液壓傳動濾芯試驗方法實際壽命評定Hydraulicfluidpower—Filterelementtestmethods—Servicelifeevaluation 前言 引言 范圍 規(guī)范性引用文件 術(shù)語和定義 總則 實際壽命與試驗壽命的關(guān)聯(lián)性 數(shù)學模型的建立與評 附錄A（規(guī)范性 濾芯工作參數(shù)的采集 附錄B（資料性 實際壽命評定案 參考文獻 GBGB/Z44946—GBGB/Z44946—液壓傳動濾芯試驗方法實際壽命評定范圍本文件描述了濾芯的實際壽命與試驗壽命的理論對應(yīng)關(guān)系。本文件適用于：—建立濾芯實際壽命與試驗壽命的數(shù)學模型—系統(tǒng)油液黏度、流量和固體顆粒污染度處于基本穩(wěn)定的狀態(tài)—獲取在用濾芯工作參數(shù)，結(jié)合實驗室數(shù)據(jù)進行實際壽命的評定規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T 液壓濾芯第1部分：結(jié)構(gòu)完整性驗證和初始冒泡點的確定GB/T 流體傳動系統(tǒng)及元件詞匯GB/T 液壓過濾器壓降流量特性的評定GB/T 液壓傳動過濾器評定濾芯過濾性能的多次通過方法GB/T 道路車輛用于濾清器評定的試驗粉塵第1部分：氧化硅試驗粉塵術(shù)語和定義GB/T17446界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件試驗壽命test濾芯按照GB/T18853進行多次通過試驗，在濾芯結(jié)構(gòu)完整性符合要求的情況下，從試驗開始至壓差升高到極限壓差的時間實際壽命service濾芯在特定的使用條件以及結(jié)構(gòu)完整性符合要求的情況下，從開始使用至壓差升高到極限壓差的累計使用時間。注：特定的使用條件指根據(jù)濾芯的常用工況與用戶協(xié)商確定的使用條件總則濾芯的實際壽命與試驗壽命之間存在函數(shù)關(guān)系，該關(guān)系能夠通過試驗驗證實際壽命與試驗壽命的關(guān)聯(lián)性實際壽命與壓差的關(guān)系對于實際液壓系統(tǒng)中的濾芯，在特定的使用條件下測量濾芯壓差。濾芯壓差Δp是濾芯使用時間T的函數(shù)，如公式（1）所示 注：T為濾芯使用時間，即濾芯的累計工作時間在正常使用條件下，濾芯隨著工作時間的不斷延長，壓差逐漸升高，當達到所允許的極限壓差時實際壽命終結(jié)。實際壽命與壓差的關(guān)系曲線p如圖1所示。圖 實際壽命/試驗壽命與壓差的關(guān)系示意圖試驗壽命與壓差的關(guān)系GB/T18853進行多次通過試驗，則被試濾芯壓差Δp是試驗時間t的函數(shù)，如公式（2）所示： 在正常試驗條件下，隨著試驗時間的不斷延長，被試濾芯壓差逐漸升高，當達到所允許的極限壓差時，被試濾芯的試驗壽命終結(jié)。試驗壽命與壓差的關(guān)系曲線p如圖1所示。使用時間與試驗時間的關(guān)系壓差相等的原則由于濾芯在實際工況下和實驗室條件下定義的極限壓差是相同的，其壽命終止條件具有唯一性，即通過公式（1）和公式（2）可得到等式（3）：?pi=f(Ti)=f 注：i,j分別表示壓差相等時使用時間和試驗時間對應(yīng)的時間點使用時間/試驗時間與壓差的關(guān)系曲線使用時間/試驗時間與壓差的關(guān)系曲線如圖2所示，其中曲線Ⅰ表示使用時間與壓差的關(guān)系，曲線Ⅱ表示試驗時間與壓差的關(guān)系，曲線Ⅲ由曲線Ⅰ與曲線Ⅱ擬合而成，由此建立使用時間與試驗時間的對應(yīng)關(guān)系。