Почему на морозе масло идет мимо даже нового фильтра? Меняй расход, температуру, площадь бумаги и засоренность, смотри на график перепада и на то, когда открывается перепускной клапан.
Внутри корпуса стоит гофрированный элемент: длинная полоса фильтрующей бумаги или стекловолокна, сложенная гармошкой, чтобы в небольшой стакан влезла большая площадь. Масло проходит сквозь нее снаружи внутрь и уходит через центральную трубу. Чем гуще масло, чем больше расход и чем больше грязи уже осело на бумаге, тем сильнее перепад давления. Чтобы забитый или холодный фильтр не оставил насос и подшипники без масла, рядом стоит перепускной клапан, а индикатор засоренности показывает, что перепад подошел к опасной границе. Какие частицы фильтр ловит, говорит его тонкость.
Перепад складывается из двух частей, которые ведут себя по-разному. Корпус почти не замечает вязкость, элемент растет прямо с ней. Числа под формулами из опыта.
Из чего складывается перепад?
Первое слагаемое: каналы и окна корпуса. Там масло резко поворачивает и завихряется, потери растут как квадрат расхода. Второе: сам элемент, там перепад растет прямо с расходом.
Почему элемент так боится холода?
Закон Дарси для пористого слоя. Масло просачивается сквозь бумагу медленно, течение ламинарное, и перепад прямо пропорционален вязкости. Масло в 100 раз гуще дает в 100 раз больший перепад.
Как понять, что фильтр подобран верно?
При рабочей вязкости и номинальном расходе чистый фильтр должен давать перепад заметно ниже настройки клапана. Остаток и есть запас на грязь. Без запаса фильтр будет большую часть времени «работать» на перепуске.
Гидравлическое масло HV 46 при 50 °C имеет вязкость около 30 мм²/с, при 0 °C около 400, при −30 °C несколько тысяч. Перепад на элементе растет во столько же раз. График справа: новый сливной фильтр экскаватора при номинальном расходе. Шкала давления логарифмическая.
Ниже примерно 10 °C кривая выше настройки клапана 2,5 бар: клапан открыт, и масло идет мимо элемента, хотя тот чистый. Поэтому зимой гидросистему прогревают на малых оборотах без нагрузки, а не сразу берут полный ковш.
По той же причине индикатор засоренности на холодную врет: он видит большой перепад и загорается, хотя элемент новый. Хорошие индикаторы имеют термоблокировку и не срабатывают, пока масло холоднее 20–30 °C. Смотреть индикатор надо на прогретой машине.
На морозе экскаватор сначала гоняют на малых оборотах, плавно двигая стрелой без нагрузки. Пока масло густое, сливной фильтр стоит на перепуске, и вся грязь из бака идет к поршневому насосу.
Аналог с той же резьбой и тем же «10 мкм» может иметь вдвое меньше бумаги. Перепад у него выше, запас до клапана меньше, и на перепуск он уходит намного раньше оригинала.
Клапан в моторном фильтре стоит, чтобы на холодном пуске вкладыши не остались без масла. Лучше несколько минут грязного масла, чем сухой подшипник коленвала.
Зазоры в форсунках Common Rail около 2 мкм, грязь их убивает. Поэтому у топливного фильтра тонкой очистки перепуска нет: забитый фильтр просто душит двигатель. Подробнее в теме 3.10 «Топливная система низкого давления».
Воздушный фильтр двигателя тоже оценивают по перепаду, только в килопаскалях разрежения. Желтый флажок индикатора на пыльном карьере срабатывает быстро. Об этом тема 3.9 «Система питания воздухом».
Он стоит под полным давлением системы и защищает распределитель и сервоклапаны. Клапан у него настроен выше, около 6 бар, а корпус толстостенный, на давление 300–400 бар.
Перепад на элементе строго пропорционален вязкости и расходу (закон Дарси), на корпусе строго пропорционален квадрату расхода и от вязкости не зависит; в жизни на холоде и в корпусе течение становится ламинарным, и его доля тоже растет. Вязкость считается по прямой Уббелоде–Вальтера по двум точкам, 40 и 100 °C, как в теме 9.7; ниже −20 °C реальное масло часто густеет быстрее. Клапан открывается при настройке и дальше пропускает поток пропорционально превышению перепада. Номинальные расходы, перепады чистых элементов, площади и настройки клапанов типовые для горной техники, для конкретной машины их берут из каталога фильтра. Рост сопротивления с засорением взят одной кривой для всех элементов. Топливо считается чистым от парафина: летнее топливо в мороз забивает фильтр кристаллами парафина намного быстрее.