液压系统中的过滤器及其过滤精度和过滤能力

污染是指油液中存在一定数量的杂质。这些杂质有化学反应生成物，有外界进入的灰尘，有系统运动造成的机械磨损物及系统使用前残留的切屑、焊渣、型砂等。据统计，机械设备液压系统的故障75%以上是由于油液的污染所造成的。因此控制油液的污染极为重要，而油液净化的任务就由过滤器所承担。

1.过滤器的作用与要求

（1）过滤器的作用 过滤器是从液流中除去污染颗粒的屏蔽层，当油液通过这种由重叠的小孔或通路组成的屏蔽层时，油液中的杂质颗粒被阻留，从而达到滤清油液的目的。

（2）过滤器的要求

1）要有足够的过滤精度。当杂质颗粒直径d与相对运动件的间隙相近时，对零件最为有害。因此对油液中杂质颗粒的尺寸和数量应有所限制。在液压系统中过滤器的过滤精度是以杂质颗粒的最大颗粒度为标准的。

不同的液压系统对过滤器过滤精度的要求见表2-8。

表2-8 过滤精度推荐值

2）足够的过滤能力。过滤能力是指过滤器允许通过油液的流量。使用中过滤能力随时间的延长会降低，所以过滤器除满足系统要求外，还应有一定的裕量。如吸油管路上的过滤器，其过滤能力一般应为液压泵流量的两倍以上。

3）要有足够的机械强度。

4）压降特性。

液压系统中的过滤器对油液流动来说是一种阻力，因而油液通过滤芯时必然会出现压降。一般来说，在滤芯尺寸和流量一定的情况下，滤芯的过滤精度越高，压力降越大；在流量一定的情况下，滤芯的有效过滤面积越大，压降越小；油液的黏度越大，流经滤芯的压降也越大。

滤芯所允许的最大压降，应以不致使滤芯元件发生结构性破坏为原则。在高压系统中，滤芯在稳定状态下工作时承受到的仅仅是它那里的压降，这就是为什么纸质滤芯也能在高压系统中使用的原因。油液流经滤芯时的压降，大部分是通过试验或经验公式来确定的。

5）纳垢容量。这是指过滤器在压降达到其规定限值之前可以滤除并容纳的污染物数量，这项性能指标可以用多次通过性试验来确定。过滤器的纳垢容量越大，使用寿命越长，所以它是反映过滤器寿命的重要指标。一般来说，滤芯尺寸越大，即过滤面积越大，纳垢容量就越大。增大过滤面积，可以使纳垢容量至少成比例地增加。

过滤器过滤面积A的表达式为

A=qμ/（aΔp） （2-66）

式中 q——过滤器的额定流量；

μ——油液的黏度；

Δp——压降；

a——过滤器单位面积的通过能力，由试验确定。

在20℃时，对特种滤网，a=0.003～0.006；纸质滤芯，a=0.035；线隙式滤芯，a=10；一般网式滤芯，a=2。式（2-66）清楚地说明了过滤面积与油液的流量、黏度、压降和滤芯形式的关系。

2.过滤器的类型和结构

过滤器按滤芯材质和过滤方式分为网式过滤器、线隙式过滤器、纸芯式过滤器、烧结式过滤器和磁性过滤器等。

（1）网式滤油器 网式过滤器如图2-94所示，由一层或两层铜丝网围在开孔的金属圆筒或圆形的支架上组成。其过滤精度一般为0.08～0.18mm。其特点是结构简单，压力损失为0.01～0.025MPa，多在系统的吸油路上用于粗过滤。也有用较细的两层或三层金属网做成过滤精度较高的网式过滤器，用于调速阀前的过滤。

（2）线隙式过滤器 线隙式过滤器如图2-95所示。其滤芯是由金属线密绕在滤芯架上构成的，利用金属线间的缝隙过滤油液。它分压油路用过滤器和吸油路用过滤器两种。图2-95所示为压油路用过滤器，吸油路用滤油器无外壳，直接浸入油中。线隙式过滤器的过滤精度为0.0～0.1mm，压力损失为0.02～0.6MPa。其特点是结构简单，通流能力大，过滤精度高，但滤芯材料强度低，不易清洗，用于低压管道中，当用在液压泵吸油管上时，它的流量规格宜选得比液压泵大。

