静液压系统污染控制.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ No ． 1 1 ． 2 0 1 3 静液压 系统污染控制 周海 强 ． 周志 强 1 ． 航天一院 1 8 所 ， 北京1 0 0 0 7 6 ； 2 ． 航天二 院 2 0 6所 ， 北京1 0 0 0 3 9 摘要 该文介绍了静 液压 系统污染 物的危 害。简介常用 的滤油控制方法。分析静液压系统滤油 回路 以及静液压系统过滤装置安装 的 特殊性 。重点介绍静液压系统 的特殊过滤方式 。 关键词 静液压系统 ； 液压油 ； 过滤 中图分类号 T H1 3 7 文献标 识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 1 1 0 0 0 1 0 6 Hy d r o s t a t i c Po l l u t e Co n t r o l Z HO U Ha l q i a n ， Z HO U Z h i - q i a n 1 ． C A L T T h e fi r s t A c a d e my ， 1 8 I n s t i t u t e ， B e i j i n g 1 0 0 0 7 6 ， C h i n a ； 2 ． C A L T T h e s e c o n d A c a d e m y ， 2 0 6 I n s t i t u t e ， B e i j i n g 1 0 0 0 3 9， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e h a r m o f h y d r a u l i c s y s t e m p o l l u t i o n ． Me t h o d o f c o n t rol o f c o mmo n o i l fi l t e r ． An a l y s i s o f h y d r a u l i c s y s t e m o i l fi l t e r c i r c u i t a n d h y d r o s t a t i c s y s t e m fi l t e rin g d e v i c e i s i n s t a l l e d s p e c i a 1 ．F o c u s o n s p e c i a l h y d r o s t a t i c s y s t e ms o i l f i k e r ． Ke y wo r d s h y d r o s t a t i c ； h y d r a u l i c o i l ； fi l t e r O 引言 随着科学技术 的不断发展 ．工业设 备也越来越 向 高 、 精 、 尖 的方 向发展 ， 对各种设备 的工作可靠性提 出 了更高的要求。液压技术 已成为工业机械 、 工程机械及 国防尖端产品不可缺少的重要手段 ．同时液压系统可 靠性 问题也越 来越受到人 们 的关 注 。麻省 理工学 院 R a b i n o w i c z 博士经过研究发现 ． 液压系统设备的失效有 1 5 ％的原 因是设备陈旧． 有 1 5 ％的原 因是意外事故 。 有 7 0 ％的原 因是污染 在液压及润滑 系统中 。 2 0 ％失效是 缘于腐蚀 ， 5 0 ％是缘 于机械性磨损 包括磨料磨损 、 疲劳磨损 、 粘着磨损 。液压系统 目前面临的难题是如 何有效地 降低和控制系统的污染 ．以确保各种液压元 件及整个系统 的可靠性和使用 寿命 污染严重的液压 油会对 系统性能和工作产生严重影响 随着静液压系 统 又 称 行走 液 压 、 工 程 机械 液 压 系统 、 闭式 回路 压 力 不断提高和液压元件 的精细化 、液压系统 的清洁度问 题显得越来越突 出和重要 ．