液壓過濾器是液壓系統(tǒng)中用以控制油液污染度的重要元件，它的作用是濾除油液中的固體顆粒污染物，使油液的污染度控制在關鍵液壓元件能夠耐受的限度以內，以保證液壓系統(tǒng)的工作可靠性和延長元件的壽命。一般，人們認為具有過濾裝置的液壓系統(tǒng)是安全的，其實不然，這往往也造成對液壓系統(tǒng)故障判斷的一個誤區(qū)，不能忽略過濾器本身質量對系統(tǒng)的影響。在液壓系統(tǒng)中正確地選擇污染控制元件以實現(xiàn)系統(tǒng)目標清潔度，可直接提高系統(tǒng)性能、延長元件和油液的壽命以及減少維修，并且能夠避免80%以上液壓系統(tǒng)的故障。
隨著工業(yè)自動化程度的提高，人們對作為其不可缺少的液壓系統(tǒng)污染控制元件—過濾器的性能要求——也越來越高。因此，國際標準化組織也不斷的推出新的產品技術標準和產品檢測標準，以滿足過濾器廠商生產制造需要和用戶使用需求。
1液壓過濾產品標準及現(xiàn)狀
液壓過濾產品主要有過濾器和濾芯。過濾器按安裝位置，過濾器可分為：吸油過濾器、回油過濾器、壓力管路過濾器。①吸油過濾器：安裝在吸油管路上的過濾器。②回油過濾器：安裝在油箱回油口和回油管路上的過濾器。③壓力管路過濾器：安裝在壓力管路上的過濾器。
濾芯按安裝位置，濾芯可分為：吸油濾芯、回油濾芯、壓力管路濾芯。①吸油濾芯：安裝在油箱內吸油口或吸油過濾器中的濾芯。②回油濾芯：安裝在油箱內回油口或回油過濾器中的濾芯。③壓力管路濾芯：安裝在壓力管路過濾器中的濾芯。
按選用濾材，濾芯可分為：無機纖維復合濾芯、紙質濾芯、金屬網濾芯。①無機纖維復合濾芯：過濾材料為無機纖維復合濾材。②紙質濾芯：過濾材料為植物纖維濾紙。③金屬網濾芯：過濾材料為金屬絲編織網。
目前，我國液壓過濾產品及其技術要求標準主要有3個。
自從20世紀80年代初以來，隨著液壓污染控制技術的引進，我國液壓過濾產品產量日益增大。近年來，由于過濾產品暴露的質量問題比較嚴重，特別是過濾元件，與工業(yè)發(fā)達國家產品相比差距很大，因而對過濾產品的技術要求問題就引起廣大用戶及生產廠的重視。
從表1可看出，我國在1996年由航空工業(yè)制訂出了一個行業(yè)標準HB5825-1996，也可能各生產廠有各自自己的企業(yè)標準，而我國對過濾器要求的國家標準GB／T20079-2006和GB／T20080-2006是在2006年才制訂出來。
1.1GB／T20079-2006《液壓過濾器技術條件》
GB／T20079-2006主要從技術要求、試驗要求、檢驗要求、標志、包裝、貯存等方面對過濾器作出要求：
(1)對過濾器主要從基本參數、材料、性能、設計制造幾方面提出技術要求，其中：
1)基本參數有：過濾精度，額定流量，公稱壓力，納污容量，發(fā)訊壓降，旁通閥開啟壓降，旁通閥密封性能，旁通閥關閉壓降，旁通閥壓降流量，過濾器初始壓降，過濾器壓降流量曲線。
2)性能上的要求有：低壓密封性，高壓密封性，壓力，壓降流量特性。
(2)試驗要求主要有12項試驗：過濾精度試驗、納垢容量試驗、發(fā)訊壓降試驗、旁通閥開啟壓降試驗、旁通閥關閉壓降試驗、旁通閥壓降流量試驗、過濾器初始壓降試驗、相容性試驗、過濾器低壓密封性試驗、過濾器高壓密封性試驗、過濾器壓力試驗、過濾器壓降流量特性試驗。
1.2GB／T20080-2006《液壓濾芯技術條件》
