第五章_油樣分析

1、 第五章 油樣分析 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 光譜分析 第三節(jié) 鐵譜分析 油樣分析技術(shù)油樣分析技術(shù)是借助對機(jī)械系統(tǒng)有是借助對機(jī)械系統(tǒng)有代表性油樣代表性油樣的分析的分析 來實(shí)現(xiàn)來實(shí)現(xiàn)機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的，它是近十幾年迅速發(fā)的，它是近十幾年迅速發(fā) 展起來的用于機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的新技術(shù)，尤其展起來的用于機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的新技術(shù)，尤其在發(fā)動機(jī)、在發(fā)動機(jī)、 齒輪傳動、軸承系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)齒輪傳動、軸承系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等方面，該技術(shù)取得了顯等方面，該技術(shù)取得了顯 著的效益，獲得了廣泛的應(yīng)用。著的效益，獲得了廣泛的應(yīng)用。 在設(shè)備中廣泛存在著在設(shè)備中廣泛存在著兩類工作油兩類工作油：液壓油和潤

2、滑油。液壓油和潤滑油。 通過對工作油液通過對工作油液(脂脂)的的合理采樣合理采樣，并進(jìn)行必要的分析，并進(jìn)行必要的分析 處理后，就能取得關(guān)于該處理后，就能取得關(guān)于該機(jī)械設(shè)備各摩擦副的磨損狀況機(jī)械設(shè)備各摩擦副的磨損狀況： 包括包括磨損部位、磨損機(jī)理以及磨損程度磨損部位、磨損機(jī)理以及磨損程度等方面的信息，從等方面的信息，從 而對設(shè)備所處工況作出準(zhǔn)確的判斷。而對設(shè)備所處工況作出準(zhǔn)確的判斷。 殼牌石油公司殼牌石油公司對機(jī)械故障作了分類統(tǒng)計(jì)：對機(jī)械故障作了分類統(tǒng)計(jì)：柴油機(jī)柴油機(jī)中中， 30%的故障的故障是由于是由于污染造成污染造成的，的，其中其中50%是由于磨損造成是由于磨損造成 的。對于的。對于齒輪齒輪

3、來說，來說，75%的故障是由于潤滑不當(dāng)?shù)墓收鲜怯捎跐櫥划?dāng)、外來污、外來污 染、腐蝕、軸承失效、維修不足和連續(xù)或短暫的超負(fù)荷運(yùn)染、腐蝕、軸承失效、維修不足和連續(xù)或短暫的超負(fù)荷運(yùn) 轉(zhuǎn)造成的；轉(zhuǎn)造成的；其中其中51%的故障是與磨損有關(guān)的故障是與磨損有關(guān)，49%的故障是的故障是 與過載有關(guān)。對于與過載有關(guān)。對于滾動軸承滾動軸承來說，來說，40%的故障是由于潤滑的故障是由于潤滑 不當(dāng)造成不當(dāng)造成的，其中有的，其中有10%的故障是在軸承正常疲勞壽命期的故障是在軸承正常疲勞壽命期 內(nèi)發(fā)生的。內(nèi)發(fā)生的。 目前在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家中，目前在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家中，油液分析技術(shù)油液分析技術(shù)正在或已經(jīng)正在或已經(jīng) 成為機(jī)械設(shè)

4、備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷的不可缺少的方法之一，成為機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷的不可缺少的方法之一， 占有重要的地位。占有重要的地位。 機(jī)械在運(yùn)行過程中，其機(jī)械在運(yùn)行過程中，其磨損產(chǎn)物磨損產(chǎn)物(磨損微粒磨損微粒)都要都要進(jìn)入潤進(jìn)入潤 滑油滑油中。研究表明，磨損微粒帶有許多有關(guān)零件磨損狀況的中。研究表明，磨損微粒帶有許多有關(guān)零件磨損狀況的 信息。信息。不同磨損時期不同磨損時期(磨合磨損期、正常磨損期、劇烈磨損磨合磨損期、正常磨損期、劇烈磨損 期期)的磨損微粒在尺寸、數(shù)量、分布等方面存在較明顯的區(qū)的磨損微粒在尺寸、數(shù)量、分布等方面存在較明顯的區(qū) 別；別；不同磨損機(jī)理不同磨損機(jī)理(磨料磨損、粘著磨損、疲勞