因此对于液压元件和液压 系统 的污染控制 己成为国内外液压行业和各工业部 门 普遍关 注的问题 我 国从 2 0世纪 8 0年代初在各工业部 门逐步推行 液压污染控制技术和管理措施 ．在液压污染控制方面 收稿 日期 2 0 1 3 0 4 2 3 作者简介 周海强 1 9 7 5 一 ， 男， 江苏海门人， 工程师 ， 硕士 ， 现从事流体传动 及控制设计工作。 取得了一定成效 但是与国外主要发达国家相 比。 还有 相当大的差距 。目前 ， 我国液压设备 的油液污染度一般 比国外高 3 ～ 4倍 。 设备故 障率高 。 元件寿命短 ， 严重影 响设备效能的充分发挥 ．液压污染控制体制亟待加强 和完善。 随着我国建设的发展 ．各类工程机械设备被广泛 应用于工业建设领域 。目前 ． 工程机械设备的传动系统 主要以液压传动为主。尤其在外场工作过程中。 工程机 械恶劣的工作环境使得其液压系统极易被污染 ．液压 油作为一种工作介质 ． 不仅起 到传递动力的作用 ． 而且 在液压元件的相互运动间起润滑和密封作用 ．还对液 压系统进行冷却 ．因此液压油的状况对液压系统工作 状态和工作性能有着十分重要的影 响。有效控制液压 系统的污染 ．是提高液压系统工作可靠性和延长寿命 的重要 途径 液压污染控制基本内容和 目的是通过污染控制措 施使 系统油液污染度与关键液压元件污染耐受度达到 合理的平衡 ． 以确保元件的寿命和可靠性 。液压系统中 的污染物是指混杂在液压油 中．对系统可靠性和元件 寿命有害的各种物质 ， 主要有 以下几类 固体颗粒污染 物 、 液体污染物 、 气体污染物 和能量污染物 能量污染 物指系统内的热能 、 静电、 磁场 。在这些污染物中 ， 固 体颗粒是液压系统中最普遍、 危害作用最大 的污染物。 资料统计 ．由于固体颗粒污染物引起的液压系统故障 占总污染故障的 7 0 ％。固体颗粒会使元件加速磨损 ， 寿 1 液 压 气动 与 密 t 9／ 2 0 1 3年 第 1 1期 命缩短 ， 性能下 降 ， 而且堵塞元件的间隙和孔 E l ， 甚至 使 阀芯卡死 ． 过滤器堵塞 ． 使控制元件动作失灵而引起 系统故障。因此 ． 分析 、 控制及采取有效措施滤除油液 中 的固体污 染物 ． 有着 极其 重要 的意 义 提高元件 工作寿命和可靠性 主要有 两个途径 一 是 研 制耐 污染 的元件 ， 改进 元件 的设计 参 数 、 结构 和 材 质等方面以提高元件耐 污染性能 二是采取控制污染 的措施 ， 降低油液的污染度。经验表明 ， 后者是一条更 为经济而有效的途径 减少液压系统污染的成熟技术 是在液压系统的压力油路或回路上布置各种过滤精度 的过滤器 ． 通过过滤来实现降低液压系统 的污染度 。 1 过滤分类 、 选 择要点 1 ． 1 过滤 分类 过滤器 的作用是滤除污染物 ， 延长系统使用寿命。 其类型和结构与它在液压 回路中的位置有关 在液压 系统中过滤器根据需要可安装在吸油管路 、压力油路 和回油管路 中．也可以安装在主系统之外组成单独 的 外过滤系统 油液的过滤方式很多． 现有减少液压系统 污染的主要方法就是在液压系统 的管路上安装一定过 滤精度的过滤器 1 吸油 过滤 该 过 滤器 设 在泵 静 液 压 系统 中为 补油 泵 的吸 油 管路上 ．滤除油箱内残留污染物质和通过空气孔进入 的污染物 主要作用是防止油箱中较大颗粒物被吸人 泵 内而 引起 泵 的损坏 吸油过滤器 的压差受液压泵吸油特性 的限制 压 差过大， 容易造成液压泵 吸空而导致泵 的损坏 ． 同时为 避免液压泵产生空穴现象 ． 必须充分重视压力损失 ． 这 种安装方式要求吸油过滤器有较大 的通油能力和较小 的阻 力 阻 力 不 超 过 0 ． 0 1 0 ． 0 2 MP a ． 否则 会造 成 液压 泵吸油不畅或出现空穴现象和强烈噪音 因此 ， 它不是 控制系统污染度 的过滤器 一般采用过滤精度较低的 网式过滤器 、 线隙式过滤器 ． 使用 1 0 0 ～ 2 0 0目的粗金属 网或凹口金属丝材料 由于浸没在油箱底部 ． 