拖拉機傳動系在線磨合過濾透析方式

潘華磊，楊倩雯，劉江輝

(洛陽西苑車輛與動力檢驗所有限公司，河南 洛陽 471000)

0 引言

拖拉機傳動系在拖拉機整機中不僅具有傳遞動力的作用，同時其內部的液壓油還被作為液壓油源，給拖拉機整機中的所有液壓元器件提供液壓油，故傳動系內部液壓油的清潔度必須得到保證。不同結構的拖拉機對傳動系內液壓油的清潔度要求也不盡相同，比如動力換擋拖拉機其傳動系內部的液壓油清潔度要求比機械換擋的傳動系高得多。

拖拉機傳動系在安裝至拖拉機整機前都要在傳動系在線加載磨合試驗臺上進行磨合試驗，該試驗臺同時還需要配備一套液壓油過濾透析裝置，以便把試驗過程中傳動系內部產生的鐵屑、銅屑、膠條等雜質清除，從而保證傳動系安裝至整機前自身的清潔[1-3]。

不同的拖拉機傳動系統使用到的液壓元器件各不相同，不同的液壓元器件對所需液壓油的清潔度要求各不相同，這就要求不同拖拉機傳動系統中的傳動系在進行磨合試驗時對液壓油的過濾透析程度各不相同，即所需達到的液壓油清潔度各不相同。

1 過濾透析方式

拖拉機廠規模的大小，決定了其自身所配備傳動系在線加載磨合試驗臺數量的多少。對于年產量1 000臺以上的拖拉機廠，僅需單臺試驗臺即可滿足生產要求；而對于年產量1萬臺以上的拖拉機廠，則需要多臺試驗臺才能滿足生產要求。

單臺試驗臺和多臺試驗臺所用的過濾透析裝置應是不同的，否則易造成資源的浪費。結合實際應用情況對這兩種透析過濾方式進行分析總結。

1.1 單臺試驗臺

拖拉機傳動系加載磨合時會產生大小不一的雜質混入傳動系磨合時所用液壓油中，大雜質可達幾毫米如鐵屑、膠條等，小雜質可至幾十微米，這就要求透析過濾裝置要具有多級過濾網或過濾器，以能達到最佳的過濾效果。

對于單臺試驗臺，目前常用的過濾透析方式主要有兩種，按照復雜程度可分為簡易式和多級式。

1.1.1 簡易式

簡易式過濾透析系統結構簡單，其原理如圖1所示。

圖1 簡易式過濾系統Fig.1 Simple filtration system

系統中油泵直接從拖拉機傳動系內吸油，吸油管路中安裝兩級粗過濾器，對傳動系內部的液壓油進行粗過濾，在油泵的出油管路中再安裝兩級精過濾器，以實現對液壓油的精過濾。該系統需要在傳動系安裝至試驗臺后首先給傳動系加注定量的磨合用油。系統使用過程中，過濾器中的濾芯易堵塞，更換濾芯的頻率較高。

1.1.2 多級式

多級式過濾透析系統相比簡易式過濾透析系統結構復雜許多，其原理如圖2所示。

圖2 多級式過濾系統Fig.2 Multistage filtration system

系統包括兩個油箱、多級濾網、多級過濾器、3臺液壓油泵和濾盤等。濾盤直接放置在傳動系卸油口下方，濾盤內部放置高強磁鐵和一級粗濾網，初步過濾從傳動系放油口出來的大雜質和鐵屑。兩個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沉淀。

多級濾網主要用于過濾大雜質，濾網的過濾等級按照過濾順序應逐漸增大，如一級過濾網選300 μm、二級過濾網選160 μm、三級過濾網選100 μm、四級過濾網選80 μm并放置于污油箱內部。

1號液壓油泵將液壓油從污油箱輸送至凈油箱，期間經過兩級過濾；2號液壓油泵從凈油箱吸油，經過兩級過濾后，液壓油再返回凈油箱，實現凈油箱內液壓油的循環過濾；3號液壓油泵從凈油箱吸油，然后注入傳動系，實現整個系統的油液循環。

1.2 多臺試驗臺

對于多臺試驗臺，若還是按照上述過濾透析方式進行系統設計，則會造成部分資源的浪費，因此可將部分過濾透析系統整合，不僅降低制造成本還能減少占地面積[4]。多臺試驗臺工作原理如圖3所示。

圖3 多臺試驗臺過濾系統Fig.3 Filtration system of multiple test beds

本系統中多個試驗臺共用一個凈油箱及一套循環過濾系統，此時凈油箱容積應大一些，以保證回油通暢。

多個試驗臺共用一個加油泵，在油泵至傳動系的回路中增加控制閥，以實現多臺傳動系加油的互不影響。

由于從傳動系放油口流出的磨合油直接流入多級濾網以過濾較大雜質，多級濾網安裝時需放置在傳動系放油口的正下方，以實現最佳過濾效果，故多級濾網必須獨立，無法共用。

因為安裝位置要求，1號泵需靠近污油箱以便控制1號泵工作時的噪聲，因此1號泵等部分液壓回路也必須獨立，無法共用。

2 過濾器濾芯精度選擇

液壓系統中，固體污染物基本不能完全清楚，但通過過濾器的持續過濾，可以使液壓油中的固體污染物含量持續減少，達到控制液壓油中固體污染物的含量。當液壓油中不同大小的固體污染物含量達到系統要求值時，液壓油的清潔度也是可以接受的。

