机油滤清器的分类和性能指标.pdf

-426-机油滤清器的分类和性能指标徐忠伟（瑞安市质量技术监督检测院浙江瑞安325200）1.机油为什么要过滤发动机的润滑机油在工作一段时间后，其中混有发动机零部件摩擦产生的金属屑和其他杂质产生；另外还有外来杂质，如空气中的尘土通过呼吸管、加油口等处进入曲轴箱；以及机油本身产生的胶质机油本身氧化过程中的产物，如各种有机酸，焦质沥青以及碳化物会随同机油进入润滑油道，从而加速发动机的磨损，造成油路堵塞；还有漏入浊底壳的水等。这些杂质会促进零部件的磨损，产生腐蚀或咬死运动件。因此在发动机的润滑系统中必须增设机油滤清器，以滤除上述存在于机油中的有害杂质，保护主机零部件，延长其使用寿命。一般的，机滤上游是机油泵，下游是主油道。2.机油滤清器如何工作机油滤清器的工作原理一般按杂质过滤方法分为三种：机械分离、离心分离和磁性吸附。机械分离按其作用形式又可分为纯机械分离、架空分离和吸附分离等三种，纯机械分离常见的有滤网过滤，即以一定孔径滤材过滤机械杂质和油泥，粒径大于滤孔的杂质被滤材阻拦而过滤掉。架空分离是指有n个小粒子附着于滤孔内壁上，粒子并逐渐增多，使滤孔逐渐变小，形成架空现象，使过滤出来的粒子尺寸小于滤孔尺寸。由于机油中粒子形状多数是不规则的，所以架空现象易于形成。另外对于机油中的胶性物质，常粘附在滤材表面或滤孔内壁形成吸附。而真实的过滤情况，一般来说不是单一原理的作用，而可能是上述几种的组合。离心分离指机油通过一个高速旋转的转子，使油中杂质受离心力作用被甩向转子内壁，从而从机油中分离出来。磁性吸附是利用永久磁铁的磁性力将机油中的铁质粒子吸附，不让它们在机油润滑系统中来回循环，危害发动机零部件。3.滤清器的分类关于滤清器的分类，基本上有以下几种方法：按过滤方式：分为表面过滤和深度过滤。按过滤细度：分为粗滤和精滤。按在润滑系统中布置：分为有全流和分流式。按滤芯构造形式：分为绕线式、刮片式等。另外，按滤纸折叠形式可以有水平折叠和纵向折叠，而且滤纸有直列折叠和人字型折叠。以上分类法反映了滤清器特点的一个侧面，对某一种具体的滤清器来说，其特点常常是几种分类的结合，如刮片式精滤器是边缘形表面过滤全流式粗滤器，毛毡滤芯滤清器是深度过滤分流式精滤器，但毛毡滤芯有时也可用作全流过滤，法国雪铁龙公司生产的滤清器取得人字型水平折叠滤芯的产品专利。4.滤芯种类微孔滤纸滤芯，用某种树脂浸渍过的特殊滤纸，经热固化处理后挺度和强度都大大提高，能经受一定压力的作用。由于纯粹的纸滤芯在使用过程中容易被油压挤压收缩，缩短使用寿命。为了克服这一缺点，在滤芯内壁加衬网或衬骨架，而且在滤纸表面轧出波形瓦楞，极大提高滤芯使用寿命。现在的滤清器滤芯一般是一次性的，堵塞后更换新的芯子。纸滤芯通常按装在主油道中作全流过滤，但也可以按装在并联于主油道的分流支路上作分流过滤。锯末滤芯。锯末滤芯又叫木屑滤芯，用红白松木板锯末作原料，经筛网分选，拌以纸浆模压成形，烘干脱水，锯末滤芯的原料品种单一，工艺操作简单，过滤细度好，这是它的优点。但是，由于滤芯结构密实，阻力较大，一次使用寿命较短，只能用于分流过滤。塑料滤芯，采用一定粘度耐热耐腐蚀的工程塑料，经模压烧结成为多孔性具有深度过滤作用的滤芯。这种滤芯可以按一定堆积保养后继续使用。金属网滤芯，用每英寸100200目的磷铜丝网或黄铜丝网作滤芯材料，滤芯形状有圆筒形和叠片形。金属网滤芯流量大，阻力小，作用可靠，易于清洗，常用作全流过滤。过滤细度视网孔规格而定。近年来由于化学工业的发展，现在已有用尼龙材料作支承滤网的骨架，用尼龙布代替金属网，这样的结构，节省了有色金属，有利于生产发展。绕线式滤芯，用钢带或黄铜带轧成，表面上每隔一定距离有一凸起的形状，凸起的高度004009毫米，把这种金属带绕在一个表面有沟槽的波纹筒上，上一条带的底面和下一条带的凸起面相接触，形成了许多间隙，这就是绕线缝隙式滤芯。刮片式滤芯，用薄钢带冲制成三种形状的钢片、滤片、间隔片、刮片。滤片的厚度为0.10.2毫米，间隔片和刮片的厚度为0.060.08毫米。由若干片滤片和间隔片交替叠放，组成滤芯。刮片固定在另一支柱上，每一刮片插在两个滤片之间，转动滤芯时，附着于滤芯边缘的污垢就被刮片刮掉，沉降在滤清器壳体底部，可通过排污螺塞放走，滤芯的转动，可以手动、足动，也可以机械传动。离心式滤清器。利用润滑系统本身的压力能，由通过喷咀的油产生一个反作用力矩，驱动转子转动，转子内的油在离心力作用下，分离出固态杂质，积聚在转子内壁上，转子中心部份的油变得清洁，从喷咀流回油底壳。这便是离心式滤清器的作用原理，若将转子中心部分的油直接引入主油道，就成为全流离心式滤清器，而把前述的结构称为分流离心式滤清器。