液压机液压系统过滤器的选择与设计

崔景海

（太原重工股份有限公司 技术中心，山西 太原 030024）

液压机液压系统过滤器的选择与设计

崔景海

（太原重工股份有限公司 技术中心，山西 太原 030024）

维护油液清洁对液压机液压系统十分重要。介绍了液压机液压系统中常用过滤器的种类及过滤器选型时应考虑的因素。

机械设计；液压机；液压系统；过滤器

1 液压机液压系统过滤器的作用

液压机液压系统过滤器的作用是过滤液压系统中出现的各种杂质。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，增大内部泄漏，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[1]。

2 液压机液压系统过滤器的要求

由于过滤能力及结构等不同，过滤器种类繁多。对于过滤器的基本要求是：①具有较高的、符合要求的过滤杂质的能力，过滤精度（指过滤的杂质颗粒大小）及过滤能力（指通过过滤器的流量大小）应满足系统要求，同时对液流阻力却很小；②过滤材料具有一定的机械强度，不致因液体压力作用而发生破坏；③在一定工作温度下应保持性能稳定；④清洗维护方便，容易更换滤芯材料。

3 液压机液压系统过滤器的结构

一般液压过滤器主要由滤芯（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。

4 液压机液压系统中常用的过滤器

液压机液压系统过滤原理图如图1所示。由图可见，液压机液压系统中常用的过滤器有4种：高压过滤器、低压过滤器、水过滤器、空气滤清器[2]。

4.1 高压滤油器

高压滤油器如图2所示。安装在油泵的高压油管道上。这种安装方式能保护除泵以外的全部液压元件，通常安装精滤油器，过滤精度一般为10μm。这时滤油器处在高压油管道中，要求壳体和滤芯有一定的强度和刚度，这样滤油器的体积和重量便要增大。为了减小滤油器造成的液压损失及减小滤芯所承受的液压力，要求这样安装的滤油器阻力不超过0.35MPa。此外为了避免滤油器堵塞引起油泵过载，滤油器必须放置在安全阀的油路之后，或者与一压力阀并联，此压力阀的开启压力应高于滤油器的最大允许压差。

4.2 低压滤油器

低压滤油器如图3所示。为了避免滤油器在高温下工作，可将其安装在回油管道上，过滤精度一般为20μm。这种安装方法不能直接防止杂质进入各液压元件，也就不能对液压元件起到直接保护的作用，但是能经常地清除油液中的杂质，从而起到间接保护液压元件的作用。由于回油管压力低，所以可以用强度、刚度较低的滤油器，故滤油器的体积和重量也就较小。为了避免滤油器堵塞引起系统压力过高或油泵过载，应并联一压力阀，此阀的开启压力应高于过滤器的最大允许压差。

在大型液压系统中，采用单独的过滤回路（通常包括螺杆泵、过滤器、冷却器、加热器等）来过滤系统中的杂质[3][4]。这种系统压力较低，通常为1MPa，流量较大，通常为300～1000l/min，过滤精度一般为5～10μm。这种单独的过滤系统经常将两个不同过滤精度的滤油器串联使用，如图4所示。串联的压力大于并联的。串联时每个过滤器通过全部流量，而并联时只通过部分流量，所以后者的流速较低，有助于提高过滤效果。但串联时同一股油经过两次过滤器，对于滤去非球状颗粒杂质效果较好。

4.3 水过滤器

水过滤器安装于冷却器进水口管道中，主要作用是保证进入冷却器的冷却水的洁净度，如图5所示。

4.4 空气滤清器

当液压系统工作时，油箱内油面不时上升或下降，上升时由里向外排出空气，下降时由外向里吸入空气。为净化油箱内油液，在油箱盖板上垂直安装空气滤清器，如图6所示，就可以过滤吸入的空气；同时空气滤清器又是注油口，注入新的工作油液，须经过滤再进油箱，从而滤除了油液内的脏物颗粒。液压空气滤清器工作时空气流速越低，抗污过滤能力就越好，故在选用空气滤清器时一般选取空气流量为泵排量的1.5倍左右。在液压系统中，净化工作油是相当重要的环节，空气滤清器能保持油箱内油液的清洁，既可以防止脏物颗粒从外部进入油箱，又能延长油液及元件的工作周期和使用寿命，从而保证了液压系统的正常工作。此外液压系统工作时空气滤清器能维持油箱内的压力和大气压力平衡，以免油泵可能出现空穴现象。

5 过滤器选型的一般原则

5.1 进出口通径

原则上过滤器的进出口通径不应小于相配套的泵的进口通径，一般与进口管路口径一致。

5.2 公称压力

按照过滤管路可能出现的最高压力确定过滤器的压力等级。

5.3 过滤精度的选择

液压设备的元件在很大程度上决定了对系统过滤精度的要求。为了提高使用寿命，可靠地发挥其功能，特定的元件要求液压油达到规定的洁净度。因此在选择液压过滤器的过滤精度时，首先要考虑到对洁净程度最为敏感的元器件所要求的过滤精度[5]。液压机液压系统元件过滤精度见表1。

表1 液压系统元件过滤精度

5.4 过滤器材质

过滤器的材质一般选择与所连接的工艺管道材质相同，对于不同的服役条件可考虑选择铸铁、碳钢、低合金钢或不锈钢材质的过滤器。

6 小结

在液压系统中能否正确选型和使用过滤器，是液压系统污染控制的关键，也是系统安全运行的可靠保证。为了让系统和元件有一个理想的工作寿命，必须对油液进行污染控制，合理配置不同类型的过滤器，以达到最经济最可靠的效果，并对过滤器进行良好的日常维护保养，确保系统安全可靠运行。

[1] 杨宝光.锻压机械液压传动[M].北京：机械工业出版社，1996.

[2] 俞新陆.液压机的设计与应用[M].北京：机械工业出版社，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，助理工程师，从事液压机等机械设计工作