容易被污 染物堵塞且维护困难 这种安装方式能滤去较大的污 染物 ． 保护液压泵 ． 但是液压泵 中因零件磨损而产生的 颗粒将进入系统 为保证液压泵吸入充分 ． 不致产生气 穴现象 ． 要求其压力 降不超过 0 ． 0 2 MP a ． 流量应 为泵流 量 的两倍以上 2 压差控制压力过滤 将一个压差控制式溢流阀与压力过滤 器并联 ． 组 成一个新 的压力滤油回路 溢流阀的压差控制信号来 自于 过滤 器 进 出 口压力 差 ， 反 映 了过 滤器 的污染 程 度 。 2 当过滤器污染严重 ． 需要更换滤芯时． 回路中压差值较 大 ． 从而使溢流阀打开 ， 补油泵的油液经溢流 阀旁通返 回补油泵 人 口。这 种滤 油方 式 的特 点 为 具有 压力 油过 滤方式的全部优点 压差式溢流阀是一种液控污染状 态传感器 。当滤芯堵塞时溢流阀旁通使主回路补油不 足 ． 闭式传动系统功率下降 ． 向操作人员发出更换过滤 器的信号 补油泵吸油 口始终充满油液 ， 闭式系统因补 油不足功率下降时 ． 液压泵不会出现空穴现象 。 这一点 与吸油过滤方式有着显著的不同 在寒冷气候下冷启 动时 ． 高粘度油液产生的大压差可使溢流阀迅速开启 ， 补油 回路小循环加热油液 ．可使机器迅速进入工作状 态 ． 见 图 1 所 示 。 1 ’ 3 1 一补 油 泵2 一压 差 溢 沉 3 一过 滤 器 图 1压差控制压 力过滤 2 1 压力管路过滤 压 力 过 滤 器 装 安 装 在 液 压 泵 下 游 的 压 力 管 路 中 设在泵的出 口管道上 ， 向系统输送清洁的液压油。以 保护除泵以外的其它液压元件 ．作 为系统 的主要过滤 器 ． 其过滤精度应满足油液 目标清洁度的要求 ． 因而一 般采用高精度过滤器 ．防止诸如泵磨损下来的颗粒污 染物进入系统 ， 可以控制系统污染度。过滤器的安装位 置尽可能靠近液压泵 ． 以减小对过滤器压力冲击 。为了 保持过滤器流量稳定 ．过滤器一般安装在溢流 阀的上 游 但是 因为是高压主管路 ． 要受泵 的高压脉动和压力 冲击 ． 过滤器的滤芯及壳体要有一定 的耐压强度 ． 应能 承受 系统 工作 压 力和 冲击 压 力 。为 了 防止过 滤 器堵 塞 引起 泵 过 载或 滤 芯破 坏 ．在 过 滤器 上一 般设 置 堵 塞指 示器或并联一个单向阀 单 向阀开启压力略大于过滤 器的最大允许压差 。过滤阻力不超过 O ． 3 5 MP a ． 以减小 因过滤 引起 的压 力损 失 和滤 芯所 承 受 的压 力 由于过 滤器需承受系统最大工作压力 ．因而压力过滤器的结 构尺寸 比较紧凑 、 这样使纳垢容量受到一定限制。 4 高压管路过滤 在系统中． 为了保护对污染特别敏感的液压件 ， 防 止污染物侵入系统回路使下级系统发生故障． 安装此过 滤器 ． 也称终端过滤器 。因而它往往比其他过滤器的过 滤精度稍差 。因此使用时要选择容量大的。对元件的材 质 ， 强度也 同压力管路过滤器一样要充分考虑。是防止 Hv dr a u l i c s Pne u ma t i cs S eMs ／ No ． 1 1 ． 2 01 3 污染 物侵 入 系统 回路 的最后 一级 过滤 器 。如 图 2所示 。 A B 1 一{ 便压 泵2 一商 压管 路 过 滤 器 图 2高压管路过滤 5 回油 过滤 设在系统的回油管路上 ．在油液返 回油箱前清除 杂质 ． 滤掉运动部件磨损后产生 的金属屑和橡胶颗粒 ， 防止油液系统受到污染。 为液压泵提供清洁的油液。 提 高整个 系统清洁度 。因此它是控制系统污染度 的最有 效最重要 的过滤器 回油过滤器不承受系统的工作压 力 ． 体积和重量也可以不受限制 。流量畅通 ， 一般选尺 寸较大些 ．过滤性 能受其上游执行元件流量波动的影 响 ． 要防止瞬间大流量冲击 ． 特别是大容积液压缸 。 当 在高压下 突然接通 回油时会产生很大 的流量 冲击 ． 使 过滤效果显著下降。