拖拉機(jī)傳動(dòng)系在線磨合過(guò)濾透析方式

潘華磊，楊倩雯，劉江輝

(洛陽(yáng)西苑車輛與動(dòng)力檢驗(yàn)所有限公司，河南 洛陽(yáng) 471000)

0 引言

拖拉機(jī)傳動(dòng)系在拖拉機(jī)整機(jī)中不僅具有傳遞動(dòng)力的作用，同時(shí)其內(nèi)部的液壓油還被作為液壓油源，給拖拉機(jī)整機(jī)中的所有液壓元器件提供液壓油，故傳動(dòng)系內(nèi)部液壓油的清潔度必須得到保證。不同結(jié)構(gòu)的拖拉機(jī)對(duì)傳動(dòng)系內(nèi)液壓油的清潔度要求也不盡相同，比如動(dòng)力換擋拖拉機(jī)其傳動(dòng)系內(nèi)部的液壓油清潔度要求比機(jī)械換擋的傳動(dòng)系高得多。

拖拉機(jī)傳動(dòng)系在安裝至拖拉機(jī)整機(jī)前都要在傳動(dòng)系在線加載磨合試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行磨合試驗(yàn)，該試驗(yàn)臺(tái)同時(shí)還需要配備一套液壓油過(guò)濾透析裝置，以便把試驗(yàn)過(guò)程中傳動(dòng)系內(nèi)部產(chǎn)生的鐵屑、銅屑、膠條等雜質(zhì)清除，從而保證傳動(dòng)系安裝至整機(jī)前自身的清潔[1-3]。

不同的拖拉機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)使用到的液壓元器件各不相同，不同的液壓元器件對(duì)所需液壓油的清潔度要求各不相同，這就要求不同拖拉機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)系在進(jìn)行磨合試驗(yàn)時(shí)對(duì)液壓油的過(guò)濾透析程度各不相同，即所需達(dá)到的液壓油清潔度各不相同。

1 過(guò)濾透析方式

拖拉機(jī)廠規(guī)模的大小，決定了其自身所配備傳動(dòng)系在線加載磨合試驗(yàn)臺(tái)數(shù)量的多少。對(duì)于年產(chǎn)量1 000臺(tái)以上的拖拉機(jī)廠，僅需單臺(tái)試驗(yàn)臺(tái)即可滿足生產(chǎn)要求；而對(duì)于年產(chǎn)量1萬(wàn)臺(tái)以上的拖拉機(jī)廠，則需要多臺(tái)試驗(yàn)臺(tái)才能滿足生產(chǎn)要求。

單臺(tái)試驗(yàn)臺(tái)和多臺(tái)試驗(yàn)臺(tái)所用的過(guò)濾透析裝置應(yīng)是不同的，否則易造成資源的浪費(fèi)。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況對(duì)這兩種透析過(guò)濾方式進(jìn)行分析總結(jié)。

1.1 單臺(tái)試驗(yàn)臺(tái)

拖拉機(jī)傳動(dòng)系加載磨合時(shí)會(huì)產(chǎn)生大小不一的雜質(zhì)混入傳動(dòng)系磨合時(shí)所用液壓油中，大雜質(zhì)可達(dá)幾毫米如鐵屑、膠條等，小雜質(zhì)可至幾十微米，這就要求透析過(guò)濾裝置要具有多級(jí)過(guò)濾網(wǎng)或過(guò)濾器，以能達(dá)到最佳的過(guò)濾效果。

對(duì)于單臺(tái)試驗(yàn)臺(tái)，目前常用的過(guò)濾透析方式主要有兩種，按照復(fù)雜程度可分為簡(jiǎn)易式和多級(jí)式。