5、磨損、腐蝕磨料磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕 1、油樣分析的含義油樣分析的含義 磨損等磨損等)作用下產(chǎn)生的磨損作用下產(chǎn)生的磨損 微粒，在形貌、大小等方微粒，在形貌、大小等方 面存在較顯著的差別；面存在較顯著的差別；不不 同材料同材料制成的磨損零件，制成的磨損零件， 磨損微粒的化學(xué)成分也不磨損微粒的化學(xué)成分也不 相同。相同。 通過對磨損微粒進(jìn)行通過對磨損微粒進(jìn)行尺寸、濃度、形貌、分布和成尺寸、濃度、形貌、分布和成 分分等參數(shù)的等參數(shù)的定性定性與與定量定量分析分析，便可在不停機(jī)、不拆卸條，便可在不停機(jī)、不拆卸條 件下診斷出機(jī)械設(shè)備的磨損狀況（磨損部位、磨損機(jī)理、件下診斷出機(jī)械設(shè)備的磨損狀況（磨損部

6、位、磨損機(jī)理、 磨損程度等）。磨損程度等）。 油樣分析的對象油樣分析的對象可以是可以是新油新油也可以是也可以是在用油在用油或用過或用過 的的舊油舊油，從，從現(xiàn)代診斷技術(shù)的觀點(diǎn)出發(fā)現(xiàn)代診斷技術(shù)的觀點(diǎn)出發(fā)則主要是對則主要是對在用油在用油 的分析，其的分析，其目的目的首先是首先是判斷油液本身是否合乎使用要求判斷油液本身是否合乎使用要求， 預(yù)測出磨損的發(fā)展趨勢預(yù)測出磨損的發(fā)展趨勢，從而確定合理的換油時間從而確定合理的換油時間，更，更 重要的是通過油液帶來的種種信息判斷機(jī)器的工作狀態(tài)重要的是通過油液帶來的種種信息判斷機(jī)器的工作狀態(tài) 是否正常。是否正常。 1、油樣分析的含義油樣分析的含義 2、油樣分析技術(shù)

7、、油樣分析技術(shù) 油樣分析技術(shù)的內(nèi)容非常廣泛，包括油樣分析技術(shù)的內(nèi)容非常廣泛，包括油品理化性能指標(biāo)油品理化性能指標(biāo) 化驗(yàn)化驗(yàn)、油樣污染度評定油樣污染度評定 (以顆粒計(jì)數(shù)為代表以顆粒計(jì)數(shù)為代表)、以及油樣、以及油樣鐵譜鐵譜 和和光譜光譜分析技術(shù)等。分析技術(shù)等。 在機(jī)械故障診斷這個特定的技術(shù)領(lǐng)域中，油樣分析技術(shù)在機(jī)械故障診斷這個特定的技術(shù)領(lǐng)域中，油樣分析技術(shù) 通常是指油樣的通常是指油樣的鐵譜分析技術(shù)鐵譜分析技術(shù)和和光譜分析技術(shù)光譜分析技術(shù)，有時也包含，有時也包含 磁塞技術(shù)。磁塞技術(shù)。 它們的它們的共性共性是都可是都可 用作用作鐵磁性物質(zhì)顆粒鐵磁性物質(zhì)顆粒 (光譜分析不僅限于鐵光譜分析不僅限于鐵 磁性

8、物質(zhì)磁性物質(zhì))的收集和分的收集和分 析析，但各有不同的尺寸，但各有不同的尺寸 敏感范圍。敏感范圍。 光譜光譜：10m、鐵譜鐵譜：1100m、 磁塞磁塞：1001000m 常采用的三種油樣分析技術(shù)的機(jī)理、分析內(nèi)容及使用常采用的三種油樣分析技術(shù)的機(jī)理、分析內(nèi)容及使用 的儀器見的儀器見表表5-2。油樣分析技術(shù)及儀器。油樣分析技術(shù)及儀器 3、油樣分析技術(shù)的應(yīng)用、油樣分析技術(shù)的應(yīng)用 4、油樣分析、油樣分析工作步驟工作步驟 采樣、檢測、診斷、預(yù)測和處理采樣、檢測、診斷、預(yù)測和處理五個步驟。五個步驟。 油樣必須具有油樣必須具有代表性代表性，能夠反映當(dāng)前機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)。能夠反映當(dāng)前機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)。 由于油液中

