Выбор фильтра

Выбор и применение фильтров для очистки рабочих жидкостей в гидравлических системах мобильных машин

Безотказность и долговечность гидрооборудования зависят от многочисленных конструктивных, технологических, производственных и эксплуатационных факторов. По информации зарубежных компаний Vickers, Parker, Bosch Rexroth, Hydac, Sauer-Danfoss, специализирующихся на изготовлении гидравлического оборудования, до 70...80% всех отказов в гидравлических системах и связанный с этим ремонт гидрооборудования возникает из-за загрязнения или применения рабочих жидкостей (РЖ), не предназначенных для гидравлического привода. Существует причинно-следственная связь между эксплуатационными свойствами РЖ и параметрами фильтрации, которые в свою очередь зависят от режимов работы и условий эксплуатации гидропривода.

       После правильного выбора сорта РЖ ее очистка от загрязнений является основной практической задачей, которая решается конструкторами на стадии проектирования машин и обслуживающим персоналом в процессе эксплуатации. При соблюдении необходимых требований по очистке РЖ от загрязнений можно снизить эксплуатационные расходы в среднем наполовину. Следовательно, чистота РЖ в гидросистеме взаимосвязана с выбором системы фильтрации и применяемых фильтров, что оказывает решающее влияние на их средний ресурс и срок службы, но для этого необходимо выбрать тонкость фильтрации или класс чистоты РЖ для конкретной гидросистемы с учетом нормируемого давления и характера потока РЖ. Затем выбирают параметры фильтра, грязеемкость и исполнение индикатора загрязненности фильтроэлемента.

Последние исследования в области трибологии (наука о трении) показали, что даже небольшие вложения в разработку и производство фильтрующих устройств обеспечивают существенную прибыль. Многие зарубежные компании предлагают сейчас усовершенствованные фильтрующие устройства, которые соответствуют сертификационной системе качества ISO 9001 и обеспечивают длительный ресурс объемного гидропривода. Для технически обоснованного применения фильтров необходимо понимать термины «тонкость фильтрации» и «класс чистоты РЖ». Эти два неравнозначных, но самых распространенных оценочных показателя характеризуют эффективность фильтрации РЖ.

Под абсолютной тонкостью фильтрации (в соответствии с ГОСТ 14066–68) понимается минимальный размер частиц загрязнителей, полностью задерживаемых фильтроэлементом. В зарубежных документах это понятие подразумевает максимальный размер частиц загрязнений, пропускаемых фильтроэлементом. Фактически этот термин служит для указания наибольшего размера отверстий в фильтроэлементе и целесообразен для оценки эффективности сетчатых, щелевых и других однослойных фильтрующих материалов с геометрически упорядоченной структурой (например, квадрат, треугольник, многоугольник), исключающей наличие свободно увеличивающихся пор, щелей большого размера. Поскольку абсолютная тонкость фильтрации характеризует поперечный размер загрязнений, этот показатель соответствует максимальному диаметру ячеек (пор) фильтроэлемента. Однако нельзя гарантировать, что фильтроэлемент задержит все загрязнения большей длины, так как возможен проход длинной нитеобразной частицы с диаметром меньшим, чем размер ячейки фильтроэлемента. Абсолютная тонкость фильтрации для пористых и других материалов с неупорядоченной структурой является недостаточно точным оценочным показателем в связи с наличием случайных пор большого размера, поэтому в отечественных стандартах предусмотрено применение 95%-ной тонкости фильтрации, определяемой размером частиц, для которых коэффициент отфильтровывания Фх = 0,95.

Под номинальной тонкостью фильтрации принято понимать минимальный размер частиц, задерживаемых фильтром, число которых составляет 90...95% частиц такого же размера, находящихся в нефильтрованной жидкости. Номинальная тонкость фильтрации d0,95 исключает возможность случайных ошибок и приближается к абсолютной.

Наряду с номинальной 95%-ной тонкостью фильтрации в некоторых отечественных и зарубежных стандартах применяют 98%-ную и 50%-ную тонкость фильтрации, определяемую соответственно фх = 0,98 и фх = 0,5. Номинальная 95%-ная тонкость фильтрации связана с 50%-ной тонкостью соотношением d0,95 = 2,829d0,5. Отношение 50%-ной и 99%-ной (условно абсолютной) тонкости фильтрации выражается зависимостью d0,99 = 4,19d0,5.

При выборе фильтрующего материала для фильтра с геометрически неправильной структурой зарубежные фирмы рекомендуют пользоваться тремя критериями: коэффициентом эффективности фильтрования Вх, перепадом давлений Р и грязеемкостью. Коэффициент Вх характеризует отношение числа частиц определенного размера х в пробе РЖ до и после фильтра.

Коэффициент Вх определяют с помощью экспериментального теста (Multipass-Test), регламентированного нормами ISO 4572. Цель теста – исключить недостатки других экспериментальных методов и дать потребителям фильтров показатели, с помощью которых они могут сравнивать фильтры разных изготовителей. Чем больше Вх, тем лучше фильтрация. Однако на практике при Вх = 1 загрязнения не задерживаются. Если Вх < 1, это означает, что сам фильтроэлемент является источником загрязнения фильтруемой жидкости. Такое случается с картонными и бумажными фильтроэлементами. При Вх = 2 фильтроэлемент задерживает только 50% загрязняющих частиц размером х. Именно такую тонкость очистки принято считать номинальной тонкостью фильтрации.

Абсолютной фильтрацией называют такую тонкость очистки (или степень фильтрации), при которой Вх больше или равно, ч