圖 使用時間(T)/試驗時間(t)與壓差的關(guān)系曲數(shù)學模型的建立與評定實際壽命的數(shù)學模型測試在用濾芯的壓差對于離線采集的在用濾芯，按照附錄AA.2.4測得的壓差值對于在線采集的在用濾芯，按照A.3測得的壓差值擬合實際壽命的數(shù)學模型根據(jù)實測在用濾芯不同使用時間Ti（i=1，2，3，…，n）對應(yīng)的壓差Δpi（i=1，2，3，…，n）進行擬合，擬合曲線如圖3中的曲線所示，當其為直線函數(shù)時對應(yīng)的數(shù)學模型如公式（4）所示；當其為對數(shù)函數(shù)時對應(yīng)的數(shù)學模型如公式（5）所示；當其為雙對數(shù)函數(shù)時對應(yīng)的數(shù)學模型如公式（6）所示。圖 濾芯壓差與實際工作時間擬合曲線圖式中 在用濾芯的壓差A(yù)、B擬合常數(shù)試驗壽命的數(shù)學模型測試未用濾芯的試驗壽命根據(jù)在用濾芯特定使用條件下的工作流量，按照GB/T18853的方法向試驗系統(tǒng)添加細顆粒試驗粉塵FTD（符合GB/T28957.1規(guī)定的A2試驗粉塵），測試隨機抽取的未用濾芯在壓差分別為Δpi（i=1，2，3，…，n）時的試驗壽命為tj（j=1，2，3，…，n）。擬合試驗壽命的數(shù)學模型根據(jù)實測未用濾芯在不同壓差Δpi（i=1，2，3，…，n）下的試驗壽命tj（j=1，2，3，…，n）進行擬合，擬合曲線如圖4中的曲線所示，當其為直線函數(shù)時對應(yīng)的數(shù)學模型如公式（7）所示；當其為對數(shù)函數(shù)時對應(yīng)的數(shù)學模型如公式（8）所示；當其為雙對數(shù)函數(shù)時對應(yīng)的數(shù)學模型如公式（9）所示。圖 濾芯壓差與試驗時間擬合曲線圖式中 未用濾芯的壓差

實際壽命評定方法直接評定法根據(jù)濾芯的極限壓差，按照公式（4）、公式（5）或公式（6）直接計算濾芯的實際壽命TL。評定案例見附錄B。間接評定法根據(jù)公式（7）、公式（8）或公式（9）計算濾芯在極限壓差條件下的試驗壽命tL，實際壽命TL按照公式（10）計算：T=K×q×(vt+√vt)×2(n?N?1)× 式中TL濾芯的實際壽命，單位為小時 1.7；當采用FTD試驗粉塵時，K取 實際工況下的油液流量 實際工況下濾芯進口的油液固體顆粒污染度等級（見GB/T ─實際工況下的油液黏度 濾芯的試驗壽命，單位為小時 試驗條件下的油液流量 試驗條件下濾芯進口的油液固體顆粒污染度等級（見GB/T ─試驗條件下的油液黏度注：nNGB/T140394μm（c）粒徑的固體顆粒污染度等級附錄（規(guī)范性）濾芯工作參數(shù)的采集概述濾芯實際壽命的評定以用戶實際使用數(shù)據(jù)和實驗室實測數(shù)據(jù)為依據(jù)，選擇典型并有重要用途的濾芯進行評定研究之前，做好相關(guān)的準備工作至關(guān)重要。實際使用中，用戶通過建立實時監(jiān)測系統(tǒng)，及時采集積累與濾芯有關(guān)的工作流量、壓差、系統(tǒng)油液固體顆粒污染度等數(shù)據(jù)，為濾芯實際壽命評定提供連貫、可靠的技術(shù)依據(jù)在用濾芯工作參數(shù)的離線采集濾芯的選擇選擇作為評定樣件的濾芯，應(yīng)遵循以下原則：a）濾芯產(chǎn)品為同一批次；濾芯產(chǎn)品已市場化選擇技術(shù)交流和更換濾芯比較便利的用戶濾芯的準備選擇確定備用的濾芯樣件，按以下步驟準備樣件數(shù)量不少于8件，編號分別為1#，2#，3#，…，全部按照GB/T14041.1實測初始冒泡點壓力且滿足技術(shù)要求；從滿足a）要求的樣件中隨機抽取一件，用于在實驗室條件下按