拖拉机传动系在线磨合过滤透析方式

2022-05-27潘华磊杨倩雯刘江辉

农业工程 2022年2期

潘华磊，杨倩雯，刘江辉

(洛阳西苑车辆与动力检验所有限公司，河南洛阳 471000)

0 引言

拖拉机传动系在拖拉机整机中不仅具有传递动力的作用，同时其内部的液压油还被作为液压油源，给拖拉机整机中的所有液压元器件提供液压油，故传动系内部液压油的清洁度必须得到保证。不同结构的拖拉机对传动系内液压油的清洁度要求也不尽相同，比如动力换挡拖拉机其传动系内部的液压油清洁度要求比机械换挡的传动系高得多。

拖拉机传动系在安装至拖拉机整机前都要在传动系在线加载磨合试验台上进行磨合试验，该试验台同时还需要配备一套液压油过滤透析装置，以便把试验过程中传动系内部产生的铁屑、铜屑、胶条等杂质清除，从而保证传动系安装至整机前自身的清洁[1-3]。

不同的拖拉机传动系统使用到的液压元器件各不相同，不同的液压元器件对所需液压油的清洁度要求各不相同，这就要求不同拖拉机传动系统中的传动系在进行磨合试验时对液压油的过滤透析程度各不相同，即所需达到的液压油清洁度各不相同。

1 过滤透析方式

拖拉机厂规模的大小，决定了其自身所配备传动系在线加载磨合试验台数量的多少。对于年产量1 000台以上的拖拉机厂，仅需单台试验台即可满足生产要求；而对于年产量1万台以上的拖拉机厂，则需要多台试验台才能满足生产要求。

单台试验台和多台试验台所用的过滤透析装置应是不同的，否则易造成资源的浪费。结合实际应用情况对这两种透析过滤方式进行分析总结。

1.1 单台试验台

拖拉机传动系加载磨合时会产生大小不一的杂质混入传动系磨合时所用液压油中，大杂质可达几毫米如铁屑、胶条等，小杂质可至几十微米，这就要求透析过滤装置要具有多级过滤网或过滤器，以能达到最佳的过滤效果。

对于单台试验台，目前常用的过滤透析方式主要有两种，按照复杂程度可分为简易式和多级式。

1.1.1 简易式

简易式过滤透析系统结构简单，其原理如图1所示。

图1 简易式过滤系统Fig.1 Simple filtration system

系统中油泵直接从拖拉机传动系内吸油，吸油管路中安装两级粗过滤器，对传动系内部的液压油进行粗过滤，在油泵的出油管路中再安装两级精过滤器，以实现对液压油的精过滤。该系统需要在传动系安装至试验台后首先给传动系加注定量的磨合用油。系统使用过程中，过滤器中的滤芯易堵塞，更换滤芯的频率较高。

1.1.2 多级式

多级式过滤透析系统相比简易式过滤透析系统结构复杂许多，其原理如图2所示。

图2 多级式过滤系统Fig.2 Multistage filtration system

系统包括两个油箱、多级滤网、多级过滤器、3台液压油泵和滤盘等。滤盘直接放置在传动系卸油口下方，滤盘内部放置高强磁铁和一级粗滤网，初步过滤从传动系放油口出来的大杂质和铁屑。两个油箱分别为污油箱和净油箱，污油箱容积要不低于400 L，以利于油液中的杂质沉淀。

多级滤网主要用于过滤大杂质，滤网的过滤等级按照过滤顺序应逐渐增大，如一级过滤网选300 μm、二级过滤网选160 μm、三级过滤网选100 μm、四级过滤网选80 μm并放置于污油箱内部。

1号液压油泵将液压油从污油箱输送至净油箱，期间经过两级过滤；2号液压油泵从净油箱吸油，经过两级过滤后，液压油再返回净油箱，实现净油箱内液压油的循环过滤；3号液压油泵从净油箱吸油，然后注入传动系，实现整个系统的油液循环。

1.2 多台试验台

对于多台试验台，若还是按照上述过滤透析方式进行系统设计，则会造成部分资源的浪费，因此可将部分过滤透析系统整合，不仅降低制造成本还能减少占地面积[4]。多台试验台工作原理如图3所示。