GB／T20080-2006主要從技術要求、試驗要求、檢驗要求、標志、包裝、貯存等幾個方面對濾芯作出要求：
(1)對濾芯是從基本參數、材料、性能、設計制造幾方面提出的技術要求，其中：
1)對液壓濾芯要求的基本參數有：過濾精度，納垢容量，濾芯額定流量，清潔濾芯壓降，極限濾芯壓降，旁通閥開啟壓降，旁通閥密封性能，旁通閥關閉壓降，旁通閥壓降流量，結構完整性。
2)性能上的要求有：濾芯結構強度：(軸向強度、壓扁強度)，壓降流量特性，流動疲勞特性。
(2)試驗要求
主要有11項試驗：過濾精度試驗、納垢容量試驗、壓降流量特性試驗、結構完整性試驗、結構強度試驗、流動疲勞特性試驗、相容性試驗、旁通閥開啟壓降試驗、旁通閥關閉壓降試驗、旁通閥壓降流量試驗、清潔濾芯壓降試驗。
1.3HB5825-1996《航空液壓過濾器通用技術條件》
該標準是針對航空液壓過濾器提出的一般技術要求、試驗方法和檢驗等規(guī)則，是1996年由航空工業(yè)提出的一個行業(yè)標準。從標準內容上看，該標準既是一個產品標準，又是一個試驗方法標準。由于航空系統(tǒng)的特殊性，該標準對航空液壓過濾器和濾芯同時作了規(guī)定，具有更嚴酷的技術要求和試驗方法。
(1)技術要求
技術要求從材料、表面處理、標記、設計和結構、可靠性、維修性、性能、環(huán)境要求等方面作了詳細規(guī)定。
其中，在性能上對濾芯有11項要求：結構完整性、最大孔徑、初始過濾比、平均過濾比、納污容量、相容性、冷啟動、流量疲勞循環(huán)、介質遷移、軸向強度、壓扁強度。
對過濾器有28項要求：外觀，旁通閥氣密性、開啟壓力、關閉壓力、壓降及壽命，自封裝置泄漏及壽命，壓差指示器指示壓差、工作溫度、壽命、壓力脈沖、機械沖擊，過濾器低壓密封性、高壓密封性、壓降、污染度、高溫壓力沖擊、極限壓力、凈重，環(huán)境要求有高溫、低溫、溫度沖擊、振動、沖擊、濕熱、鹽霧、霉菌。
(2)試驗方法
試驗方法是根據產品技術要求中的每一項性能要求相應制定出每一項的試驗程序及方法，共有39項試驗。
2液壓過濾產品檢驗標準及現(xiàn)狀
液壓過濾器應具有過濾效率高、壓力損失小和納污容量大等方面的特性，而這些性能需要通過一定的試驗方法來評定。
20世紀六七十年代，一些發(fā)達國家就提出了評定液壓過濾器性能的試驗方法，并制定出相應的國家或行業(yè)標準，后來逐步被國際標準化組織所采用而轉化為國際標準，廣泛的被世界各個國家液壓過濾產品試驗所采用。
2.1ISO2941和GB／T14041.3液壓濾芯抗破裂性檢驗方法
這個試驗的目的是評定濾芯結構耐壓差的能力。當液壓系統(tǒng)在低溫啟動或濾芯被污染物完全堵塞，以及流量發(fā)生沖擊時，在濾芯的兩端將產生很大的壓差，將會對濾芯的結構產生破壞，因此，須進行此項目的檢驗。
在試驗過程中，系統(tǒng)流量要保持在濾芯的額定流量，然后在系統(tǒng)中加入污染物，使濾芯兩端壓差逐漸增大，直至規(guī)定的耐破裂壓差值；取出濾芯，通過ISO2942濾芯結構完整性檢驗，則濾芯合格。
2.2ISO2942和GB／T14041.1液壓濾芯結構完整性檢驗方法
這個標準的試驗目的主要是檢驗濾芯在加工過程中的缺陷和儲運中可能造成的損壞，如濾芯介質破裂，端蓋粘結缺陷和裂縫等。
