服阀等；位于管路盲端或不经常工作的元件，如安全阀等；元件上游可能产生大颗粒污染源，如锈蚀油箱和管道及高压软管等。这种过滤器应安装在靠近所需保护元件上游的较大尺寸的危险颗粒，防止发生突发性事故，因而精度要求不是很高，一般采用的滤网或网式滤芯。6.3 回油路过滤从安装位置来说，在系统回油路中安装滤清器是比较理想的，因为在系统油液进入油管之前，滤清器将浸入系统的和系统内产生的颗粒污染物清除，为系统提供清洁油液。然而由于液压马达和液压缸在回油路内引起流量脉动，使滤清器的过滤性能降低。特别是大容积液压缸，当在高压下突然接通回油路，油液突然卸压，由此产生的瞬间流量冲击很大，不仅使过滤效果显著降低，而且容易使滤芯破裂。因此只有在系统比较稳定的情况下，回油路过滤才能达到预期效果。另外，回油路过滤不能除浸入油箱的污染物，应特别注意系统运动前油箱的清洗和采用有效措施防止污染物浸入油箱。回油路过滤可以采用精度高的滤清器，其初始压差一般0.0350.05Mpa，最大允许压差为0.20.35Mpa。另外，从液压泵、马达或某些阀泄露的油液应分别流回油箱，而不应该经过回油路滤清器，这是为了避免以上元件受回油路压力脉动的影响。为了防止液压泵泄露，油液将泵的磨屑带回油箱，可在泄露回路上装一精滤清器。6.4 系统外过滤前面提到，在压力油路的过滤系统中，过滤性能都有不同程度的受流量和压力脉动的影响，过滤效果显著降低。为了消除流量和压力脉动的影响，可以采用系统外过滤。即在主液压之外，设置一个独立的过滤系统，这个系统采用单独的油泵对油箱内油液进行循环过滤，为了提高过滤效果，其吸油口和排油口应相互隔开，吸油口系统回油口，排油口应靠近主系统的吸油口，在外过滤系统中，可以采用高精度过滤芯，外过滤系统的压力很低，一般为0.20.35Mpa，流量于工作环境相关，若环境较脏，过滤系统油液流量为油箱容积的20%左右。环境较清洁，取5%，一般情况下取10%左右。外过滤系统的优点很多：能消除系统流量，压力脉动对滤清器系统的不良影响；可以在任何时候更换滤芯而不影响主系统工作；可以在主系统启动之前使过滤系统工作，降低油箱油液的污染度，有效地保护液压泵；在变量泵系统中，当泵在小流量大工作时，滤清器效率很低，而外过滤系统则不受主泵流量大小的影响；外过滤系统可以与油液脱气，除水，加热和冷却等装置结合在一起，实现对系统油液的调节与控制。7 元件的清洗与保护7.1 元件的净化元件在加工，装配或维修过程的每一工艺环节后，不可避免地残留有污染物，因此，必须采用有效的净化措施，使元件达到要求的清洁度。清洁度不符合要求的元件装入系统后，在系统油液冲刷和机械振动等的作用下，将使元件内部残留有污染物，而这往往是造成元件初期损坏或产生故障的主要原因，如导致表面划伤，控制孔堵塞和运动件卡死等。元件的净化应从元件生产的最初工序开始，每一工艺过程后都应采取相应的净化措施，包括铸件的净化，零部件的清洗和精洗等。零部件经净化后，一般应立即进行装配，元件的装配应在清洁的环境下进行。装配好的元件应在性能实验台或专用清洗台上进行最后清洗，使其达到清洁度要求。7.2 液压系统的清洗油箱和管道是液压系统的重要组成部分，液压系统组装之前，必须对油箱和管道进行彻底清洗。表面残留的焊渣和锈蚀物一般可用机械方法清除，管道内壁的污染物可采用向管内通入压缩空气或蒸气的方法清除。对于牢固地粘附在油管和箱体内壁的氧化物则需要通过酸洗才能清除。液压系统组装完毕后，需采用流通法进行全面的清洗用以清除在系统组装的过程中带入的污染物。清洗时可以利用液压系统的油箱和泵，也可以采用专用的清洗装置。对于复杂的系统，可分为几个回路进行清洗。对于系统中污染敏感度很高的元件或对液流速度有限制的元件，在清洗时应将这些元件用管件旁路。液压系统的滤清器可接入系统但不装滤芯，清洗时采用专门的清洗滤清器。采用清洗液应于系统内所有元件（特别是密封件）相容，并且要于系统将要使用的工作介质相容，系统清洗一般采用黏度低的油液，但不允许使用煤油等溶剂。在清洗过程中，要定时从系统中抽取油样进行污染度测定，系统一直要清洗到内部油液污染度达到规定要求为止，清洗完后排尽系统内部油液，然后注入清洁的工作液。7.3 防止污染物的侵入液压系统工作过程中，外界污染物将通过油箱呼吸和活塞杆密封等渠道不断地侵入系统油液，此外，向系统注油和维修过程中，容易将污染物带入系统，因此必须采用有效措施严格控制污染物的侵入，包括新油必须过滤。在油箱呼吸孔上装设精度的空气滤清器，在油缸活塞杆压力密封外端装置防尘密封等。7.4 固体污染物的排除为了保持油液的清洁，主要措施是利用滤清器不断地滤除液压系统中残存的和不断侵入和生成的污染物。因此，要特别注意对过滤系统的合理设计，使用和维护。7.5 防止水，液和空气混入系统虽然滤清器滤除的是固体颗粒物，但对于水，各种润滑冷却液和空气混入液压系统后所造成的危害也应给予足够的重视，在液压系统设计，运行和维护中，要特别注意采取措施，防止这些污染物进入系统油液中。参考文献【1】液压系统设计简明手册，作者： 杨培元 ，朱福年，出版社，机械工业出版社，1995【2】液压与气动，作者：姚新 ，刘民钢，出版社，中国人民大学出版社 ，2000【3】液压元件，作者：何存兴 ，出版社， 机械工业出版社 ， 1994【4】机械设计，作者： 徐锦康，出版社 ，机械工业出版社， 2000【5】液压传动，作者： 隗金文， 王惠 ，出版社，东北大学出版社， 2000【6】液压与气压传动，作者： 许福玲，出版社， 机械工业出版社 ， 1999【7】材料力学，作者： 张大伦，出版社， 同济大学出版社， 2001【8】液压元件与系统，作者： 李壮云等 ，出版社， 机械工业出版社 ，2000【9】液压气动技术手册，作者： 路甬祥，出版社， 机械工业出版社， 2000【10】物理清洗，作者： 任建新 ，出版社，化学工业出版社 ，1999 致 谢本论文是在耿老师的悉心指导和关心下完成的，耿老师在论文选题、设计过程及论文撰写等方面给予细致的指导和极大的参与，花费了大量心血。他严谨求实的科研态度、执着追求的敬业精神、奋发向上的人生态度以及平易近人的工作作风，给我们留下了深刻的印象，使我受益终生。本论文完成之际，我谨向付出了巨大心血和辛勤劳动的恩师耿老师表示衷心的感谢和深深的敬意！在设计过程中，得到了耿老师的精心指导，对本设计提出很多建设性意见。在此，我深深地感谢耿老师！同时还要感谢那些给我宝贵知识的老师、辅导过我的老师、系里的老师以及关心我的所有老师们，谢谢你们的辛勤的教导，我在学校里所获得的知识是我这一生永久宝贵的财富。 感谢在课题设计期间给予我无私帮助和支持的同学们,也使我受益非浅，并激励我更加努力地去求知和拼搏。