一種新型的油液凈化裝置
——離心式油液凈化機(jī)

張帥鋒

（山東航天電子技術(shù)研究所，煙臺 264000）

目前，工業(yè)潤滑油廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備中，主要的功能是減少機(jī)械設(shè)備的摩擦，具有潤滑、防銹、密封和緩沖等作用。而含有雜質(zhì)的油液不僅嚴(yán)重影響了工業(yè)的生產(chǎn)效率[1]，還對設(shè)備的性能和零部件造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。

影響油液性能的主要因素包括水、氣體、油中的雜質(zhì)和油的污染程度。傳統(tǒng)的油液凈化方式主要在于濾芯的精度和更換頻率，對于油液的凈化效率較低，運(yùn)行成本較高[2-3]。為了提升油液的過濾效率，提高油液的純凈度，本文介紹一種新型的油液凈化裝置——離心式油液凈化機(jī)，它可以實(shí)現(xiàn)油液的在線旁路和離線凈化，有效提高油液的循環(huán)使用率，降低工業(yè)設(shè)備的故障率。

研究目的是：經(jīng)過過濾的油液，過濾精度達(dá)到NAS7級，水分含量符合GB/T260-1977《石油產(chǎn)品水分測定法》國家標(biāo)準(zhǔn)。

1 凈油機(jī)的工作原理及流程

1.1 工作原理

采用真空復(fù)合和高速離心技術(shù)的油液凈化機(jī)可以對油液中的雜質(zhì)起到很好的濾除作用[4-5]。根據(jù)物質(zhì)的比重不同，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓帶動(dòng)油液產(chǎn)生的離心力可以達(dá)到3000倍，加速了油液中有害雜質(zhì)的分離。而分離出的雜質(zhì)會(huì)附著在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，按時(shí)清洗即可。

在真空負(fù)壓作用下，油液中的溶解氣體，將會(huì)重新析出形成氣體，并通過排氣系統(tǒng)排出。在離心式油液凈化機(jī)轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)部，轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)形成了強(qiáng)大的負(fù)壓空間，油液中的水分在真空負(fù)壓的作用下氣化變成氣體。由于游離水與油液密度不同，水往轉(zhuǎn)子壁移動(dòng)，排出的水通過轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁流入納污盒中，并再次通過重疊的沉降層分離。

1.2 工作流程

該凈化機(jī)的工作流程如圖1所示。設(shè)備工作時(shí)首先運(yùn)行真空泵，系統(tǒng)中的空氣被抽取后，油箱變?yōu)樨?fù)壓區(qū)，利用大氣的壓差，油箱中進(jìn)入待凈化的油液。當(dāng)凈油器正常工作后，油液進(jìn)入且充滿轉(zhuǎn)鼓。通過三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓組合開始工作，在離心力的作用下油液中的雜質(zhì)與油液加速分離，并沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁。由于油液中物質(zhì)的比重不同分離，凈化后的油液回到油箱，雜質(zhì)和水等被分離進(jìn)入納污盒，納污盒內(nèi)通過水位探針探測污水高度，從而進(jìn)行自動(dòng)排水。為方便客戶監(jiān)測油液污染度等級，需要安裝在線檢測儀，將結(jié)果顯示在操控面板的顯示屏上。

2 設(shè)計(jì)計(jì)算

對于螺栓強(qiáng)度，人們可以按以下方法計(jì)算。

2.1 受傾覆力矩

沿螺栓軸向方向，有P1=0N；沿螺栓徑向方向，有P2=

圖1 工作流程

（40+4）×9.8=431.2N；傾覆力矩：M=P2×120=51744N·mm。受力最大的螺栓所受工作拉力為：

2.2 受旋轉(zhuǎn)力矩

電機(jī)轉(zhuǎn)矩為：

取短路系數(shù)KT=6，則：螺栓所受工作拉力F軸=0N，徑向力為：

方向沿電機(jī)半徑切向方向。

2.3 螺栓所受總的徑向力

螺栓所受工作軸向力F軸=185N，螺栓所受總的徑向力為：

2.4 預(yù)緊力F0

螺栓工作狀態(tài)下不產(chǎn)生滑移，因?yàn)椋?/p>

F0≥879.25≈880N；F0≥1.5F軸（合格）。

螺栓受的總拉力為：

（7）

力矩扳手?jǐn)Q緊力矩為：T扳手=K×F0×d≈2.7N·m。

2.5 確定螺栓等級

Q235的M12粗牙普通螺紋螺栓，其應(yīng)力截面積為：AS=84.3mm2；其螺栓小徑為：d1=10.106mm。許用應(yīng)力為：

選普通4.8級螺栓即可：屈服強(qiáng)度σb=400MPa；安全系數(shù)S=1.5；|σ|=267MPa（滿足要求）。

許用剪切應(yīng)力為：

屈服強(qiáng)度σs=320MPa；安全系數(shù)：S=1.5；|σ|=213MPa（滿足要求）。

3 測試

為了驗(yàn)證離心式油液凈化機(jī)的工作效果，人們對其進(jìn)行全面測試。設(shè)備外觀整潔干凈，多次開關(guān)單個(gè)設(shè)備的電源，能正常啟動(dòng)。設(shè)備指示燈正常，設(shè)備的氣路和油路未出現(xiàn)漏氣和漏油現(xiàn)象。使用顆粒度檢測儀對油樣進(jìn)行顆粒度分析，如表1所示。

表1 顆粒度測試

使用微量水分測定儀對油樣進(jìn)行水分分析，測試結(jié)果如表2所示。

表2 水分測試

離心油液凈化機(jī)經(jīng)過全面測試，各項(xiàng)性能和技術(shù)指標(biāo)均滿足技術(shù)要求。

4 結(jié)語

離心式油液凈化機(jī)采用真空離心復(fù)合技術(shù)，提高了油液凈化的效率。經(jīng)過對設(shè)備性能的全面測試，人們發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備符合相關(guān)技術(shù)要求，這為工業(yè)設(shè)備創(chuàng)造了優(yōu)良的運(yùn)行環(huán)境，大幅度提升工業(yè)設(shè)備的使用壽命。

[1]李越.液壓系統(tǒng)污染問題的探討[J].機(jī)床與液壓，2004，（1）：153-154．

[2]蔡文海，蔣永洲.高清潔度液壓油的凈化技術(shù)[J].液壓與氣動(dòng)，2000，（1）：39-40．

[3]楊樹軍，焦曉娟，鮑永，等.油液含氣量對液壓機(jī)械換段性能的影響[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2015，（14）：122-130.

[4]邵勇.過濾器性能測試系統(tǒng)研制[D].杭州：浙江大學(xué)，2012：11.

[5]陸敏.自卸式鐵屑甩油離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓特性研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2014：15.