試驗方法是將清潔濾芯裝在試驗裝置上，浸入異丙醇液面下12.5mm處，向濾芯內通入給定壓力的壓縮空氣，繞軸線360°旋轉，濾芯表面應無連續(xù)明顯氣泡出現(xiàn)，即認為濾芯結構完整性合格。
2.3ISO2943和GB／T14041.2液壓濾芯材料與液體相容性檢驗方法
這個試驗是用以評定一定溫度的工作液體對濾芯材料的影響，濾芯材料是否發(fā)生變脆、發(fā)脹變軟和分解等性能變化。
在這個試驗中規(guī)定的試驗溫度要高出濾芯廠商規(guī)定的最高工作溫度15℃，但是要注意安全，不得超過工作液體的閃點。試驗72h后，必須通過ISO2941濾芯抗破裂性檢驗，才算合格。
2.4ISO3723和GB／T14041.4液壓濾芯額定軸向載荷檢驗方法
在使用中，濾芯端部液壓力和安裝施加力的作用，因而需要通過試驗檢驗在端向負荷下濾芯是否會發(fā)生永久性變形或損壞。
該試驗是在濾芯相容性試驗后進行，最后還需要通過ISO2941抗破裂性檢驗。
2.5ISO3724和GB／T17488液壓濾芯流動疲勞特性的驗證
過濾器在液壓系統(tǒng)中經常處于壓力和流量波動的作用下，因而濾芯材料容易產生疲勞而導致?lián)p壞和破裂。這種疲勞損壞一般發(fā)生在折疊式筒行濾芯的根部，受壓力和流量波動的影響，折疊根部反復彎曲而引起疲勞損壞。
該試驗是模擬濾芯在工作中發(fā)生的周期性壓差變化，檢驗過濾介質抗彎曲疲勞的能力。試驗中，保持最大壓差控制在濾芯極限壓差的10%以內，是試驗流量在零與最大值之間周期性循環(huán)變動，到規(guī)定的循環(huán)次數后，要求通過ISO2941濾芯抗破裂性檢驗，則濾芯合格。
2.6ISO11170液壓傳動-濾芯-檢驗性能特性的程序
濾芯是液壓過濾器的主要功能元件，其性能是通過一系列的試驗測得的，而該標準就規(guī)定了合理、有效地使用現(xiàn)有標準的試驗方法檢驗濾芯的性能特性的程序步驟，以及采用最少的濾芯、最少的試驗次數、最佳的排列組合完成8項全面反映濾芯結構性能、過濾性能的必做的試驗內容。
2.7ISO3968和GB／T17486液壓過濾器壓降流量特性的評定
油液流經過濾器時，由于過濾介質對油液的阻力而產生一定的壓力損失，因而在過濾器進出油口之間產生一定的壓差。根據流體力學原理，流體流經過濾介質時產生的壓力損失與通過的流量、流體的黏度、以及過濾介質的物理結構等因素有關。因此，為正確選取過濾器，使過濾器在液壓系統(tǒng)中額定流量下的阻力最小，就需對過濾器進行壓降流量特性的評定。
該試驗是模擬過濾器的實際使用狀態(tài)，在試驗介質黏度一定的前提下，試驗流量從零到額定流量的10%之間選取10個點進行壓差測量，從而找出最佳工作區(qū)域。
2.8ISO16889、ISO4572和GB／T18853、GJB
3820液壓傳動過濾器評定過濾性能的多次通過方法多次通過試驗系統(tǒng)的油液是循環(huán)的，試驗粉塵連續(xù)從上游加入試驗系統(tǒng)內，未被試驗過濾器濾除的試驗粉塵又回到試驗油箱內，在試驗系統(tǒng)內循環(huán)并多次通過過濾器，因而其上游污染物濃度是變化的。
多次通過試驗法模擬過濾器在液壓系統(tǒng)中的實際工作狀況，污染物不斷地從外界浸入并在內部產生，過濾器不斷濾除其中部分污染物，而未被濾除的部分在系統(tǒng)內循環(huán)并多次通過過濾器。因此，多次通過法比較接近過濾器的實際工況，而被國際標準化組織所采納。