1.1.1 簡(jiǎn)易式

簡(jiǎn)易式過(guò)濾透析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其原理如圖1所示。

圖1 簡(jiǎn)易式過(guò)濾系統(tǒng)Fig.1 Simple filtration system

系統(tǒng)中油泵直接從拖拉機(jī)傳動(dòng)系內(nèi)吸油，吸油管路中安裝兩級(jí)粗過(guò)濾器，對(duì)傳動(dòng)系內(nèi)部的液壓油進(jìn)行粗過(guò)濾，在油泵的出油管路中再安裝兩級(jí)精過(guò)濾器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓油的精過(guò)濾。該系統(tǒng)需要在傳動(dòng)系安裝至試驗(yàn)臺(tái)后首先給傳動(dòng)系加注定量的磨合用油。系統(tǒng)使用過(guò)程中，過(guò)濾器中的濾芯易堵塞，更換濾芯的頻率較高。

1.1.2 多級(jí)式

多級(jí)式過(guò)濾透析系統(tǒng)相比簡(jiǎn)易式過(guò)濾透析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜許多，其原理如圖2所示。

圖2 多級(jí)式過(guò)濾系統(tǒng)Fig.2 Multistage filtration system

系統(tǒng)包括兩個(gè)油箱、多級(jí)濾網(wǎng)、多級(jí)過(guò)濾器、3臺(tái)液壓油泵和濾盤(pán)等。濾盤(pán)直接放置在傳動(dòng)系卸油口下方，濾盤(pán)內(nèi)部放置高強(qiáng)磁鐵和一級(jí)粗濾網(wǎng)，初步過(guò)濾從傳動(dòng)系放油口出來(lái)的大雜質(zhì)和鐵屑。兩個(gè)油箱分別為污油箱和凈油箱，污油箱容積要不低于400 L，以利于油液中的雜質(zhì)沉淀。

多級(jí)濾網(wǎng)主要用于過(guò)濾大雜質(zhì)，濾網(wǎng)的過(guò)濾等級(jí)按照過(guò)濾順序應(yīng)逐漸增大，如一級(jí)過(guò)濾網(wǎng)選300 μm、二級(jí)過(guò)濾網(wǎng)選160 μm、三級(jí)過(guò)濾網(wǎng)選100 μm、四級(jí)過(guò)濾網(wǎng)選80 μm并放置于污油箱內(nèi)部。

1號(hào)液壓油泵將液壓油從污油箱輸送至凈油箱，期間經(jīng)過(guò)兩級(jí)過(guò)濾；2號(hào)液壓油泵從凈油箱吸油，經(jīng)過(guò)兩級(jí)過(guò)濾后，液壓油再返回凈油箱，實(shí)現(xiàn)凈油箱內(nèi)液壓油的循環(huán)過(guò)濾；3號(hào)液壓油泵從凈油箱吸油，然后注入傳動(dòng)系，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的油液循環(huán)。

1.2 多臺(tái)試驗(yàn)臺(tái)

對(duì)于多臺(tái)試驗(yàn)臺(tái)，若還是按照上述過(guò)濾透析方式進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，則會(huì)造成部分資源的浪費(fèi)，因此可將部分過(guò)濾透析系統(tǒng)整合，不僅降低制造成本還能減少占地面積[4]。多臺(tái)試驗(yàn)臺(tái)工作原理如圖3所示。

圖3 多臺(tái)試驗(yàn)臺(tái)過(guò)濾系統(tǒng)Fig.3 Filtration system of multiple test beds

本系統(tǒng)中多個(gè)試驗(yàn)臺(tái)共用一個(gè)凈油箱及一套循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)，此時(shí)凈油箱容積應(yīng)大一些，以保證回油通暢。

多個(gè)試驗(yàn)臺(tái)共用一個(gè)加油泵，在油泵至傳動(dòng)系的回路中增加控制閥，以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)傳動(dòng)系加油的互不影響。