因此 ， 在选择过滤器精度时应考虑 流量波动的影响 回油管路上允许采用滤芯强度和刚 度较低 的过滤器 ， 允许有较大压降 为防止堵塞通常要 并联一个起旁通作用 的单向阀． 防止油液低温启动时 。 高粘度油通 过滤 芯或滤芯堵 塞等引起 的系统 压力升 高。过滤器必须通过液压泵的全部流量。 6 循 环 过滤 在大型或高清洁度液压系统中 ．采用低压泵和过 滤器组成循环过滤系统 ．可 以不问断地清除油 中污染 物。 设在油箱循环的专门的清洁 回油路上 。 由单独的泵 供油 ． 对油箱 中的油液进行循环过滤。循环过滤可配合 主系统过滤 ． 加强对系统油液的净化能力 。循环过滤可 采用高精度过滤器 ， 不受主系统流量波动的影响。经验 表明 ． 循 环过滤与系统主回路过滤相结合 ， 可 以获得 良 好的过滤效果。在清洁度要求严格 、 有关键或敏感元件 时尤其对于变量泵系统 ．往往采用循环过滤来弥补低 流量下过滤能力 的不足 。即使系统不工作 ． 也可 自行工 作把油箱 内污染物捕集到 ．减少磨损使控制阀工作稳 定。因此 ， 降低污染度 的效率最好 。通常采用无旁通 阀 过滤器 ， 另外安装着冷却器 ， 具有冷却 、 易维修等优点。 但需要用专用泵和 电机 ， 造价高。如图 3所示。 7 旁 路过 滤 装在 吸油或回油管路上的过滤器都要通过液压泵 的全部流量 ， 过滤器体积大 ， 若把过滤器装在 只通过液 压泵流量 2 0 ％～ 3 0 ％的支路上 ． 则过滤器尺寸就可 以减 小 ．当很 难 在 系 统压 力 管 路或 回油 管路 中安 装 过滤 器 时 ． 在污染物侵入量大的系统中 ， 作为在线过滤器的补 充来改善清 洁度 这种安装方式不会在主油路 中造成 压降． 过滤器也不必承受系统压力 ， 可以延长过滤器使 用寿命 1 一 循 环 清 洁用 液 压泵2 一 溢 流 阀 3 一 循 环 过 滤 器 图 3循环过滤器位置图 8 溢 流 阀 出 口过 滤 在溢流流量 较大 时或设 有速度 控制元 件的系统 中 ． 可在溢流阀 回油 口管路上安装过滤器 ． 这样 当工作 进给或系统卸荷时 ． 油液从溢流 口流 出． 经过过滤器回 油箱 。 1 ． 2选择 要 点 1 压力在 1 4 MP a以下的一般低压装置中， 常见只 安装吸入过滤器 ． 但也应安装回流过滤器及空气过滤器 。 2 压力 在 1 4 MP a以上 的一 般 中 、 高 压装 置 中 。 一 般用 回流过滤器控制污染度 但对可靠性有特殊要求 时 ． 应并用高压管路过滤器。 3 电磁 比例控制 阀或微小流量调整 阀等为增加 其可靠性 ． 应设终端过滤器。 4 使用伺服 阀时 。 应努力 降低 系统 的污染度 ， 因 此 ， 应并用高压及 回流过滤器 ； 在大容量 时 ， 要设循环 过滤 器 ． 更 应 在辅 助管 路上 安装 终端 过滤 器 。 5 过滤精度应满 足机械设 备对 油液清洁度 的要 求 具有足够的纳垢能力 ， 使过滤器能在较长的时间内 保持足够的通流能力 滤芯具有足够的强度 ， 能够承受 油液的压力冲击。滤芯的抗腐蚀性能好 ， 能在规定的工 作温度下持久地工作 ； 滤芯 的清洗或更换要方便 ； 过滤 器要 附带污染指示器或污染发讯装置 ．便于 日常检查 维修 。 6 在选用过滤器时要参考生产厂家的样本 ， 但样 本一般 只给出具体 的参数 ．而对具体使用条件不会说 明．因此还要根据具体系统及工作条件考虑对污染的 敏感性 、 工作压力 、 流量波动 、 环境条件和对污染侵入 3 一 液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 3年 第1 1期 控制程度等因素 2 静液压系统污染控制分析 2 ． 1 静液 压 系统原 理 静 液压 系 统 中 的液压 泵 、 马 达 、 连接 管 道及 其控 制 阀组在结构上可以有多种组合方式 ．