9、的各種組分、磨損顆粒及污染雜質(zhì)在整個由于油液中的各種組分、磨損顆粒及污染雜質(zhì)在整個 系統(tǒng)的油液中的分布是不均勻的，它們以不連續(xù)的分散相系統(tǒng)的油液中的分布是不均勻的，它們以不連續(xù)的分散相 存在，特別是潤滑油中的磨損顆粒，它的濃度和尺寸分布存在，特別是潤滑油中的磨損顆粒，它的濃度和尺寸分布 是隨機(jī)器的運(yùn)行工況及其它多方面的影響而變化的，這就是隨機(jī)器的運(yùn)行工況及其它多方面的影響而變化的，這就 給取出具有代表性的油樣帶來了困難。給取出具有代表性的油樣帶來了困難。 在機(jī)器的潤滑系統(tǒng)中，最在機(jī)器的潤滑系統(tǒng)中，最 常用的兩個取樣點(diǎn)是潤滑常用的兩個取樣點(diǎn)是潤滑 油油油箱油箱和和回油管回油管處，回油處，回油 管

10、取樣比在油箱中取樣有管取樣比在油箱中取樣有 較大的優(yōu)越性較大的優(yōu)越性 。 原子是由原子核和電子組成，每個電子都處在一定的能原子是由原子核和電子組成，每個電子都處在一定的能 級上，具有一定的能量，正常狀態(tài)下，原子處在穩(wěn)定狀態(tài)，級上，具有一定的能量，正常狀態(tài)下，原子處在穩(wěn)定狀態(tài)， 它的能量最低，這種狀態(tài)稱它的能量最低，這種狀態(tài)稱基態(tài)基態(tài)。當(dāng)物質(zhì)受到外界能量當(dāng)物質(zhì)受到外界能量(電電 能、熱能或光能能、熱能或光能)的作用時，核外電子就躍遷到高能級的作用時，核外電子就躍遷到高能級，處，處 于高能態(tài)于高能態(tài)(激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài))電子是不穩(wěn)定的，激發(fā)態(tài)原子可存在的時電子是不穩(wěn)定的，激發(fā)態(tài)原子可存在的時 間約間約

11、10-8秒，它從高能態(tài)躍遷到基態(tài)，或較低能態(tài)時，把秒，它從高能態(tài)躍遷到基態(tài)，或較低能態(tài)時，把多多 余的能量余的能量以光的形式以光的形式釋放出來釋放出來，原子能級躍遷圖見圖，原子能級躍遷圖見圖5-1。 因?yàn)槊恳环N元素的基態(tài)是不因?yàn)槊恳环N元素的基態(tài)是不 相同的，激發(fā)態(tài)也是不一樣相同的，激發(fā)態(tài)也是不一樣 的，所以發(fā)射的光子是不一的，所以發(fā)射的光子是不一 致的，也就是波長不相同致的，也就是波長不相同。 通過光譜分析，就能檢測出油樣中所含金屬元素的通過光譜分析，就能檢測出油樣中所含金屬元素的種類種類 及其及其濃度，濃度，以此推斷產(chǎn)生這些元素的磨損發(fā)生以此推斷產(chǎn)生這些元素的磨損發(fā)生部位部位及其及其嚴(yán)重嚴(yán)重

12、 程度程度，并依此對相應(yīng)零部件的工況作出判斷。，并依此對相應(yīng)零部件的工況作出判斷。 依據(jù)依據(jù)波長波長可以可以決定元素類型決定元素類型，這就是光譜的，這就是光譜的定性分析定性分析。 另一方面另一方面譜線的強(qiáng)度譜線的強(qiáng)度是由發(fā)射該譜線的光子數(shù)目來決定的，是由發(fā)射該譜線的光子數(shù)目來決定的， 光子數(shù)目多則強(qiáng)度大，反之則弱。光子的數(shù)目由處于基態(tài)的光子數(shù)目多則強(qiáng)度大，反之則弱。光子的數(shù)目由處于基態(tài)的 原子數(shù)目所決定，而基態(tài)原子數(shù)目又取決于某元素含量多少，原子數(shù)目所決定，而基態(tài)原子數(shù)目又取決于某元素含量多少， 這樣，這樣，根據(jù)根據(jù)譜線強(qiáng)度譜線強(qiáng)度就可以得到某元素的含量就可以得到某元素的含量，光譜的光譜的定量