由于從傳動(dòng)系放油口流出的磨合油直接流入多級(jí)濾網(wǎng)以過(guò)濾較大雜質(zhì)，多級(jí)濾網(wǎng)安裝時(shí)需放置在傳動(dòng)系放油口的正下方，以實(shí)現(xiàn)最佳過(guò)濾效果，故多級(jí)濾網(wǎng)必須獨(dú)立，無(wú)法共用。

因?yàn)榘惭b位置要求，1號(hào)泵需靠近污油箱以便控制1號(hào)泵工作時(shí)的噪聲，因此1號(hào)泵等部分液壓回路也必須獨(dú)立，無(wú)法共用。

2 過(guò)濾器濾芯精度選擇

液壓系統(tǒng)中，固體污染物基本不能完全清楚，但通過(guò)過(guò)濾器的持續(xù)過(guò)濾，可以使液壓油中的固體污染物含量持續(xù)減少，達(dá)到控制液壓油中固體污染物的含量。當(dāng)液壓油中不同大小的固體污染物含量達(dá)到系統(tǒng)要求值時(shí)，液壓油的清潔度也是可以接受的。

根據(jù)過(guò)濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，可以確定傳動(dòng)系磨合液壓油最終的清潔度取決于過(guò)濾器內(nèi)濾芯的精度及循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。

2.1 不同傳動(dòng)系清潔度要求

不同機(jī)型拖拉機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)所用液壓元器件不盡相同，則其對(duì)傳動(dòng)系液壓油的清潔度要求也不盡相同。不同機(jī)型拖拉機(jī)其清潔度要求如表1所示[5-6]。

表1 推薦污染度等級(jí)Tab.1 Recommended pollution level

按照ISO4406標(biāo)準(zhǔn)可查詢出相應(yīng)的等級(jí)對(duì)應(yīng)的100 mL液壓油中的顆粒數(shù)量，如-/22/19，分別表示100 mL液壓油中的>6 μm的顆粒度數(shù)量為200萬(wàn)～400萬(wàn)、>14 μm的顆粒度數(shù)量為26萬(wàn)～50萬(wàn)，>4 μm的顆粒度數(shù)量則不做要求。

2.2 過(guò)濾器Beta比

目前，行業(yè)中常用Beta比代表過(guò)濾器的過(guò)濾效率等級(jí)。過(guò)濾效率指過(guò)濾器對(duì)液壓油中一定數(shù)量的顆粒進(jìn)行過(guò)濾的能力，這些顆粒的尺寸等于或大于所定義的尺寸。過(guò)濾器的Beta比越高，代表該過(guò)濾器的過(guò)濾效率越高。

由此可知，當(dāng)在傳動(dòng)系內(nèi)具有對(duì)液壓油清潔度要求高的液壓元器件時(shí)，不僅需要配備高過(guò)濾等級(jí)的過(guò)濾器，還需要多次循環(huán)過(guò)濾才能保證液壓油的清潔度滿足要求。

2.3 不同傳動(dòng)系磨合時(shí)過(guò)濾器等級(jí)選型

2.3.1 污染度等級(jí)≥-/21/18

該系統(tǒng)所要求的液壓油污染度等級(jí)為-/21/18，查詢ISO4406標(biāo)準(zhǔn)可知該等級(jí)規(guī)定的液壓油中顆粒度數(shù)量。根據(jù)實(shí)際使用結(jié)果，此傳動(dòng)系過(guò)濾透析系統(tǒng)中所需要的最高濾芯等級(jí)為10 μm即可。另外為達(dá)到最佳過(guò)濾效果并延長(zhǎng)等級(jí)為10 μm的濾芯使用壽命，在過(guò)濾透析系統(tǒng)中，在污油箱至凈油箱回路中需要安裝兩級(jí)過(guò)濾器，其過(guò)濾器等級(jí)需高于濾網(wǎng)的過(guò)濾等級(jí)；在凈油箱自身的循環(huán)過(guò)濾透析回路中，在10 μm過(guò)濾器之前需要再安裝一級(jí)過(guò)濾器，過(guò)濾等級(jí)低于10 μm并高于在污油箱至凈油箱回路中過(guò)濾器等級(jí)。