按布局形态可分 为“ 整体式 ” 和“ 分置式” 两类 按液压马达与行走装置 之间的连接 ， 有“ 高速方案” 和“ 低 、 中速方案” ； 按泵 、 马 达数量可分为单泵单马达 ．单泵多马达 ．多泵多马达 等。无论何种方案 ． 双向变量泵一双向变量马达组成的 容积调速回路 ． 除了具有一般液压元件相 同的大功率 、 高效率 、 长寿命等性能特点外 。 还要求能将马达作为泵 运行 ， 泵可以作为马达运行。由于正 、 反方向行走及制 动等要求 。 静液压系统的泵 、 马达大多采用闭式 回路方 式 ． 如图 4所示 ． 只是在一些小型车辆上偶尔采用带有 平衡背压的开式 回路 静液压系统采用双 向变量液压 泵 ． 通过泵的变量改变主油路 中油的流量和方 向． 实现 车辆的变速与换向。 可以充分体现液压传动的优点。静 液压系统 的主泵上通轴附设一个小排量齿轮 f 或内齿 轮 补油泵 ， 补油溢流阀和补油单向阀多集成于主泵 ， 冲 洗冷却阀组则集成于马达。补油溢流阀调定补油压力 。 补油单 向阀选择补油方向 ． 向主油路低压侧补油 ． 以补 偿 由于泵 、马达容积损失及 由冲洗冷却 阀组中泄掉的 流量 补油泵 的存在使系统增加了一部分很小的稳定 附加损失 ， 但其排量和压力相对于主泵均很小 ． 因此其 附加功率损失通常忽略不计 广 L一 山l 蚓 抖 图 4静 液压 传 动 装 置 原 理 图 2 ． 2 静 液压 系统 过滤 特点 静液压系统 的结构和运行特性 与开式液压系统有 显著不 同 静液压系统难以做到液压油的完全过滤。这 是 由静液压系统 的结构和运行特性决定的 静液压系 统有两个流量循环回路 主液压泵和液压马达之间构成 系统 的工作 回路 ； 补油泵和补 油单 向阀、 冲洗 阀 、 液压 油箱之问构成开式补油 回路 静液压系统的流动方 向 不唯一 由于主工作回路采用 了双向变量泵和双向液 压马达 ． 所以在主回路 中。液压油的流动方向可能是正 向的 ， 也可能是反向的 这是对静液压系统进行完全过 滤的难点 在主循环 回路中 ． 由于液压油的流动方向不 4 唯一 ． 所 以在主回路的任何位置都不方便设置过滤器 ． 也无法像开式液压系统一样进行完全过滤 如果采用 传统过滤方案 ． 当液压油反向流动时． 流量会将附着在 过滤器滤芯上 的污染物重新带人液压系统 ．根本起不 到过滤作用 ．按照全流量过滤方式在静液压 系统很难 实现 因此 目前静液压系统过滤大多采用了补油回路 过滤方案． 由图 4可见 补油 回路相当于一个开式液压 回路 ． 可以在此回路中设置过滤器 ． 采用部分流量过滤 方 式 。 2 ． 3静 液压 系统元 件过滤 要 求 在 补 油 回路 中设 置 过滤 器 的 同时 ．要考 虑 到静 液 压 系 统 主液压 泵 能源 部 分 的特点 即鉴 于静 液 压 系统 主驱动变量泵属于机液伺服泵 ． 要求过滤精度高 ． 不同 于工业液压使用 的液压泵对清洁度 的要求 所 以对这 种系统中要单独加装精过滤器保护变量泵定 变 量马达系统 生产静液压系统的三大厂家 林德、 力士 乐 、 意大利 H N A对补油泵的清洁度都有要求。 1 林德 静液 压系 统 B P V 和 H P V系列 变量 泵 林德公司的精液压系统泵一般采用 A u控制。要求 装 1 0 tx压力脉 动 2 ． 5 M P a的滤 芯 即可 。 B P V系列 B P V 3 5 、 5 0 、 7 0 、 1 0 0的 A U、 T C控制都 自带过滤器。 在 B P V泵的 F 口装有 1 0 t x 的过滤器 HP V 系列 变量泵 的 H E1 A 即 A U控制方式 ． 用发动机转速控制泵的排量， 其 F口也是 自带 1 0 p ． 过滤器。 保证静液压系统功能和效率。 液压油的 清洁度必须满足工况要求．符合 I S O 4 4 0 6标准的 1 8 ／ 1 3 级 因为清洁的油液能够有效延长液压系统和元件寿命。 每工作 1 0 0 0 h更换液压油， 每 5 0 0 h更换滤芯。