Влияние загрязнений рабочей жидкости на работу гидросистемы. Фильтрация

Рабочая жидкость в гидроприводе является кинематическим звеном, но кроме передачи усилий она выполняет ряд других важных функций:

  • Смазывание компонентов гидропривода

  • Отвод тепла

  • Удаление продуктов износа

  • Защита деталей от коррозии

Выполнение этих задач невозможно без обеспечения качественной очистки рабочей жидкости.

Чем опасно загрязнение рабочей жидкости?

Зазоры между некоторыми деталями элементов гидропривода настолько малы, что даже небольшие твердые частицы попавшие в эти зазоры могут повредить поверхность деталей и привести к нежелательным перетечкам. Также частицы могут налипать на поверхности золотников, плунжеров и вызывать их заклинивание.

Размеры зазоров различных гидравлических компонентов показаны на рисунке.

Размеры зазоров различных гидравлических компонентов показаны на рисунке.

Для предотвращения попадания частиц загрязнения в зазоры гидравлических компонентов необходимо обеспечить требуемую чистоту рабочей жидкости.

Чистота рабочей жидкости

Системы классификации рабочих жидкостей необходимы для количественной оценки содержания твердых частиц в рабочей жидкости. Наиболее часто применяются стандарты ГОСТ 17216-2001, NAS 1638, ISO DIN 4406.

В российском государственном стандарте ГОСТ 17216-2001 выделены 19 классов, число частиц загрязнения в 100 куб.см для каждого из классов показано в следующей таблице.

В российском государственном стандарте ГОСТ 17216-2001 выделены 19 классов, число частиц загрязнения в 100 куб.см для каждого из классов показано в следующей таблице.

В стандарте NAS 1638 установлено 14 классов чистоты. Установленные в стандарте NAS 1638 значения содержания частиц различного размера в 100 мл. пробы для каждого из классов представлены в таблице.

NAS 1638 -14 классов чистоты

NAS 1638 -14 классов чистоты

По правилам стандарта ISO DIN 4406 количество частиц более 5 мкм и более 15 мкм определяется интегрально в 100 мл рабочей жидкости.

Класс чистоты определяется на основе данных о содержании частиц этого размера. Стандарт ISO DIN 4406 устанавливает 26 классов. В обозначении класса указывается два числа, первое обозначает класс для частиц размером более 5 микрон, второе — более 15 микрон.

ISO DIN 4406 устанавливает 26 классов.

ISO DIN 4406 устанавливает 26 классов.

Фильтрация

Обеспечить требуемую чистоту рабочей жидкости позволяют специальные устройства - фильтры.

В состав фильтров входят сетчатые металлические, целлюлозные или полимерные фильтровальные материалы, удерживающие частицы, размер которых превышает заданные пределы.

Фильтрация может осуществляться на поверхности фильтрующего материала или внутри него.

Поверхностная фильтрация

Фильтроэлементы выполненные из металлической сетки, пластин, полотна задерживают частицы загрязнения на поверхности.

В результате наслоения частиц тонкость фильтрации может увеличиться, при этом площадь фильтрующей поверхности уменьшается, а гидравлическое сопротивление фильтра вырастает.

Для поверхностной фильтрации используются следующие материалы:

  • Проволочная ткань из нержавеющей или оцинкованной стали с квадратными ячейками

  • Тканевое кружево из прутков нержавеющей стали

  • Щелевые трубки, выполненные из трехгранных прутков навитых на опорный корпус с различным углом подъема

Фильтрация внутри фильтрующего материала

Пористые фильтроэлементы могут быть изготовлены из:

  • пропитанной целлюлозы

  • металлической фибры из нержавеющей стали

  • спеченного пористого материала

  • стекловолокна

Частицы загрязнения задерживаются внутренними слоями этих материалов.

Фильтроэлементы

Простейший фильтроэлемент представляет собой бумажный гофрированный фильтрующий пакет без подложки из металлической сетки. Под действием большего перепада давлений гофры фильтра сжимаются, пропускная способность фильроэлемента снижается, некоторые слои в фильтрации не участвуют.

Более совершенные фильтроэлементы имеют многослойный фильтровальный пакет. В качестве опорного материала используется жесткая сетка, исключающая возможность вдавливания бумажного фильтроэлемента в ее ячейки. Такая конструкция позволяет избежать снижения пропускной способности при высоком перепаде давления на фильтре.