图2-94 网式过滤器

1—盖板 2—金属网 3—底板 4—密封圈

图2-95 线隙式过滤器(www.xing528.com)

1—发信装置 2—上盖 3—壳体 4—滤芯 5—排污螺塞

（3）纸芯式过滤器 纸芯式过滤器如图2-96所示。

纸芯式过滤器由滤纸围绕在酚醛树脂或木浆微孔滤纸制成的芯架上，为增大过滤面积，纸芯做成折叠形。这种过滤器适于精过滤，过滤精度可达0.005mm，工作压力可达38MPa，压力损失为0.05～0.12MPa。但由于这种过滤器易堵塞且无法清洗，故使用时纸芯应定期更换。

（4）烧结式过滤器 烧结式过滤器的滤芯由青铜等金属烧结而成，它是利用金属颗粒间的缝隙进行过滤的。它由不同颗粒度的金属粉末制成精度不同的滤芯。如图2-97所示，其特点是结构简单、强度高、耐腐蚀，过滤精度为0.007～0.1mm，适于精过滤，但颗粒易脱落，压力损失大（为0.03～0.2MPa），难以清洗。

图2-96 纸芯式过滤器

图2-97 烧结式过滤器

（5）磁性过滤器 磁性过滤器的滤芯由永久磁铁制成，能吸住油液中的铁屑、铁粉及可带磁性的磨料，常与其他形式的滤芯合起来制成复合式过滤器，对特别适用于加工钢铁件的机床液压系统。

3.过滤器的选用和安装

（1）过滤器的选用 过滤器按其过滤精度（滤去杂质的颗粒大小）的不同，分为粗过滤器、普通过滤器、精过滤器和特精过滤器四种，它们分别能滤去直径大于100μm、10～100μm、5～10μm和1～5μm大小的杂质。

选用过滤器时，要考虑以下几个方面：

1）过滤精度应满足预定要求。

2）能在较长时间内保持足够的通流能力。

3）滤芯具有足够的强度，不因液压的作用而损坏。

4）滤芯的耐蚀性好，能在规定的温度下持久地工作。

5）滤芯清洗或更换简便。

因此，过滤器应根据液压系统的技术要求，按过滤精度、通流能力、工作压力、油液黏度、工作温度等条件选定其型号。

（2）过滤器的安装 如图2-98所示，过滤器在液压系统中的安装位置通常有以下几种：

1）安装在液压泵的吸油口处（见图2-98a）。液压泵的吸油路上一般都安装有表面型过滤器，目的是滤去较大的杂质微粒以保护液压泵，此外过滤器的过滤能力应为液压泵流量的两倍以上，压力损失小于0.02MPa。

2）安装在液压泵的出口油路上（见图2-98b）。此处安装过滤器的目的是用来滤除可能侵入阀类等元件的污染物。其过滤精度应为10～15μm，且能承受油路上的工作压力和冲击压力，压降应小于0.35MPa。同时应安装安全阀以防过滤器堵塞。

3）安装在系统的回油路上（见图2-98d）。这种安装起间接过滤作用。一般与过滤器并联安装一背压阀，当过滤器堵塞达到一定压力值时，背压阀打开。

4）安装在系统的分支油路上（见图2-98c）。

5）单独过滤系统。大型液压系统可专设一液压泵和过滤器组成独立过滤回路。

图2-98 过滤器的安装

a）装在液压泵的吸油口处 b）安装在液压泵的出口油路上 c）安装在系统的回油路上 d）安装在系统的分支油路上

液压系统中除了整个系统所需的过滤器外，还常常在一些重要元件（如伺服阀、精密节流阀等）的前面单独安装一个专用的精过滤器来确保它们的正常工作。过滤器应安装在易于检查的地方，以便清洗和更换，为了安全，最好安装过滤器的堵塞指示器或发信装置。