要求實測其流量壓差特性；c）將樣件按規(guī)定的包裝要求封存?zhèn)溆谩Ｔ谟脼V芯采集機制根據(jù)預(yù)估的使用壽命分階段采集在用濾芯，宜按照以下程序進行濾芯的拆換和數(shù)據(jù)采集：a）可按預(yù)估使用壽命的20%時采集第1件在用濾芯；根據(jù)第1件在用濾芯壓差增值情況，可按預(yù)估使用壽命的30%～40%時采集第2件在用濾芯；c）根據(jù)第2件在用濾芯壓差增值情況，可按預(yù)估使用壽命的50%～60%時采集第3件在用濾芯；d）根據(jù)第3件在用濾芯壓差增值情況，可按預(yù)估使用壽命的70%～80%時采集第4件在用濾芯；e）根據(jù)第4件在用濾芯壓差增值情況，可按預(yù)估使用壽命的80%～90%時采集第5件在用濾芯；f）根據(jù)具體情況確定是否再用第6件或第7件進行采集工作參數(shù)的離線采集當溫度、流量、壓差以及濾芯進口處油液固體顆粒污染度等工作參數(shù)無法在線獲取時，宜采用離線采集機制獲取濾芯工作參數(shù)。對于離線采集的不同使用時間Ti（i=1，2，3，…，n）的在用濾芯，在實驗室中模擬其實際工況，按照T17486實測其壓差（=1，，3，…，）。換取濾芯的包裝、運輸及防護要求換取濾芯在包裝及運輸過程中注意以下防護要求。a）濾芯換取或轉(zhuǎn)運時應(yīng)輕拿輕放，避免外力沖擊。濾芯包裝時應(yīng)密封防水，并防止濾層表面捕捉到的污染物脫落，例如將在用濾芯瀝干油后，應(yīng)及時采用保鮮膜輕輕包裹，以保證其完好性濾芯儲存時宜直立放置于平坦地面，切勿堆積過高，避免其他物體壓放。d）濾芯運輸時應(yīng)固定好，避免因晃動造成濾芯損壞。在用濾芯工作參數(shù)的在線采集在特定的工作流量和溫度范圍內(nèi)，測量濾芯的壓差和進口油液固體顆粒污染度，在可行的情況下，宜對工作參數(shù)進行在線采集，以減小離線采集帶來的誤差。附錄（資料性）實際壽命評定案例直接評定法在線實測結(jié)果與擬合曲線采用新的液壓濾芯樣件（1#樣件）進行實際壽命的直接評定，在線實測條件如表B.1所示，系統(tǒng)油46號抗磨液壓油，工作流量、溫度、在用濾芯的進、出口油液固體顆粒污染度（GB/T14039）和累計的使用工作時間等數(shù)據(jù)均為在線實時檢測并記錄，濾芯的過濾比β5μm(c)≥100、β10μm(c)≥200?，F(xiàn)場在線實測獲得的部分數(shù)據(jù)如表B.2所示。B.11#樣件的實測條件類別信息與量值GB/T1403946流量極限壓差B.21#樣件在線采集數(shù)據(jù)序號采集時間進口溫度進口流量進口污染度出口污染度累計油液體積累計時間2021?01?162021?01?162021?01?162021?01?162021?01?162021?01?162021?01?162021?01?162021?01?162021?01?1622021?01?231162021?01?231162021?01?23116表 1#樣件在線采集數(shù)據(jù)（續(xù)序號采集時間進口溫度進口流量進口污染度出口污染度累計油液體積累計時間2021?01?231172021?01?231172021?01?231172021?01?231172021?01?231172021?01?23118B.211010組數(shù)據(jù)，系統(tǒng)剛啟動時油溫26.05相對較低，濾芯壓差23.99相對較高，隨著工作時間的延長，油溫逐漸升高、壓差緩慢下降，當工作到0.81h時油溫升到28.36℃、濾芯壓差穩(wěn)定在21.97kP，工作流量基本控制在45L/mn的水平。