2.3.2 污染度等級(jí)≥-/18/15

該系統(tǒng)所要求的液壓油污染度等級(jí)為-/18/15，查詢ISO4406標(biāo)準(zhǔn)可知該等級(jí)規(guī)定的液壓油中顆粒度數(shù)量。根據(jù)實(shí)際使用結(jié)果，此傳動(dòng)系過(guò)濾透析系統(tǒng)中所需要的最高濾芯等級(jí)為5 μm即可。另外為達(dá)到最佳過(guò)濾效果并延長(zhǎng)等級(jí)為5 μm的濾芯使用壽命，過(guò)濾透析系統(tǒng)中，在污油箱至凈油箱回路中需要安裝兩級(jí)過(guò)濾器，其過(guò)濾器等級(jí)需高于濾網(wǎng)的過(guò)濾等級(jí)；在凈油箱自身的循環(huán)過(guò)濾透析回路中，在5 μm過(guò)濾器之前需要再安裝一級(jí)過(guò)濾器，過(guò)濾等級(jí)低于5 μm并高于在污油箱至凈油箱回路中過(guò)濾器等級(jí)。

2.3.3 污染度等級(jí)≥-/16/13

該系統(tǒng)所要求的液壓油污染度等級(jí)為-/16/13，查詢ISO4406標(biāo)準(zhǔn)可知該等級(jí)規(guī)定的液壓油中顆粒度數(shù)量。根據(jù)實(shí)際使用結(jié)果，此傳動(dòng)系過(guò)濾透析系統(tǒng)中所需要的最高濾芯等級(jí)為3 μm即可。另外為達(dá)到最佳過(guò)濾效果并延長(zhǎng)等級(jí)為3 μm的濾芯使用壽命，過(guò)濾透析系統(tǒng)中，在污油箱至凈油箱回路中需要安裝兩級(jí)過(guò)濾器，其過(guò)濾器等級(jí)需高于濾網(wǎng)的過(guò)濾等級(jí)；在凈油箱自身的循環(huán)過(guò)濾透析回路中，在3 μm過(guò)濾器之前需要再安裝一級(jí)過(guò)濾器，過(guò)濾等級(jí)低于3 μm并高于在污油箱至凈油箱回路中過(guò)濾器等級(jí)。

2.4 確定過(guò)濾透析時(shí)間

根據(jù)實(shí)際使用效果，因傳動(dòng)系磨合循環(huán)液壓油的污染度較高，當(dāng)磨合透析系統(tǒng)中凈油箱內(nèi)液壓油經(jīng)過(guò)最高精度過(guò)濾器次數(shù)≥3次時(shí)，液壓油的清潔度可達(dá)到一個(gè)較理想的數(shù)值。

如動(dòng)力換擋傳動(dòng)系，其對(duì)液壓油的清潔度要求很高，最佳方案就是在過(guò)濾透析系統(tǒng)中安裝顆粒度計(jì)數(shù)器，以方便對(duì)液壓油清潔度的檢測(cè)。過(guò)濾透析系統(tǒng)根據(jù)此檢測(cè)結(jié)果，自動(dòng)判定過(guò)濾透析時(shí)間[7-10]。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的過(guò)濾透析方式的歸納總結(jié)，指出了各系統(tǒng)的最佳使用場(chǎng)合及各系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)拖拉機(jī)制造廠商及設(shè)備制造廠商均有一定的指導(dǎo)意義。同時(shí)對(duì)過(guò)濾透析系統(tǒng)中過(guò)濾器精度的選擇做了相應(yīng)論述，指出了不同傳動(dòng)系統(tǒng)在線磨合時(shí)過(guò)濾透析系統(tǒng)中所需要過(guò)濾器的最高精度，對(duì)行業(yè)的發(fā)展具有一定的借鑒意義。