液压润滑油过滤器的设计与制造（一）
2016-01-28 17:28
大家好，能与各位同仁在一起共同探讨关于过滤器的一些知识，我感到很荣幸。
今天，我来谈谈“液压润滑油过滤器的设计与制造”。这次座谈会，绝大多数专家都谈到在过滤器的设计中最主要的问题就是过滤材料的选择。对这一点，我是非常赞同的。但是，是不是有了好的材料就一定能够制造出品质优良的过滤器呢？我看还差得很远。
液压润滑油过滤器的设计与制造（一）
有了好的材料，只能说在过滤器的生产过程中走对了第一步。而其结构设计的优劣和制造工艺的高低，对于过滤器来说才是关键的第二步、第三步，只有这几步都走对了，才能发挥出过滤材料的最佳性能，从而获得高效的过滤器。
今天，结合国外著名过滤器厂家的产品，重点讲讲油过滤器在结构设计和加工工艺中，如何使先进的过滤材料达到最佳的使用性能。
用于液压和润滑系统中的大多数过滤器都是筒状结构。为了增加过滤面积，油过滤器基本上都采用折叠波纹式滤层结构，因此，我们就以这种典型的过滤器来作介绍。
大家看下图，这是一个典型的液压过滤器。
它基本上由以下零件构成：
1、端盖
2、滤层
3、骨架
4、密封圈
下面对它们逐一进行讲解。
第一讲，过滤器端盖的设计。
或许有人会说，端盖这么简单，还用专门介绍吗？我认为很有必要对大家讲一讲。
这是美国PALL公司生产的HC9020／HC9021系列高压过滤器。
在同一种壳体里面可安装两种不同的滤芯：
由上图可见，这两种滤芯连接尺寸完全相同，但结构却大不一样。
HC9020滤芯的上下盖均采用δ=0.6mm的碳素钢板冲压成型，而HC9021滤芯的上下盖却采用金属内芯加外包覆0.5mm钢板而成。PALL公司的设计师们为什么要这样设计呢？让我们看一看这一系列过滤器的数据表：HC9020滤芯的终止压差为4bar，HC9021滤芯的终止压差为16bar；HC9020滤芯的压溃压力为20bar，HC9021滤芯的压溃压力为210bar。由以上数据可以看出，之所以两种外形尺寸完全一样的滤芯其结构有差异，完全是因为它们的使用压力不一样所造成的。
HC9020滤芯在正常压力下工作，只需很薄的钢板就解决问题了。而HC9021需要承受比HC9020大得多的压差，因此，就必须要用很厚的钢芯作支撑，并且为了保证滤芯可以获得最大的过滤面积，又在钢芯外部包覆一层不承受压力的薄钢板。可见PALL的设计师们考虑得是非常周到的，他们已经把的端盖设计发挥到了极限，达到厚一点嫌多，薄一点嫌少的地步。
液压润滑油过滤器的设计与制造（一）
再来看另外一个例子，HYDAC公司的“D”系列过滤器属于高压过滤器，有两种型号：BH/3HC和BN/3HC，BH/3HC滤芯的端盖全部采用铸钢锻压而成，其端盖厚度至少在2mm，因为它要承受210bar的压力；BN/3HC滤芯的端盖采用的钢板拉伸而成，厚度仅为0.6mm，它承受的压力仅为25bar。
由以上的例子可以推出滤芯端盖的设计原则——“端盖的设计一定要与滤芯的使用压力相适应，在保持必要的结构强度的原则下，尽量增大过滤面积”。
国际上油过滤器的结构强度一般采用这么几个等级：
吸油过滤器：1～3bar
管路过滤器：
中、低压：20bar
高压：210bar
滤芯的端盖有好多种，有机加的、冲压的，有金属的、非金属的，有注塑成型的、有发泡成型的，只要我们坚守以上原则，就可以设计出既能保证性能，又节省材料的新产品来。
大家再看上面的图HC9021，不知大家注意没有，滤芯两头的端盖都向里收口，这是为什么？过去我们为一个厂家加工一批高压滤芯，送过去后，替人家安装，用力一拔，结果把滤层拔了下来，端盖却留在里面，用螺丝刀撬，用钳子拔，纹丝不动，害了别人停机一天，损失惨重。因为高压过滤器要承受很高的压力，端盖骨架容易变形卡死，不易拆换。故两端端盖向里收紧，增加结合强度。
那么是不是滤芯的端盖设计的越厚实越好呢？也不一定。我们就曾碰到过这么一个例子：我们为我国的潜艇生产一批滤芯，因为是军品，所以大家在设计时都很小心，滤芯耐压不大，0.5MPa，但为了保证不出问题，端盖采用不锈钢钢棒加工，结果不久就被退了回来，为什么？超重！因此，我们在设计时一定要注意适用就行。
液压润滑油过滤器的设计与制造（一）
第二讲、滤层的设计与制造
1、波纹高度
波纹的高度按下面公式计算：
hb=(d1-D2)/2
式中：hb－波纹高度，mm
d1-波纹滤层外径，mm
D2-波纹滤层内径，mm
最佳波纹高度（过滤面积最大时的波纹高度称为最佳波纹高度）
hb=d/4
对于直径小于100mm的滤层，其波纹高度可按上式来计算；对于直径大于100mm的滤层，切不可盲从上面的公式，波纹高度以不超过25mm为准，波纹太高时受到压力会造成几个波纹并在一起，造成过滤器有效过滤面积变小而很快失效。
2、波纹数
波纹数按下面公式进行计算：
n=π*D2/(2(t+r)+l)
式中：n-波纹数，个
t-滤层厚度，mm
r-波纹折叠半径，mm
l-波纹内间距，mm
不可清洗或高压可清洗滤芯的波纹数按下式记算：
n=π*D2/2(t+r)
低压可清洗滤芯的波纹数按下式记算：
n=π*D2/（2(t+r)+0.25)
以上公式为理想公式。实际操作上，很少按此公式计算，因为滤材不一样，材料的弹性也不一样，计算出来的数值往往与实际的不相符。这里，我们给出一般情况下的滤层其内径波纹间距：
单层金属网的滤层--1.5～2mm
双层金属网的滤层--1.8～2.5mm
带双层护网的不锈钢烧结毡滤层--2.8～3.5mm
单层滤纸的滤层--1.7～2.3mm
带双层护网的玻纤滤层--2.5～3mm
带双层护网并有护纸的玻纤滤层--2.7～3.5mm
波纹少了会影响过滤面积，但波纹多了会造成内径波纹根部挤死，增大流通阻力，反而会影响过滤器的寿命。
液压润滑油过滤器的设计与制造（一）
3、过滤面积
过滤面积按下式计算：
A=2n×hb×L
A-过滤面积，mm2
L-有效波纹长度，mm
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