Фильтры

Загрязняющие частицы могут попасть в рабочую жидкость при ее производстве, транспортировании, хранении, заправке и в ходе эксплуатации, то есть на любом этапе жизненного цикла. Поэтому и фильтрация может осуществляться на различных этапах обслуживания и работы гидросистемы. Для этого существую различные типы фильтров.

Заливные фильтры

Фильтры грубой очистки предназначенные для предварительной очистки жидкости от крупных частиц загрязнения при заправке бака. Заливной фильтр обычно выполняются единым модулем с заливной горловиной и представляет собой металлический сетчатый стакан.

На рисунке показана заливная горловина с фильтрующей сеткой.

На рисунке показана заливная горловина с фильтрующей сеткой.

  • 1 - Крышка

  • 2 - Отверстия сапуна

  • 3 - Фильтрующая сетка

  • 4 - Фланец

Заливные фильтры с сапунами

Большое количество загрязнений попадают в гидравлическую систему через отверстия, соединяющие бак с окружающей средой.

Для защиты системы от загрязнений поступающих в бак из внешней среды используют заливные фильтры с сапунами. Конструкция такого фильтра показана на рисунке.

Заливной фильтр состоит из корпуса 1, в котором расположен воздушный фильтр 2, заливной сетки 3, датчика загрязнения 4, крепежных винтов 5.

Заливной фильтр состоит из корпуса 1, в котором расположен воздушный фильтр 2, заливной сетки 3, датчика загрязнения 4, крепежных винтов 5.

В воздушном фильтре имеется пропитанное маслом трикотажное полотно, задерживающее твердые загрязнители. Тонкость фильтрации такого фильтра составляет 40 мкм.

Всасывающие фильтры

Фильтры, устанавливаемые в линии всасывания защищают насос от нежелательных загрязнений. Всасывающие фильтры обязательно устанавливаются на входе регулируемых, чувствительных к загрязнению насосов.

Всасывающие фильтры должны обеспечить заданную тонкость фильтрации, не создавая значительного гидравлического сопротивления, которое очень критично на всасывании.

Сливные фильтры

Сливные фильтры позволяют очистить рабочую жидкость от загрязнений, которые попали в нее в процессе работы гидропривода, это могут быть элементы краски, частицы коррозионных отложений. пыль и т.д.

Сливные фильтры, как и всасывающие должны обладать невысоким сопротивлением, ведь значительный рост давления в линии слива гидросистемы недопустим.

Напорные фильтры

Напорные фильтры обычно устанавливают в линию нагнетания насоса. Они обеспечивают качественную очистку жидкости перед поступлением на вход самых чувствительных к загрязнению компонентов - клапанов, распределителей, гидравлических усилителей.

Конструкция напорного фильтра показана на рисунке.

Конструкция напорного фильтра показана на рисунке.

Напорный фильтр состоит из корпуса 1 со съемным стаканом 2, в котором расположен фильтроэелемент 3. Жидкость поступает на вход фильтра, проходит через фильтроэлемент, где задерживаются частицы загрязнения и направляется к выходу. Электрический датчик 4 подает сигнал в случае загрязнения фильтроэлемента. также фильтр может быть оснащен перепускным клапаном, который в случае загрязнения фильтроэлемнта откроется и пропустит жидкость в обход фильтроэлемнта.

В гидравлических системах с дискретными гидравлическим распределителями и клапанами, обычно, используют напорные фильтры с номинальной тонкостью фильтрации 25-20 мкм. В сист стемах с пропорциональной или сервогидралвикой устанавливают фильтры с тонкостью фильтрации не более 10 мкм.

Характеристики фильтров

Рассмотрим наиболее значимые характеристики фильтров.

Тонкость фильтрации

Различают номинальную и абсолютную тонкость фильтрации:

  • Номинальная тонкость фильтрации — это размер частиц (в микрометрах), которые задерживаются фильтроэлементом с вероятностью 95 %.

  • Абсолютная тонкость фильтрации — это размер частиц, которые полностью задерживаются фильтроэлементом.

Производители фильтров, как правило, указывают номинальную тонкость фильтрации.

Грязеемкость

Согласно ГОСТ Р ИСО 16889-2011 грязеемкость - это масса твердого загрязнителя, задержанная фильтроэлементом, за время прошедшее до достижения конечного перепада давлений на фильтроэлементе.

Роман Саливанов10 февраля 12:33