轴承沟道超精油正压式集中过滤的应用

汪燮民

（浙江五洲新春集团股份有限公司，浙江新昌　312500）

　　摘　要：沟道超精是轴承制造过程中的关键工序，超精油的过滤状态会直接影响到沟道超精的Z终结果，采用正压集中过滤方法将有助于提高超精的效果。

　　关键词：轴承；超精油；集中过滤

　　超精加工是滚动轴承套圈沟道的Z终加工工序，加工后套圈沟道表面能否达到理想状态，将取决于如加工方法、油石、工件转速、油石摆动频率、油石压力等诸多因素，其中必须要注意到的还有超精油的使用和管理是否得当，在超精油的使用和管理中，除油品本身应具有良好的冷却、润滑、防锈、清洗等性能外，更在一定程度上要重视解决超精油的清洁度问题。超精油在重复使用的过程中必须达到与工件加工质量要求相匹配的过滤精度，否则留存和悬浮在超精油中的细微的油石、金属等粉末，会随超精油一起进入油石工作面与套圈沟道表面之间的加工区域，对加工后的沟道表面粗糙度、加工纹理等带来不良的影响。

　　目前采用集中供液过滤的，主要是无纺布负压过滤。这种过滤一是过滤机结构的原因，脏液容易混入净液中。二是无纺布本身虽能起到一定的过滤作用，但无法明确过滤精度（供应规格只有克重和尺寸），从无纺布的材料（有弹性）和结构（疏密不匀）等方面来看，也很难能保证需要的过滤精度，见图1。

图1 无纺布的横截面与表面

　　一、正压式集中过滤

　　1.正压式集中过滤的基本介绍

　　正压式过滤就是将脏液采用加压方式通过过滤网获得所要求的洁净度的一种过滤方式。

　　1.1正压式集中过滤流程

　　过滤流程见图2所示。

图2 正压式过滤机流程图

　　1.2正压过滤机工作原理简介

　　超精机使用后的脏液通过回流管道自流回脏液箱，由脏液泵将脏液用压力输入到过滤机封闭的过滤腔内，在压力作用下，脏液通过过滤网上预敷设的硅藻土滤层进入下箱体内并流入净液箱内，由净液泵通过供液管道将净液输出到工作点上。设备示意见图3。

图3 正压式过滤机外形图

　　1.3正压过滤机的循环过程

　　1.3.1在一个新的循环中，按下启动按钮，液压站启动，液压缸下压带动上箱体下降，使上箱体、滤网、衬网、下箱体之间形成一个密封的腔体。

　　1.3.2硅藻土助滤机将混有硅藻土的超精油打入上箱体内，在滤网上形成一层均匀的助滤层。

　　1.3.3助滤层形成后，脏液泵启动将脏液箱中脏液打入上箱体内，同时开始形成正压。脏液在压力作用下，经过硅藻土助滤层过滤后经滤网流入下箱体，经过下箱体的出液口流入净液箱中。

　　1.3.4随着过滤的持续进行，滤饼上的固形物（轴承套圈加工中主要是磨屑）逐渐增多，与硅藻土助滤层一起成为滤饼，上箱体内的压力随之缓慢增加。

　　1.3.5当上箱体内的压力达到系统设定值时，压力传感器发出信号，脏液泵停止供液。

　　1.3.6上箱体上进气口打开，压缩空气进入，上箱体内尚未过滤的残液在压缩空气作用下透过滤饼、滤网继续过滤，直至滤饼中的油分压干。

　　1.3.7进气口关闭，液压缸带动上箱体向上运动。

　　1.3.8排屑机构带动滤网运转，将滤网上的滤渣带出机外。滤渣由毛刷刮落，落入集屑箱中。

　　1.3.9同时用净油将刮落滤渣的滤网冲洗干净。冲洗后的油回入脏液箱。

　　1.3.10液压站重新启动，液压缸下压带动上箱体下降，使上箱体、滤网、衬网、下箱体再次形成一个密封的腔体。

　　重复上述动作，开始新的过滤循环，为系统源源不断提供洁净的超精油。

　　二、硅藻土助滤剂在超精油集中过滤中的应用

　　2.1硅藻土助滤简介

　　硅藻土助滤剂主要通过下列三种作用将脏液中的固体杂质粒子截留在硅藻土助滤层的表面及孔隙当中，以达到固液分离的目的。

　　2.1.1筛分作用

　　筛分作用是一种表面过滤作用，当流体流经硅藻土时，硅藻土之间的孔隙小于杂质粒子的粒径，这样杂质粒子不能通过而被截留下来。预涂层的表面可以当成一个筛面，将直径不小于（或略小于）硅藻土孔隙直径的固体粒子从悬浮液中“筛分”出来，起到表面过滤的作用。由于轴承沟道超精产生的磨屑是比较细微的，所以这个作用没有充分的反映出来。

　　2.1.2深度效应

　　深度效应是深层过滤的阻留作用。分离过程只发生在助滤层的“内部”，部分穿过滤饼（过滤开始后的助滤层）表面的比较小的杂质粒子，被硅藻土层内部而曲折的孔道和滤饼内部更细小的孔隙所阻留。这种截留与筛分作用在性质上都属于机械作用。