图3 多台试验台过滤系统Fig.3 Filtration system of multiple test beds

本系统中多个试验台共用一个净油箱及一套循环过滤系统，此时净油箱容积应大一些，以保证回油通畅。

多个试验台共用一个加油泵，在油泵至传动系的回路中增加控制阀，以实现多台传动系加油的互不影响。

由于从传动系放油口流出的磨合油直接流入多级滤网以过滤较大杂质，多级滤网安装时需放置在传动系放油口的正下方，以实现最佳过滤效果，故多级滤网必须独立，无法共用。

因为安装位置要求，1号泵需靠近污油箱以便控制1号泵工作时的噪声，因此1号泵等部分液压回路也必须独立，无法共用。

2 过滤器滤芯精度选择

液压系统中，固体污染物基本不能完全清楚，但通过过滤器的持续过滤，可以使液压油中的固体污染物含量持续减少，达到控制液压油中固体污染物的含量。当液压油中不同大小的固体污染物含量达到系统要求值时，液压油的清洁度也是可以接受的。

根据过滤系统设计思路，可以确定传动系磨合液压油最终的清洁度取决于过滤器内滤芯的精度及循环过滤系统运行时间。

2.1 不同传动系清洁度要求

不同机型拖拉机传动系统所用液压元器件不尽相同，则其对传动系液压油的清洁度要求也不尽相同。不同机型拖拉机其清洁度要求如表1所示[5-6]。

表1 推荐污染度等级Tab.1 Recommended pollution level

按照ISO4406标准可查询出相应的等级对应的100 mL液压油中的颗粒数量，如-/22/19，分别表示100 mL液压油中的>6 μm的颗粒度数量为200万～400万、>14 μm的颗粒度数量为26万～50万，>4 μm的颗粒度数量则不做要求。

2.2 过滤器Beta比

目前，行业中常用Beta比代表过滤器的过滤效率等级。过滤效率指过滤器对液压油中一定数量的颗粒进行过滤的能力，这些颗粒的尺寸等于或大于所定义的尺寸。过滤器的Beta比越高，代表该过滤器的过滤效率越高。

由此可知，当在传动系内具有对液压油清洁度要求高的液压元器件时，不仅需要配备高过滤等级的过滤器，还需要多次循环过滤才能保证液压油的清洁度满足要求。

2.3 不同传动系磨合时过滤器等级选型

2.3.1 污染度等级≥-/21/18

该系统所要求的液压油污染度等级为-/21/18，查询ISO4406标准可知该等级规定的液压油中颗粒度数量。根据实际使用结果，此传动系过滤透析系统中所需要的最高滤芯等级为10 μm即可。另外为达到最佳过滤效果并延长等级为10 μm的滤芯使用寿命，在过滤透析系统中，在污油箱至净油箱回路中需要安装两级过滤器，其过滤器等级需高于滤网的过滤等级；在净油箱自身的循环过滤透析回路中，在10 μm过滤器之前需要再安装一级过滤器，过滤等级低于10 μm并高于在污油箱至净油箱回路中过滤器等级。

2.3.2 污染度等级≥-/18/15

该系统所要求的液压油污染度等级为-/18/15，查询ISO4406标准可知该等级规定的液压油中颗粒度数量。根据实际使用结果，此传动系过滤透析系统中所需要的最高滤芯等级为5 μm即可。另外为达到最佳过滤效果并延长等级为5 μm的滤芯使用寿命，过滤透析系统中，在污油箱至净油箱回路中需要安装两级过滤器，其过滤器等级需高于滤网的过滤等级；在净油箱自身的循环过滤透析回路中，在5 μm过滤器之前需要再安装一级过滤器，过滤等级低于5 μm并高于在污油箱至净油箱回路中过滤器等级。

2.3.3 污染度等级≥-/16/13

该系统所要求的液压油污染度等级为-/16/13，查询ISO4406标准可知该等级规定的液压油中颗粒度数量。根据实际使用结果，此传动系过滤透析系统中所需要的最高滤芯等级为3 μm即可。另外为达到最佳过滤效果并延长等级为3 μm的滤芯使用寿命，过滤透析系统中，在污油箱至净油箱回路中需要安装两级过滤器，其过滤器等级需高于滤网的过滤等级；在净油箱自身的循环过滤透析回路中，在3 μm过滤器之前需要再安装一级过滤器，过滤等级低于3 μm并高于在污油箱至净油箱回路中过滤器等级。