滤后油液中固体污染物数量的研究

　　0　前言

　　油液污染是液压设备失效的主要原因之一[1]。存在于液压油液中的固体污染物不但增加运动副运动阻力,而且对摩擦副构成磨损,降低设备的寿命和效能。此外,金属污染物颗粒还可以加速油液的降解,降低其品质,进而劣化设备润滑状态并加速其磨损失效。

　　为防止和减少故障,在液压设备中一般都设计有过滤系统。因此,实际上对设备正常运行构成威胁的是经过滤后仍存在于液压油液中的剩余固体污染物。本文研究了过滤后液压油液中的剩余固体污染物数量与过滤器参数和过滤前液压油液中的固体污染物粒径概率分布间的关系。

　　1　过滤后油液中固体污染物数量与过滤器参数及滤前油液中固体污染物粒径概率分布间的数学关系

　　1·1　过滤比与过滤效率间关系

　　过滤器的过滤比β规定为过滤器上游单位体积油液中粒径大于某一给定尺寸x的固体污染物数Nu,x与下游单位体积油液中粒径大于同一尺寸x的固体污染物数Nd,x之比

　　β_x=N_u,x/N_d,x 　　(1)

　　当粒径大于x的固体污染物能百分之百通过过滤器时,βx的值为1,此亦为过滤比可能的最小值。

　　过滤效率Ec(x)定义为单位体积油液通过过滤器时,大于某一给定粒径x的固体污染物被过滤器拦截的数目与过滤前单位体积油液中大于同一粒径x的固体污染物数之比,即

　　E_c(x)=(N_u,x-N_d,x) /Nu,x(2)

　　由式(1)、式(2)得过滤器过滤效率与过滤比间的关系[2]为

　　Ec(x)=1-1/β_x 　　(3)

　　1·2　过滤比与固体污染物粒径的关系

　　过滤器对固体污染物的拦截是通过过滤介质,即过滤器内的滤芯完成的。由于(1)滤芯对固体污染物的吸附作用; (2)固体污染物与滤芯或固体污染物与固体污染物在滤孔处形成的桥架现象; (3)滤孔沿滤芯厚度方向的迂回和孔径变化(对深度型过滤介质); (4)滤芯中盲孔的存在(对深度型过滤介质); (5)固体污染物形状的不规则性等,使得滤芯对于粒径小于绝对过滤精度的固体污染物拦截程度不同。因此,精确推导过滤器的过滤比与固体污染物粒径间的关系是极其困难和复杂的。

　　实验结果表明[2],在油温、压差、纳污量及油液污染度基本恒定的情况下,用对数坐标表示的过滤比与固体污染物的粒径大体成线性关系。本文采用下式表示这种关系

　　lgβ_x=b(x-a) 　　(4)

　　其中: a定义为过滤器的极限过滤粒径,表示βx=1所对应的粒径; b定义为过滤器的粒径敏感系数,表示过滤器对固体污染物的拦截能力对固体污染物粒径变化的敏感程度。b值愈大,固体污染物的粒径变化对过滤器拦截固体污染物的作用之影响愈大,反之亦然。