根據過濾系統設計思路，可以確定傳動系磨合液壓油最終的清潔度取決于過濾器內濾芯的精度及循環過濾系統運行時間。

2.1 不同傳動系清潔度要求

不同機型拖拉機傳動系統所用液壓元器件不盡相同，則其對傳動系液壓油的清潔度要求也不盡相同。不同機型拖拉機其清潔度要求如表1所示[5-6]。

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

按照ISO4406標準可查詢出相應的等級對應的100 mL液壓油中的顆粒數量，如-/22/19，分別表示100 mL液壓油中的>6 μm的顆粒度數量為200萬～400萬、>14 μm的顆粒度數量為26萬～50萬，>4 μm的顆粒度數量則不做要求。

2.2 過濾器Beta比

目前，行業中常用Beta比代表過濾器的過濾效率等級。過濾效率指過濾器對液壓油中一定數量的顆粒進行過濾的能力，這些顆粒的尺寸等于或大于所定義的尺寸。過濾器的Beta比越高，代表該過濾器的過濾效率越高。

由此可知，當在傳動系內具有對液壓油清潔度要求高的液壓元器件時，不僅需要配備高過濾等級的過濾器，還需要多次循環過濾才能保證液壓油的清潔度滿足要求。

2.3 不同傳動系磨合時過濾器等級選型

2.3.1 污染度等級≥-/21/18

該系統所要求的液壓油污染度等級為-/21/18，查詢ISO4406標準可知該等級規定的液壓油中顆粒度數量。根據實際使用結果，此傳動系過濾透析系統中所需要的最高濾芯等級為10 μm即可。另外為達到最佳過濾效果并延長等級為10 μm的濾芯使用壽命，在過濾透析系統中，在污油箱至凈油箱回路中需要安裝兩級過濾器，其過濾器等級需高于濾網的過濾等級；在凈油箱自身的循環過濾透析回路中，在10 μm過濾器之前需要再安裝一級過濾器，過濾等級低于10 μm并高于在污油箱至凈油箱回路中過濾器等級。

2.3.2 污染度等級≥-/18/15

該系統所要求的液壓油污染度等級為-/18/15，查詢ISO4406標準可知該等級規定的液壓油中顆粒度數量。根據實際使用結果，此傳動系過濾透析系統中所需要的最高濾芯等級為5 μm即可。另外為達到最佳過濾效果并延長等級為5 μm的濾芯使用壽命，過濾透析系統中，在污油箱至凈油箱回路中需要安裝兩級過濾器，其過濾器等級需高于濾網的過濾等級；在凈油箱自身的循環過濾透析回路中，在5 μm過濾器之前需要再安裝一級過濾器，過濾等級低于5 μm并高于在污油箱至凈油箱回路中過濾器等級。

2.3.3 污染度等級≥-/16/13

該系統所要求的液壓油污染度等級為-/16/13，查詢ISO4406標準可知該等級規定的液壓油中顆粒度數量。根據實際使用結果，此傳動系過濾透析系統中所需要的最高濾芯等級為3 μm即可。另外為達到最佳過濾效果并延長等級為3 μm的濾芯使用壽命，過濾透析系統中，在污油箱至凈油箱回路中需要安裝兩級過濾器，其過濾器等級需高于濾網的過濾等級；在凈油箱自身的循環過濾透析回路中，在3 μm過濾器之前需要再安裝一級過濾器，過濾等級低于3 μm并高于在污油箱至凈油箱回路中過濾器等級。

2.4 確定過濾透析時間

根據實際使用效果，因傳動系磨合循環液壓油的污染度較高，當磨合透析系統中凈油箱內液壓油經過最高精度過濾器次數≥3次時，液壓油的清潔度可達到一個較理想的數值。

如動力換擋傳動系，其對液壓油的清潔度要求很高，最佳方案就是在過濾透析系統中安裝顆粒度計數器，以方便對液壓油清潔度的檢測。過濾透析系統根據此檢測結果，自動判定過濾透析時間[7-10]。

3 結束語

通過對目前市場上常見的過濾透析方式的歸納總結，指出了各系統的最佳使用場合及各系統的優缺點，對拖拉機制造廠商及設備制造廠商均有一定的指導意義。同時對過濾透析系統中過濾器精度的選擇做了相應論述，指出了不同傳動系統在線磨合時過濾透析系統中所需要過濾器的最高精度，對行業的發展具有一定的借鑒意義。