　　2.1.3吸附作用

　　吸附作用实际上也可以看成是动电吸引作用，它主要取决于固体粒子与硅藻土本身的表面性质。当那些硅藻土内部孔隙还小的颗粒碰撞在多孔硅藻土内部表面上时，被相反电荷所吸引，还有一种是粒子间的相互吸引形成链团而粘附在硅藻土上。这和2.1.2的深度效应在轴承超精油的主要过滤作用。

　　一般过滤中使用的滤网上的孔隙，很容易被脏液中的粒子堵塞而阻止液体通过，影响过滤过程的正常连续进行。

　　由于硅藻土助滤剂过滤方法是对杂质实施了机械截留和硅藻土的吸附的共同作用，滤网已经不再是参与过滤的主要构件，图4所示为滤网表层放大。因此，硅藻土助滤剂过滤改变了滤饼的结构，将表面过滤变为深层吸附过滤，产生较强的净化过滤作用。

图4 滤网表

　　硅藻土助滤剂助过滤有较高的过滤精度，截留精度可达0.1μm^[1]。这是由于硅藻土助滤剂有有独特的微孔结构和大的比表面积，而且硅藻土形成的滤饼还具有高度的渗透性和吸附性，预涂硅藻土助滤剂有以下几个作用：

　　1.防止杂质（尤其是易变形的粒子、胶状物等）阻塞滤网孔隙，延长滤网使用寿命；

　　2.提高小粒子截留率，获得高澄清度的滤液；

　　3.过滤周期结束时易于卸除滤饼和洗涤滤网；

　　4.能迅速得到澄清的滤液。

　　预涂硅藻土助滤过程见图5所示。自左至右分别为：在滤网上预图硅藻土助滤剂，开始过滤并形成滤饼，过滤结束用压缩空气吹干滤饼，滤网带动滤饼移动并用压缩空气吹落滤饼和吹净滤网。

图5 预涂、过滤、吹干、排渣过程

　　过滤与滤饼形成过程见图6所示。脏液在压力作用下流经助滤层，固形物被助滤层截留、阻留和吸附后，通过滤网变成净液，滤饼也同时形成。

图6 过滤与滤饼形成示意图

　　一个过滤循环结束后的滤饼表面和端面见图7所示。在这里并没有看到表面截留的固形物，但可以看到内部阻留和吸附在助滤层（硅藻土）中的黑色污物。过滤前的硅藻土状态（呈絮状部分）见图8。

图7 滤饼表面和横截面

图8 过滤前的硅藻土（絮状部分）

　　2.2硅藻土助滤剂的应用

　　在实际使用中，过滤精度一般靠自己在使用中不断地总结，才能得出适合于集中过滤系统的Z佳应用参数。

　　影响过滤精度的有滤饼的性能，而影响滤饼性能的是助滤剂的粒度，预备涂层的厚度，过滤压力等。它们的关系大致是：

　　硅藻土粒径大，透过率高，过滤精度低；

　　预涂层厚，透过率低，过滤精度高；

　　过滤压力大，透过率高（或低，当滤饼压实时），过滤精度低（或高，当滤饼孔隙变小时）。

　　另外，过滤网的平整程度，预备涂层的均匀等都是影响过滤精度的因素之一。

　　预涂层厚度以过滤过程中不溶性固形物不能穿透预涂层达到滤网表面为宜^[2]。

　　在预涂层过滤中，滤网精度一般可以比所需要的精度低^[3]。

　　控制预涂液中硅藻土的浓度和预涂流量可以保证硅藻土粒子得以架桥形成均匀的予涂层。

　　预备涂液浓度一般0.3~0.6%，流量可以在正常过滤流量的1.5倍左右。

　　预涂时压力一般为0.1Mpa左右。过滤机过滤压力：≤0.26Mpa。

　　过滤精度5μm及以下时，采用助滤剂粒径5μm。

　　过滤精度：≤5μm（取决于上述综合条件）。

　　硅藻土预涂使用量0.5～1kg/平方米。

　　三、其他

　　3.1建议采用二级过滤，在设备端设置过滤罐，主要防止管道中污垢、垃圾及接口处密封材老化脱落等的杂物。

　　3.2在过滤系统设计中，注意净液箱和脏液箱的大小，在正常运行中不允许脏液流入净液箱中。

　　3.3使用中应定期清除净液箱底积聚的污物，避免污物长期积聚、结合成大颗粒污物。

　　3.4在设备端定期检测超精油的清洁度，适时调整设备运行参数。

　　3.5不要过分提高过滤精度，以免造成不必要的浪费，以满足产品质量要求即可。

　　参考文献

　　[1]赵显日.硅藻土预涂层过滤技术[J].辽宁工学院学报，2003，23（1）：58-59.

　　[2]王月，都丽红，王士勇，吕待清.硅藻土助滤剂助过滤行为的研究[J].化工装备技术，2010，31（3）：23-25.

　　[3]尤兆玮，胡天舒.在过滤中的硅藻土助滤剂及应用[J].流体工学，1988，（1）：28-32.