摘 要 从是否带旁通阀、滤芯材料、过滤精度值等几个方面分析伺服阀前过滤器的选用,结合实验数据和实践经验给出建议。
关键词 伺服阀 过滤器 分析
1 前言
伺服阀是液压系统中的关键元件,其可靠性直接影响整套装置的快速性、准确度和灵敏度。污染的油液对伺服阀有重大的影响,轻者可导致阀输出流量或压力不能连续控制,导致阀反应迟钝、响应降低和零偏增大,严重者引起阀的阻塞和失效。
在大多数电液伺服系统中除了系统主油路设置过滤器外,在伺服阀前均使用元件隔离过滤器,本文针对此类过滤器的选用进行理论分析并得出指导性结论。
2 带旁通阀的过滤器性能
2.1 旁通阀和旁路泄漏
通常选用的过滤器带有旁通阀,旁通阀的作用是防止滤芯因压差过大而破裂。旁路泄漏是指油液不经过滤材而进入过滤器下游。旁路泄漏的原因为:滤芯与壳体之间密封不严密,滤芯有裂缝和破损等缺陷,旁通阀在正常情况下关闭不严,压力波动引起旁通阀非正常开启等。
实验研究表明,带有旁通阀的过滤器,其旁路泄漏量为不带旁通阀的过滤器的1~5倍,一般为全流量的2%,最大可至全流量的5%~10%。
2.2 旁路泄漏对过滤比βx的影响(图1)我们知道
3 表面型过滤器和纵深型过滤器的比较
过滤器按滤材可分为表面型过滤器和纵深型过滤器。表面型过滤器的滤材具有均匀的标定微孔,可以滤除所有大于微孔尺寸的颗粒,即颗粒污染物被截留在滤芯靠油液上游的一面。线隙式滤芯、片式滤芯、编织方孔网滤芯等均属此类型。纵深型过滤器的滤芯为多孔可透性材料,内部具有曲折迂回的通道,大于表面孔径的颗粒被拦截在上游外表面,较小颗粒进入滤芯内部,由于吸附作用使其附着在通道的壁内,因此纵深型过滤器对小于表面孔径的颗粒也有显著的滤除作用。纵深型过滤器的滤材有不锈钢烧结纤维毡,纸,陶瓷,合成纤维,烧结金属等。
在电液伺服系统中,系统主过滤器采用纵深型过滤器,伺服阀前使用表面型过滤器,两者的过滤精度一样。如此配合使用,可有效滤除大于某一尺寸的颗粒污染物,保证进入伺服阀的油液达到要求的清洁度等级(图2)。
4 其他问题
伺服阀的抗污染性较差,但完全否认伺服阀的抗污染性也失之偏颇,许多教科书对电液伺服系统的推荐过滤精度为5μm以下或3μm以下。根据我们的实际使用经验,这个推荐值过于精密,造成滤芯的大量浪费。实际上,喷嘴挡板式伺服阀的喷嘴可通过直径300μm的颗粒,喷嘴与挡板的间隙在50μm,对于要求更低的动圈式伺服阀,我们的推荐值为25~30μm。
认为伺服阀前的过滤器的过滤精度应高于系统主过滤器是另一个错误的观点。以减摇鳍液压系统(一种船用电液伺服系统)为例,原来系统主过滤器的过滤精度为10μm,而伺服阀前过滤器过滤精度为3μm,使用结果是伺服阀前过滤器失效快,更换频繁。结合别的厂家使用经验,我们得出以下结论:在伺服阀或比例阀前选用比系统过滤器更精细的元件隔离过滤器,将会迫使该过滤器担负全系统的净化功能,从而大大缩短该滤芯的使用寿命。中船总公司第704研究所研制的射流管式伺服阀,性能优异,其阀内先导级的小滤器过滤精度仅100μm,主要作用是滤除漏网的较大颗粒。
伺服阀前的过滤器一般安装在伺服阀前的管路中,实际上过滤器可以安装得更为接近伺服阀,如REXROTH叠加式过滤器,其连接口与伺服阀一致,可叠加在伺服阀的下面,真正起到元件隔离的作用。
5 总结
综合上述,伺服阀前应采用无旁通阀过滤器,其旁路泄漏参数α<0.01,过滤比β>100;伺服阀前过滤器的位置距伺服阀越近越好,可采用叠加式过滤器;伺服阀前过滤器的过滤精度不高于系统主过滤器过滤精度,选用表面型过滤器比较合理,也更为经济。通常所说的工业用伺服阀使用油液推荐过滤精度为10~30μm。
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