不用单独 再进行补油泵吸油口过滤设计 2 力 士乐 静液压 系统 变量 泵 对于轴 向柱塞泵 A 4 V G泵来说 ．为确保轴向柱塞 元件正常工作 ．油液清洁度应为 2 0 ／ 1 8 ／ 1 5级 ， A 4 V G推 荐 过滤 器 滤 芯 ， 1 0 0过 滤 器滤 芯 压 差 升 高 时 不 得 降低 对于较高油液温度 9 0 C ～ 1 l 5 ℃ 清洁度等级至少 为 1 9 ／ 1 7 ／ 1 4级 对于不同的过滤类型 ． 有的泵 自带过滤 器 ． 有的泵不带过滤器 ． 要用户 自备。下面列有几种不 同形式泵供参考 标 准型式 S 在 内置 补油 泵吸 油管 路 中过 滤 ， 过 滤器不包括在供货范围内， 用户 自备过滤器。 D型在补油泵压力管路 中过滤 ． 带外部补油回 路。用户 自带过滤器 ， 过滤器进 口 ， 出口 。 F型在补油泵压力管路 中过滤 ． 力士乐备过滤 器 。 P型 在补 油泵 压力 管路 中过 滤 ．安装 过 滤器 ． Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ N o ． 1 1 ． 2 01 3 带发光 、 污染指示器。力士乐提供。 B型在补油泵压力管路 中过滤 ． 力士乐提供。 F型 在补油泵压力管路中过滤 ． 力士乐提供。 安装 过 滤器 ． 安装过滤器 ． M型在补油泵压力管路中过滤 ． 安装过滤器 ． 带发光和电控污染指示器 综上所述 ． 使用 A 4 V G柱塞泵用于静液压系统时 ． 其补油泵吸油 口过滤器最好选用泵 自带设备为宜。 轴向柱塞泵 A1 0 V G泵用于静液压传动 ， D A控制 ． 油液清洁度越高． 轴 向柱塞元件使用寿命越长 。为确保 轴 向柱塞元件正常工作 ．油液清洁度 等级为 I S 0 4 4 0 6 2 0 ／ 1 8 ／ 1 5取决于系统和应用情况 对于 AI O V G泵推荐 过滤 器 滤 芯 。 1 0 0 。过滤 器 滤 芯压 差升 高 时 ， 卢 ∞不 得 降低 。 在较高油液温度 9 0 C ～ 1 5 0 ℃ 时清洁度等级至少 满足 I S O 4 4 0 6 1 9 ／ 1 7 ／ 1 4级 下面列有几种不 同形式泵 供参 考 。 S型在内置补油泵吸油管路中过滤 ． 过滤器不 包括在供货范围内． 用户 自备过滤器 。 D型在补油泵压力管路 中过滤 ．带外部补油 回路。 综上所述 ．使用 A1 0 VG柱塞泵用于静 液压系统 时D A功能时 ． 其泵吸油 口自备过滤器。 3 意大利萨姆公司 HC V静液压系统变量泵 HC V系列 闭式变量柱塞 泵包括线性一体柱塞 ． 斜 盘控制和多种轴端连接形式 ， 满足静液压传动 的需要 。 泵输 出流量 与发动机转速和排量成正 比当斜盘角度 从零到最大 。 输 出流量也随之增大 当斜盘 回中后继续 反 向运动 ． 流量方向亦随之改变并增大。 回路采用 H N A控制 ．在补油泵吸油 口安装过滤 器 。 可以滤掉大于 1 0 m的颗粒 。 这些过滤器最大压降不 超过 0 ． 2 MP a 。正确的过滤对延长轴向柱塞元件 的使用 寿命 起着 关键 作 用 。为保证 最 大 限度 发挥 元件 作用 ． 根 据 I S 0 4 4 0 6标 准 ． 允许最 大污染等级在 1 8 ／ 1 5 。 从样本 上看 H N A控制泵 吸油 口要用户 自行安装吸油过滤器 ． 液压油经过吸油过滤器对静液压系统进行补油 。 2 ． 4小 结 林德柱塞泵 自带过滤器 力士乐部分 A 4 V G泵 自 带过滤器 ． 力士乐 A1 0 V G泵需要用户准备补油泵吸油 过滤器或压力过滤器 意大利萨姆 HC V系列泵全要用 户 自带吸油过滤器 大多数过滤器厂很少生产 l O p , ～ 1 5 Ix 大流量 吸油过 滤器 。例如 温州黎明 T F 、 T F A、 I S V、 WU、 X U等型号吸 油过滤器 ， 流量大但是过滤精度低 。 