多次通過試驗的內容包括：評定過濾器對不同顆粒尺寸的過濾比，壓差特性，以及納污容量。試驗時試驗系統(tǒng)的流量保持一定，連續(xù)向試驗油箱注入污染物，用壓差計監(jiān)測過濾器兩端的壓差，并同時從過濾器的上下游采取油樣，用在線液體自動顆粒計數器對油樣進行顆粒計數分析，統(tǒng)計出規(guī)定時間、規(guī)定壓差時的顆粒數量，計算出其過濾比、過濾精度、納污容量，評定出過濾器的過濾性能。
3過濾器試驗項目與標準應用的關系
為評定液壓過濾產品的性能及對產品質量進行控制，需要對過濾產品進行一系列的試驗，如圖1所示，參考新制定的國家標準GB／T20079和GB／T20080所要求的檢驗項目，相應選用的方法標準如表4所示。由于HB5825具有較為嚴酷的技術要求及檢驗條件，所以該標準主要用于航空液壓過濾產品。如果需要，其他行業(yè)也可參照執(zhí)行。
在這些檢驗標準中，有一部分標準是互相引用套用的。如結構完整性試驗(GB／T14041.1、ISO2942)在許多試驗方法中都要采用：在多次通過試驗(GB／T18853、GJB3820、ISO16889、ISO4572)前后、相容性試驗(GB／T14041.2、ISO2943)、流動疲勞試驗(GB／T17488、ISO3724)、結構強度試驗中的抗破裂試驗(GB／T14041.3、ISO2941)和端向負荷試驗(GB／T14041.4、ISO3723)?？梢娊Y構完整性試驗(GB／T14041.1、ISO2942)標準的重要性是最基本的檢驗項目。
為合理、有效的使用這些標準試驗方法檢驗濾芯的性能，ISO11170規(guī)定了濾芯檢驗的程序，如圖1所示。該標準在確定需要全面檢驗某一批濾芯性能特性的要求下，制定出最少需要選擇3個濾芯就可完成整個試驗程序。
因此，在對濾芯檢驗時，可以參考該程序方法。目前，該標準正在轉化為國標。
4國際、國內標準的發(fā)展
4.1國際標準的發(fā)展
隨著科技工業(yè)自動化程度的提高，液壓傳動技術在國際上得到了廣泛的應用，為了使液壓傳動系統(tǒng)工作的更加安全、可靠、高效，相應的關鍵性元器件—過濾產——品的技術要求及檢驗標準也不斷地推陳更新。2006年3月，國際標準化組織ISO／TC131／SC6N441在奧蘭多會議上討論了37項標準，其中有12項標準已確定今后有效期限，有6項為現(xiàn)行標準，有6項正在討論，其他的提案沒有通過或被刪除。標準起草進度表如表5所示。
4.2國內標準的發(fā)展
隨著近年來國內液壓污染控制和檢測技術的發(fā)展，以及檢測設備、儀器的不斷更新，在全國液壓氣動標準化技術委員會的組織下，廣泛推廣及制修訂了許多液壓污染控制標準，以及相關的過濾材料檢驗標準。
目前，現(xiàn)行的國內液壓污染標準共20項，其中國家標準17項(15項采用ISO標準)；行業(yè)標準3項。正在修訂的6項標準，國標4項，行標2項。有4項計劃采標，其中國標GB／T14041.3-1993《液壓濾芯抗破裂性檢驗方法》已有修訂計劃，因其采用的ISO標準ISO2941正在修訂中，所以還沒實施。擬制定的行業(yè)標準《液壓濾芯濾材驗收規(guī)范》，已于2006年11月底完成計劃申報，計劃2007年啟動。國內標準的發(fā)展與采標情況如表6所示。
5小結
