土方机械液压回路的一种自清洗过滤技术

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液压技术在土方机械上的应用越来越显示出普遍性和重要性。随着液压系统压力不断提高，以及元件的制造精度和系统的控制精度的提高，液压系统对于油液的清洁度越来越敏感。尤其是土方机械，由于作业环境差，污染源多，更容易因油液清洁度问题而引发机器故障。国外有关资料表明：液压系统70%以上的故障源自油液的清洁度问题∩见，解决液压系统的清洁度问题，是避免液压系统故障的关键措施之-。

通常，为了保证机械设备液压系统的清洁，首先要保证装配前，所有零部件包括所加入液压油的清洁度满足要求。此外，在使用中也需要依靠自身的过滤来保障液压系统的清洁。在液压系统油路中，通常设计两道油液过滤。第-道是泵吸油过滤，为避免泵吸空 ，吸油过滤-般为粗滤，用于阻止颗料大的污染物进入系统；第二道是回油过滤，是在液压油经过工作循环后回到油箱前的-道过滤，回油过滤-般为精滤，是液压系统最主要、最关键的过滤环节。由于回油过滤精细，滤网密度大，容易堵塞，引起回油压力升高，严重时滤网被冲破，造成更严重的二次污染和系统故障。因此，真正解决液压系统清洁度问题，除了装配时要保证清洁外，关键在于液压系统的回油过滤，也就是说 ：解决问题的关键在于如何使回油过滤既保证过滤精度又畅通无阻又不需经常更换滤芯。

图1所示为传统的回油过滤器结构示意图。这种过滤器主要由端盖、壳体和滤芯组成，其中，壳体1.端盖 2.滤芯 3.壳体图1 传统的回油过滤器结构示意图和滤芯均以螺纹连接同端盖紧固在-起。其工作原理是：液压回油从 A口流人 ，经过滤芯过滤，干净的油从B口流出。随着回油过滤的不断进行，越来越多的颗粒、杂质等污染物被滤芯阻隔在壳体与滤芯之间的容腔内，有的悬浮在油液中，有的沉淀在容腔底部，有的吸附在滤芯表面上，有的挤塞在滤芯网眼中。当堵塞和吸附物过多时，滤芯通流量降低，流阻增大。此时，如果不及时更换滤芯，将引起机器工作效率下降或滤网被冲破，造成严重后果。

从传统过滤器的工作原理不难看出，只要不断作者简介：曾庆聪(1955-)，男，高级工程师，研究方向：产品研发，液压试验设备及试验方法研究。

- 30 - 清洗滤芯表面的附着物和堵塞物，就能让滤芯不堵塞或少堵塞；只要让悬浮的污染物沉淀在-个静流区内，不再进入待滤油中，就有可能实现滤芯不被堵塞。

图2是笔者设计的-种可以自动清洗的液压回油过滤装置的结构示意图，该装置主要由左端盖、外壳体、0形密封圈、滤芯、右端盖和导流板等组成。其中，滤芯支撑在左右端盖的支撑台上，以H9/f8的配合关系形成动配合。滤芯可以绕支撑台旋转，其间隙由0形密封圈密封。左右端盖通过螺栓与外壳体连接，导流板焊接在外壳体上。工作时，液压回油从 C口进入 ，受导流板的引流 ，沿滤芯轴向分流并从滤芯与外壳体之间的缝隙流入，经过滤芯过滤，干净的油从D口流出，完成过滤。在图2E-E剖视图上可以看出，C油口中心与滤芯轴线偏离-定距离，导流板迫使 c口流人的油从滤芯的-侧流过，这样，滤芯的-侧始终受来自C口液压回油的重力和液压力的作用。由于这些力以及力的作用点与滤芯的回转中心有-偏心距，因此构成了-个回转力矩，推动滤芯不断绕着左右端盖的支撑台旋转。旋转中的滤芯，上部表面受到进油的冲刷，下部表面在油液中漂洗，滤芯表面的附着物或颗粒及时被清洗脱离，保持了滤芯不被堵塞，畅通无阻。图中的存污区是设计用来储存被过滤留下的污物。由于所设计的存污区为角落静流区，油液中的颗粒和杂物在该处静止、沉淀，不再进入滤油中。必要时可以在存污区设置永久磁铁，加强对金属颗粒的吸存。

671.左端盖 2.外壳体 3.0形密封圈 4.滤芯 5.右端盖 6.导流板 7.存污区图2 自清洗液压回油过滤装置结构示意图上述典型装置的结构设计和工作原理可以表明，液压回路自清洗技术利用液压回油自身的重力和流体动力，能够实现滤芯的自动旋转和清洗，改善传统过滤器滤芯容易被堵塞的不足。同时，利用拐角静流原理，让污染物沉积在存污区不再进入滤油中，保证了滤芯不堵塞，常畅通。

采用了新技术的过滤装置不仅在结构上具有先进性，在性能方面，与传统过滤器相比，具有以下几方面的优越性：(1)过滤精度：在相同的滤网面积情况下，新型过滤装置因不堵塞，通流裕量可取得较小，进而提高过滤精度。又因采用了圆筒式滤芯结构和环流技术，可适合如玻璃纤维、复合纤维等精细而不耐皱折和液压冲击的滤网，过滤精度可达到5 m以下。

(2)压差流量特性：新型过滤装置在工作中-直随液压油的流动而自动清洗，滤网上几乎没有堵塞物，保持着足够的通流面积，因此液压油在通过滤网时，只是受到自身液黏阻力等微小的影响，根据流体力学原理，该流动是层流恒速流动，具有较好的流动稳定性。

(3)纳垢容量：新型过滤装置设计有-个较大的存污区，纳垢量大。

(4)抗疲劳、抗破裂性能：新型过滤装置通过自动清洗保证了滤网畅通，流动压差很小且稳定，因此，滤网包括整个过滤装置，没有受到较大载荷和交变应力的作用，也不存在高速流体的冲刷，具有较好的抗疲劳和抗破裂性能。

(5)经济性：经业内专家测算，与同类传统过滤- 31- I 器相比，新型过滤装置的成本增加约8%，售价提高 先进可行。 至少35%具有较高经济价值。 随着不断完善和提高，该技术将很快成为老产I 2011年期间，为了验证该新技术方案的可行 品技术改进的首选，更是新产品设计的首选，它不性，在两台全新 5 t级装载机上分别装上了同规格 仅适用于土方机械，还可成为其他液压设备回油过的新型过滤装置和传统的过滤器样品，进行了同条 滤器升级换代的理想选择，该技术已申请国家专利件下的工业性对比试验。经过680 h作业后，传统过 (专利号：ZL 2009 2 0273921.x)。

滤器的发讯器报警，此时，发讯器显示滤油阻力为0.3 MPa，而新型过滤装置的发讯器压力为 0.o5