液壓濾中創新型高效過濾介質的設計與性能分析

[摘 要]文章旨在設計一種創新型高效過濾介質用于液壓系統中的過濾器，以提高過濾性能和延長設備使用壽命，采用多孔介質的設計理念并結合納米技術和復合材料制備工藝，制備了一種新型過濾介質，通過試驗測試和性能分析驗證了該過濾介質在過濾效率、壓力損失和使用壽命等方面的顯著優勢，該研究成果對液壓系統的穩定運行和設備維護具有重要意義。

[關鍵詞]液壓系統；過濾介質；多孔材料；納米技術；性能分析

[中圖分類號]TH137.85 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2024）06–0091–03

Design and Performance Analysis of Innovative High Efficiency Filter Medium in Hydraulic Filter

LI Jinhai

[Abstract]This study aims to design an innovative and efficient filter medium for the filter in the hydraulic system to improve the filter performance and extend the service life of the equipment. The researchers adopted the design concept of porous media and combined nanotechnology and composite material preparation process to prepare a new filter medium. Through the test and performance analysis， the researchers verified the significant advantages of the filter medium in filtration efficiency， pressure loss and service life， etc. The research results are of great significance for the stable operation and equipment maintenance of the hydraulic system.

[Keywords]hydraulic system； filter medium； porous material； nanotechnology； performance analysis

液壓系統在工程和工業領域中被廣泛應用，如機械制造、航空航天、汽車工業等，而過濾器作為液壓系統中不可或缺的組成部分，其過濾介質的設計與性能直接影響著系統的運行效率和設備的使用壽命。傳統的過濾介質存在著過濾效率低、壓力損失大、易堵塞等問題，為此設計一種創新型高效過濾介質，以提高液壓系統的過濾性能和穩定性。

1 液壓濾中創新型高效過濾介質的特征

1.1 多孔性結構

多孔性結構在新型過濾介質設計中至關重要，這種設計利用材料內部的多個微小孔隙有效增加了過濾介質的表面積，從而提高了其過濾效率和性能。多孔性結構的應用使得過濾介質的表面積得到了顯著增加，與傳統的平面或密集結構的過濾介質相比，多孔性結構大幅增加了液體與介質接觸的表面積，這意味著液體通過過濾介質時更多的顆粒物會與介質表面接觸，增加了顆粒物被捕獲的可能性，同時，多孔性結構的設計還有助于液體更充分地接觸到過濾介質的表面從而提高過濾效率。由于介質內部存在大量微小孔隙，液體在通過時不僅會在表面被過濾還會滲透進入孔隙中，進一步增加了顆粒物被捕獲的機會，這種全方位的過濾方式確保了液體中的雜質可被有效去除，提高了過濾的徹底程度[1]。不同多孔性結構對過濾介質的表面積增加效果見表1。

從表1數據和公式可看出多孔性結構相較于平面結構，在增加表面積和提升過濾效率上均具有顯著優勢，這是因為多孔性結構利用材料內部的微小孔隙使得液體更充分地接觸到過濾介質的表面，并且在介質內部形成了復雜的通道網絡，增加了顆粒物被捕獲的機會，從而提高了過濾效率，因此多孔性結構在新型過濾介質設計中具有重要的應用前景[2]。

1.2 表面改性

表面改性是在過濾介質設計中的一個重要特性，其對過濾性能的提升起到了關鍵作用，通過對過濾介質表面進行特殊改性處理，可改善介質的吸附能力，從而增強對不同顆粒物的捕獲效果，提高過濾精度。一種常見的表面改性方法是利用化學處理或物理處理來改變過濾介質的表面性質，例如，通過在過濾介質表面涂覆特定的化學物質或添加表面活性劑，可使介質表面具有更高的親吸附性，從而增強對顆粒物的吸附能力，這樣即使是微小的顆粒物也能夠被有效地捕獲，大幅提高了過濾精度。

例如，考慮一個液壓系統中使用的過濾介質，在沒有表面改性的情況下，介質的表面可能相對平滑，顆粒物附著的能力有限，造成一些微小的顆粒物可能會通過過濾介質而未被捕獲，降低了過濾精度進而影響了液壓系統的穩定運行，然而一旦對過濾介質進行了表面改性處理情況就會有所不同，改性處理使得介質表面變得更具粘附性，顆粒物更容易被吸附在表面上，這意味著即使是微小的顆粒物，也會被有效地捕獲，從而提高過濾精度，因此液壓系統在使用經過表面改性處理的過濾介質時，能夠更好地保護系統中的關鍵部件確保其穩定運行。