5.滤清器的性能指标机油滤清器不但要具备排除有害杂质的能力，而且作为润滑系统中一个部件，应该与主机配套。我们规定了机油滤清器的一些性能指标来衡量。流量阻力特性，在额定的流量下滤清器前后产生的压差，也是压力损失值，它的数值越小表示滤清器通过性越好。额定流量一般这样取：如果用户提供机油泵设计流量或新机油泵实测流量，则滤清器流量可取机油泵流量值的5060%；也有用户向滤清器设计者提供内燃机主油道的设计流量。在这种情况下，滤清器的流量值应定在主油道设计流量的1.52.0倍。这是因为随着内燃机能的正常磨损，主油道流量会相应增大以维持正常机油压力。一般要求全流式滤清器在通过额定流量时的原始阻力不应大于0.025MPa。滤清器的流量阻力特性可在试验台上测定，其特性曲线如下图：原始滤清效率特性。滤清器必须能滤出一定尺寸一安数量的杂质粒子，杂质应采用相对密度为3.9的氧化铝试验灰，粒径分布如下图：（下转第437页）机油滤清器的分类和性能指标科技与创新-437-（上接第426页）我们定义对新滤芯测定的过滤效率，称为原始过滤效率，要求60%（在使用中由于滤芯表面上逐渐堆积起来杂质层，过滤效率愈来愈高，如下图。所以，滤芯在整个使用寿命期内的累积平均效率要大于原始效率，一般在70%80%）。测定原始滤清效率时，把含有一定数量一定尺寸AC灰的油料，以10%左右额定流量或大于45kPa压力下一次性通过滤清器，并多次冲洗后，分析过滤后油料中杂质含量，便可计算出原始过滤效率，不同粒径AC灰得出的结果不同。效率计算如下：=121100%式中：W1滤前试验液之中的杂质重量W2滤后试验液之中的杂质重量寿命特性，一个新滤芯从开始使用到堵塞，即滤芯前后压力差达到滤清器旁通阀开启压力的70%（一般开启压力为100kPa20kPa）。在堵塞寿命试验台上测定滤清器寿命时，需在试验油中匀速加入试验杂质，倍速地模拟滤芯实际使用条件下堵塞。在试验过程中，每隔20或30min记录滤清器前后压力差，当压力差达到70kPa时，试验终止，到这时为止的小时数（寿命时间）或已加入的试验杂质总量（容灰量），即作为评价滤清器寿命的指标，在寿命试验过程中，还可以定时测定滤清器的滤清效率，称为累积滤清效率，代表滤清器在堵塞过程中过滤效率的变化。累计效率比原始效率更全面地反映滤芯性能。在额定的流量下，滤清器的寿命如下图所示：理想的机油滤清器应该是匹配流量下，阻力小，过滤效率高，寿命长，而实际上各个指标是互相制约的，如流量越大时阻力便越大，过滤效率越高说明滤芯孔隙越小阻力越大，而使用寿命减短等缺点。徐忠伟：男，2000年毕业于浙江海洋学院，机械设计与制造专业，全日制本科。2004年至今，瑞安市质量技术监督检测院，滤清器（机油柴油汽油）和电机（雨刮电机暖风电机）主检。善于为学生创设与教材、与同学、与老师交流对话的情景，多留一些时间和机会给学生，让他们尽情地说，自由地辩，让情趣和智慧在对话交流的过程中闪光。在教学义务教育课程标准实验教科书一年级上册的“比一比（大小、重量）”一课时，我先神秘地从袋中掏出一红一绿两个球，学生观察后得出红的大、黄的小。教师问；“哪个重呢？”“红的重！红的重！”学生异口同声地喊道。“是吗？”我立即让几个学生来掂一掂，“错啦，红的轻！”教师因势利导：“小朋友们，大小是可以看出来的，轻重能看出来吗？”“不能！”师生达成了共识。这时我又拿出两个大小相当的球，对学生说：“你们知道这两个球哪个重哪个轻吗？”学生一时语塞，有的说红的重，有的说绿的重。“你能用什么办法知道这两个球谁重谁轻呢？”一石激起千层浪，学生的思维开始活跃起来。学生1说：“我们可以用手掂一掂就知道了。”学生2说：“我是用称来称的，妈妈每次买菜都要称的。”学生3说：“可以把球扔一扔，扔的远的那个球就轻，扔得近的那个球就重。”（当然，由于孩子年龄较小，无法考虑到一些特殊情况。）学生4说：“可以把两个球拍一拍，跳的高的那个球就是轻的，跳的矮的那个球就是重的。”学生5迫不及待地没等老师同意站起来就说：“那还不如直接听声音呢，把两个球一起往下丢，砰的声音响的就重，不太响的就轻。”学生6又说：“老师，我是用皮筋的，把两个球扣在皮茎一头，用手拽住另一头，皮茎拉得长的就重，拉得短的就轻。”几名学生的踊跃感染了全体学生。学生7着急地说：“我有一个好办法，就是把它们都放到水里，沉到水底的就重，漂在水上的就轻。”学生8接着说：“我们还可以拿一块布，小朋友用手拽住四个角，把球放在布上，漏下去多的就重，漏下去少的就轻。”学生9似乎受到学生8的启发：“老师，我把沙子弄平，把球放上去，洞深的那个球一定重，洞不深的就是轻的。”也许孩子们的回答有一定的局限性，但