開啟測試系統(tǒng)，在流量不變時壓差偏高的現(xiàn)象是啟動油溫偏低造成的，當油溫升高穩(wěn)定后對壓差的影響取決于濾芯攔截污染物的數(shù)量。該現(xiàn)象記錄在圖B.1實時檢測的曲線中，每次啟動時由于油溫偏低引起壓差偏高，隨著工作時間延長，壓差回落到接近上次工作的水平再繼續(xù)緩慢升高，隨著啟動工作次數(shù)的遞增及累計使用時間的增長，濾芯攔截的污染物持續(xù)增多，壓差連續(xù)增大。序號51以前的數(shù)據(jù)為每次啟動工作壓差回穩(wěn)的記錄數(shù)據(jù)。在線采集數(shù)據(jù)經(jīng)處理后繪制曲線如圖B.1所示，將表B.2中的數(shù)據(jù)進行整理，并結(jié)合圖B.1將濾芯壓差與累計工作時間擬合成連續(xù)的曲線，如圖B.2所示圖 1#在線采集數(shù)據(jù)曲圖 1#擬合曲1#樣件在線實測建立的數(shù)學模型根據(jù)圖B.2擬合曲線建立的濾芯實際壽命TL與壓差Δp的數(shù)學模型如公式（B.1）所示，為雙對數(shù)R2=0.9832，說明擬合曲線與在線實測的曲線高度近似。TL=72.07×ln[ln(?p)]? 直接評定1#樣件的實際壽命基于相同工作條件，將不同的壓差代入公式（B.1），即可直接推算1#樣件對應(yīng)的實際使用壽命，不同壓差下的壽命實測值如表B.3所示，其壽命的評定值與在線實測壽命的相對偏差如表B.4所示。表 1#樣件在不同壓差下的壽命實測序號采集時間進口溫度進口流量進口油液固體顆粒污染度出口油液固體顆粒污染度累計油液體積累計時間2021?01?192021?01?192021?01?202021?01?222021?01?221072021?01?221082021?01?23116表 實際壽命直接評定結(jié)果的相對偏差濾芯壓差備注壽命實測值壽命評定值公式（B.1）相對偏差由表B.4可見，基于上述驗證數(shù)據(jù)，用在線實測結(jié)果擬合建立的模型直接評定的壽命，其相對偏差較小，最大不超過20%。間接評定法試驗壽命的測試與擬合曲線采用新的液壓濾芯樣件（2#樣件）參照GB/T18853用添加試驗粉塵的方法測試試驗壽命，測試條件如表B.5所示，油液溫度、流量參考在線實測相同條件分別控制在35℃±2℃45L/min，采用FTD試驗粉塵、5mg/L的上游基本重量污染度，設(shè)定極限壓差為200kPa，試驗油液為15號航空液壓油，油液溫度35條件下的油液黏度為15mm2/s。隨著粉塵添加量的增大所測得試驗壽命及壓差等數(shù)B.6所示。表 2#樣件的實驗室測試條類別信息與量值GB/T15表 2#樣件的實驗室測試條件（續(xù)類別信息與量值上游基本重量污染度流量極限壓差表 2#樣件的試驗壽命及壓序號試驗壽命進口油液固體顆粒污染度（GB/T14039）粉塵添加量B.6中的數(shù)據(jù)進行整理并擬合成連續(xù)的曲線，如圖B.3所示圖 2#實驗室擬合曲試驗壽命的數(shù)學模型根據(jù)圖B.3擬合曲線建立的試驗壽命tL與壓差Δp的數(shù)學模型如公式（B.2）所示，為雙對數(shù)函數(shù)，相關(guān)系數(shù)R2=0.9624，說明擬合曲線與實驗室檢測的曲線高度近似。從公式（B.1）和公式（B.2）中可知，兩者均為雙對數(shù)函數(shù)。tL=128.7×ln[ln(?p)]? 間接評定1#樣件的實際壽命 q=Q=45L/min，v=54mm2/s，v=15mm2/s代入公式（10）；2#樣件采用FTD試驗粉塵，取粉塵差異K=2.4；1#樣件在線實測與2#樣件實驗室測試的進口油液污染度對應(yīng)4μm(c)粒徑的等級差值n-N=4；則采用公式（B.2）和公式（10）間接評定1#