2 液壓濾中創新型高效過濾介質的設計與性能分析

2.1 過濾介質設計

過濾介質的設計是液壓系統中關鍵的一環，其性能直接影響著系統的運行效率和設備的使用壽命，采用多孔介質的設計理念可通過控制多孔結構的形貌和尺寸，實現對不同粒徑顆粒的有效過濾，同時引入納米技術可使介質表面具有更大的比表面積和更強的吸附能力，進而提高過濾效率。

為了驗證多孔介質和納米技術對過濾性能的影響，研究人員進行了一系列試驗，選擇了高強度、耐腐蝕的復合材料作為過濾介質的基礎材料，并通過特定工藝制備出具有一定孔隙率和均勻孔徑分布的多孔結構，同時在介質表面引入納米顆粒增加其表面積和吸附能力[3]。

將不同粒徑的顆粒溶液通過設計的過濾介質進行過濾，然后通過分析濾液和殘渣的粒徑分布計算出過濾效率，試驗結果見表2。

從表2中可以看出，設計的過濾介質對不同粒徑范圍的顆粒均有較高的過濾效率，特別是對1～5μm的顆粒，過濾效率達到了98%以上。最后對過濾介質的使用壽命進行了測試，通過連續使用和清洗觀察介質的性能變化，試驗結果表明，過濾介質具有較長的使用壽命，能夠保持較高的過濾效率和較小的壓力損失，具有良好的穩定性和耐久性。

綜上所述，采用多孔介質設計和納米技術引入的過濾介質在過濾效率、壓力損失和使用壽命等方面都具有顯著優勢對液壓系統的穩定運行和設備維護具有重要意義。

2.2 材料選擇與制備

在液壓系統中過濾介質需要具備高強度和耐腐蝕的特性，以保證其在不同工作環境下的穩定性和長期可靠性，為此研究人員選擇了復合材料作為過濾介質的基礎材料，并通過特定工藝制備出具有一定孔隙率和均勻孔徑分布的多孔結構。

通過控制原材料的配比和工藝參數可實現對多孔結構的孔隙率進行精確控制，同時利用掃描電子顯微鏡等先進儀器對多孔結構的孔徑分布進行觀察和分析，以確保其具有均勻的孔徑分布特性。

綜上所述，選擇高強度、耐腐蝕的復合材料作為基礎材料，并通過特定工藝制備出具有一定孔隙率和均勻孔徑分布的多孔結構，是設計高效過濾介質的關鍵步驟之一。這一步驟的合理選擇和精確控制對于保證過濾介質的性能和穩定性具有重要意義。

2.3 性能測試與分析

通過測定不同流量條件下的壓力損失，研究人員可得出新型過濾介質的壓力損失特性并與傳統介質進行對比。

研究人員對耐壓性進行了測試，耐壓性指過濾介質在液體流經時所能承受的最大壓力，是保證過濾介質正常工作的重要指標。在試驗中研究人員可通過逐漸增加液體的壓力，并記錄過濾介質的變形情況或者觀察其破裂壓力測定耐壓性。通常在耐壓性的測試結果中，以承受的最大壓力值表示以確保過濾介質在實際工作中的安全性和穩定性。

綜合試驗結果分析，研究人員可得出新型過濾介質在過濾效率、壓力損失和耐壓性等方面的性能優勢，這些結果為新型過濾介質在液壓系統等領域的應用提供了可靠的技術支撐有助于提高系統的工作效率和可靠性。

3 結束語

本研究成功設計并制備了一種創新型高效過濾介質，該介質具有優異的過濾性能和穩定性，在液壓系統中具有廣闊的應用前景。未來的研究方向可進一步優化介質結構、探索新型材料以及開發更加智能化的過濾器，以滿足不同領域對液壓系統不斷提升的需求。

參考文獻

[1] 高挺，劉顯暉，楊帆，等.基于PLC的液壓濾油系統控制設計[J].儀器儀表用戶，2022，29（10）：9-13.

[2] 杜立鵬.不同條件下液壓濾芯多次通過試驗研究[J].機床與液壓，2019，47（14）：131-133.

[3] 黃芬.淺談工程機械液壓濾清器的選型及使用[J].山東工業技術，2018（11）：3.