T F B 1 0 t z m吸油过滤 器 最 大满 足 流 量 7 0 L ／ mi n ． 然 而还 要 考虑 对应 泵 排 量 与 发动机转速的乘积 即流量 。以 A 4 V G 2 5 0泵为例 ． 发动 机转 速 2 0 0 0 r ／ m i n ，则补油 流量 5 2 ． 5 mL ／ r x 2 O O O r ／ m i n 1 0 5 L ／ mi n ， 满足不了使用要求 。所以温州黎明 T F B吸油 过滤器适用于小流量静液压系统 。X N H箱内吸油过滤 器流量 p l O 0 0 L ／ mi n ， 但过滤精度 8 0 。西德福吸油过 滤器 S U S流量大但 是过滤精度为 6 0 Ix 、 1 2 0 t ．z 、 2 5 0 1 x ， 过 滤精度太低不能用于静液压系统 西德福一款 S S F过 滤器 ， 过滤精度 1 O ， 但吸油流量最大 7 0 L ／ m i n ， 也是某 些场合不能满足工况要求 同时静液压本身要求尺寸紧凑 ． 安装空间狭小 ， 需 要考虑过滤器尺寸 ．防止出现过滤器尺寸偏大与其它 元件干涉问题 ， 所 以选择尺寸小 、 大流量精过滤器对于 需要进行 的补油泵吸油过滤是比较关键的 3 新过滤技术 经过上述分析 ， 在补油泵油路安装吸油过滤器 ． 也 要考虑辅助要求 ， 例如 安装空间要求 ． 减少不必要 的 元件 。从小巧轻便的角度来看 ， 小巧轻便 的油箱在现代 化 工程 机 械 中 已成 为设 计 开 发 的趋势 ．在 这种 发展 趋 势下 ， 更需解决液压系统过滤问题。 贺德克公司的 R KM系列吸 回油过滤器 f 流量可达 8 0 0 1 ／ m i n 是为静液压系统开发的产品 ． 主要适用 于开 式系统和静液压 系统 ．滤除 回路油液中各种元件磨损 产生的金属颗粒 以及密封件的橡胶杂质等污染物 ． 使 系统的油液保持 清洁 。有效地延长液压泵及系统其它 元件的使用寿命 。吸回油过滤器 的优点是 全流量过 滤 ， 过滤精度 1 0 ～ 1 5 ， 具有 良好 的冷启动功能。特别 设计的滤芯技术和相互匹配 的旁通 阀、背压阀使系统 良好地运行于低温状态 由一个过滤器取代了两个过 滤器 ； 供液压泵吸人的是经过精细过滤 的液压油 ； 吸油 管带有一定的“ 高压” ， 可为液压泵供油 。在过滤器正常 运行前 ． 先用补油泵将 系统补满油 ． 而后启动系统 即可 关 闭补油泵 系统补油流量小于过滤器补偿流量 让油 液在系统中循环 ， 由于过滤器装有吸油 阀， 在循环过程 中由于漏油等原因造成系统缺油的情况下油液经 吸油 阀和吸油过滤器补充到系统 ．从而确保油液的充分供 给 ， 当系统油液回油过多时 如油缸 回收 ， 该过滤器下 的安全 阀是一种有效的预防措施 ．它可 以在负压供油 的短 时间 内直接从油 管 中吸人 液压油安 全 阀打 开 。 使油液 回到油箱。当然为保证这种吸回油过滤器正 常工作 ．最重要 的是要回油管路液压油流量大于进油 管管路中的液压油流量。见图 5所示。 下转第1 0 页 S 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 01 3年 第 1 1期 若该容积增大 ， 则可 以有效缓冲液动冲击力 ， 明显降低 动态过程 中的峰值压力 ， 但 同时 ， 也引起了一定幅度的 脉冲压力扰动 ， 不利与输出压力和流量 的稳定 ， 如图 2 3 所 示 。 匏 R 出 -野 舞 U U U 4 U U U l 2 0 0 2 0 0 6 0 1 0 0 1 4 时 I ／ s 图 2 3调整主 阀阀芯上腔容 积的输 出压力动态 曲线 5 主 阀 阀芯直径 和 阻尼孑 L 径 的影 响 主阀阀芯直径和阻尼孔径 的大小对减压 阀的静态 特性有明显影响 ．在动态特性方面 ．主阀阀芯直径增 大 ． 引起动态响应的输 出压力 包括峰值压力和稳定压 力 有所降低 ， 如图 2 4所示 ， 而从 图 2 5可知 ， 增大阻尼 孑 L 径 ． 