在一個液壓系統(tǒng)中，過濾器是保證系統(tǒng)凈化、提高系統(tǒng)工作的可靠性、延長設備使用壽命的關鍵組成部分。而如何正確的設計、選擇液壓系統(tǒng)過濾器，就需要根據其實際工作狀態(tài)如安裝位置、作用類型，采用合適的產品技術標準設計制造出恰當的過濾產品，滿足系統(tǒng)要求。在完成設計制造、進行產品檢驗的過程中，還需要根據不同的產品類型選擇相應的合適的試驗標準，以全面、合理的評價其的性能指標。
因此，為了促進我國過濾產品技術發(fā)展，需要不斷的汲取國際上先進的科學技術，參照國際標準，取人之長、補己之短，編制出適合我國國情的、具有科學性、先進性、可操作性的產品技術標準和檢驗標準，以達到既提高我國過濾產品質量，又能夠與國際上過濾產品技術指標接軌的目的。限位報警裝置。
1.3功能試驗
由于首次嘗試采用泵送液壓油的方式來直接驅動水銀移動，所以有必要對水銀和液壓油的相容性進行研究，以確認兩者可以很好地分隔開來；另外，為確保系統(tǒng)運行的安全性，有必要對水銀是否會泵送過頭而進入油路系統(tǒng)進行實際考核。
靜態(tài)相容性試驗結果表明：液壓油和水銀能很好地分離開來，水銀比重大在下面，液壓油比重小在上面。
動態(tài)安全性試驗結果表明：當所有水銀都在一個罐子里時，繼續(xù)泵送液壓油，液壓油將穿過水銀往上冒，往上冒的液壓油不帶有水銀珠子，水銀不會混入到油路系統(tǒng)中去，系統(tǒng)安全性沒有問題。泵送停止后，靜止約2h，水銀液位能保持得住，證明機器人的縱傾姿態(tài)調整好后可以穩(wěn)定得住。
通過以上試驗，證實了液壓油泵送水銀式縱傾調節(jié)系統(tǒng)的可行性和安全性，該系統(tǒng)可滿足水下機器人姿態(tài)調整的需要，系統(tǒng)綜合性能滿足要求。
2小結與展望
本課題開展了液壓油泵送水銀式縱傾調節(jié)系統(tǒng)的設計和研究，并進行了靜態(tài)相容性試驗和動態(tài)安全性試驗。研究結果表明：利用液壓油泵送水銀的姿態(tài)調節(jié)系統(tǒng)完全是可行的；根據配置的水銀重量合適設計水銀罐容積，系統(tǒng)安全性也是可以保證的。
事實上，無論是液壓油系統(tǒng)還是水銀系統(tǒng)，水下使用時均不能保證它與海水完全隔絕，絕對的零泄漏是不存在的。同時，液態(tài)水銀很難密封，且又有劇毒，水銀的泄漏會造成對環(huán)境的污染和對人體的傷害。為了消除這種不良影響，人們已在開展直接以大流量的海水液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)水下機器人姿態(tài)調整方面的研究開發(fā)工作。但是，隨著工作深度增加對海水泵壓力要求的提高，要保證海水泵的大流量目前還是相當困難的課題。
據可靠消息，目前國內海水泵成熟技術已達到14MPa，100L／min。美國正在研制的＂NewAlvin＂號6500m深海載人潛水器上將采用海水液壓系統(tǒng)實現(xiàn)大幅度的浮力及姿態(tài)調節(jié)。
目前我國材料學科發(fā)展非常迅速，各種新型工程材料(如工程陶瓷、高分子材料和耐蝕合金等)不斷涌現(xiàn)，精密加工技術日益進步以及海水液壓技術日趨成熟，海水液壓系統(tǒng)會在將來的水下機器人上得到越來越廣泛的應用。