对输 出压力的动态变化影响很小。 ． R 出 丑 舞 时间／ s O 00 4 0 0 8 0 l 2 O O 2 OO 6 O 1 0 0 1 4 时间／ s 图 2 4调整主 阀阀芯直径的 图 2 5调整主 阀阀芯阻尼腔的 输 出压力动态 曲线 输 出压力动态 曲线 此 外 ．油 液 体积 弹 性模 量 对输 出压力 的动态 变 化 有一定影响， 当其体积弹性模量增大时 ． 过渡过程的压 力峰值增大 ． 而稳态压力基本保持不变 5 结论 通 过对先导式减压 阀 的建模仿 真和结果 分析可 知 ， 主阀阀芯阻尼孔径 、 平衡 弹簧预紧力 、 主阀阀芯直 径 和导 阀调节 弹 簧劲 度 系数 等结 构参 数 对其 静 态 特性 有明显影响作用 ．而影响其动态特性 的结构参数主要 有主阀阀芯摩擦 阻尼系数 、 主阀阀芯质量 、 主阀阀芯上 腔容积 、 主阀阀芯直径 ， 此外 。 导阀结构参数对其动态 特性影响较小 通过以上影响因素分析 ． 可为理解减压 阀的工作原理和工程设计提供指导 参 考 文 献 【 1 ] 严金坤． 液压动力控制【 M] ． 上海 上海交通大学出版社 ， 1 9 8 9 ． 【 2 】 D ． Mc C L O Y ， H． MA R T I N ． C o n t r o l o f F l u i d P o w e r A n a l y s i s a n d d e s i g n ， 2 n d e d i t i o n [ M] ． A n n A r b o r E ． Ho r w o o d ， 1 9 8 0 ． 『 3 1 叶文柄， 等． D R 一 1 0两级高压减 压阀状态空 间分析及 试验研 究[ J ] ． 哈尔滨工业大学学报， 1 9 8 4 ， 3 7 4 8 8 ． [ 4 ] 吴政 ． 减 压 阀流量压 力特 性的分 析与探 讨[ J ] ． 阀门， 2 0 0 2 ， 2 1 7-1 8． [ 5 ] 张利成． 气动减压 阀流 量特性的仿真研究【 D 】 ． 大连 大连海 事 大学 ． 2 01 1 ． 『 6 1 袁海军， 陈红兵． 基 于 MA T L A B仿 真的气动减压 阀静动态 特 性研究[ J ] ． 西南 大学学报 自然科学版 , 2 0 0 9 ， 9 1 6 8 1 7 2 ． 【 7 】 陈晓琴． 减压阀充填过程动态特性仿真【 J J ． 导弹与航天运载技 术， 2 0 0 6 ， 5 4 5 4 9 ． 上接第 5页 图 5吸回油过滤器原理图 从 图可见 ， A 口、 B口、 TIS 1 分别是过滤器输入 口， 过 滤 器输 出液 压泵 吸油 E l 、 过滤器 输 出 口。回路如 图 6所 示 。静液压系统虽然以闭式回路为主， 但一般也包括开 1 0 图 6吸 回油 过 滤 回 路原 理 图 式回路。对于开式回路而言 ， 吸 回油过滤器 R K M是属 于 回油过滤 ．对于闭式回路补油泵而言它属于吸油过 滤 ． 能最 大 化 的进 行过 滤 ． 保 护开 式 回路 的液压 泵及 静 液压系统的补油泵 ， 对于精简系统结构 ． 比较有益。 4 结论 静液压系统工况复杂 ． 环境恶劣 ． 需对液压系统进 行可靠过滤以保证 系统能够长时间运行 所以如果选 择要求用户 自带补油泵过滤器的情况下 ．同时为使系 统精简 ． 可考虑采用吸回油过滤器 ． 其过滤精度一般满 足补油泵过滤要求 ， 流量也能满足要求。所以吸回油过 滤器是静液压系统过滤装置中比较好的过滤装置。 参考文献 [ 1 ] 姚怀新． 工程机械底盘及其液压传 动理论[ M] ． 北京 人 民交通 出版社 ． 2 0 0 2 ． f 2 1 孙成通． 工程机械液压系统油液污染 的控制『 J ] ． 淮南职业技术 学院学报 ， 2 0 0 3 ， 3 8 3 8 4 ． 【 3 ] 雷天觉． 新编液压工程手册【 M】 ． 北京 理工大学 出版社 ， 1 9 9 8 ．