13、定量 分析分析。 油樣光譜分析油樣光譜分析，是，是利用原子的發(fā)射與吸收光譜進(jìn)行物質(zhì)利用原子的發(fā)射與吸收光譜進(jìn)行物質(zhì) 的化學(xué)組成及含量的分析的化學(xué)組成及含量的分析。是根據(jù)各原子都有自己特定的譜是根據(jù)各原子都有自己特定的譜 線進(jìn)行的。線進(jìn)行的。 油樣光譜分析包括油樣光譜分析包括原子吸收式光譜分析原子吸收式光譜分析和和原子發(fā)原子發(fā) 射式光譜分析射式光譜分析兩大類。兩大類。 油樣光譜分析的油樣光譜分析的特點(diǎn)特點(diǎn) 1、檢出限低，靈敏度高、檢出限低，靈敏度高?；鹧嬖游辗ǖ臋z出限可達(dá)。火焰原子吸收法的檢出限可達(dá) 10-9級。級。 2、準(zhǔn)確度高。、準(zhǔn)確度高。火焰原子吸收法測定中等和高含量元素的火焰原子吸收

14、法測定中等和高含量元素的 相對標(biāo)準(zhǔn)差可達(dá)相對標(biāo)準(zhǔn)差可達(dá)1%，石墨爐原子吸收法的準(zhǔn)確度一般，石墨爐原子吸收法的準(zhǔn)確度一般 約為約為3%5%。 3、分析速度快。、分析速度快。例如用例如用PE5000型自動原子吸收光譜儀型自動原子吸收光譜儀 在在35min內(nèi)能連續(xù)的測定內(nèi)能連續(xù)的測定50個試樣中的個試樣中的6種元素。種元素。 4、試樣用量小。、試樣用量小。無火焰原子吸收光譜法分析僅需試樣溶無火焰原子吸收光譜法分析僅需試樣溶 液液5100L或或5100mg。 5、應(yīng)用范圍廣。、應(yīng)用范圍廣?？蓽y定的元素可測定的元素達(dá)達(dá)70多種多種，不僅可以測定，不僅可以測定 金屬元素，也可以用間接原子吸收法測定非金屬和

15、有金屬元素，也可以用間接原子吸收法測定非金屬和有 機(jī)化合物。機(jī)化合物。 6、儀器操作較簡便。、儀器操作較簡便。 1、多元素同時測定尚有困難多元素同時測定尚有困難，只有，只有原子發(fā)射光譜可原子發(fā)射光譜可 同時進(jìn)行多元素測定；同時進(jìn)行多元素測定； 2、有相當(dāng)一些元素的測定靈敏度還不能令人滿意；、有相當(dāng)一些元素的測定靈敏度還不能令人滿意； 3、對復(fù)雜試樣，干擾還比較嚴(yán)重。、對復(fù)雜試樣，干擾還比較嚴(yán)重。 原子光譜法的原子光譜法的不足之處不足之處： Atomic Emission Spectroscopy(Spectrometry) ，AES 分析步驟：分析步驟： 根據(jù)待測物質(zhì)的根據(jù)待測物質(zhì)的原子或離子

16、原子或離子受激發(fā)后所發(fā)射特征光譜受激發(fā)后所發(fā)射特征光譜 的的波長及其強(qiáng)度波長及其強(qiáng)度來測定物質(zhì)中元素組成（來測定物質(zhì)中元素組成（定性定性）和含量）和含量 （定量定量）的分析方法。）的分析方法。 原子發(fā)射光譜分析儀器的主要作用是原子發(fā)射光譜分析儀器的主要作用是把不同波長的輻把不同波長的輻 射按波長順序進(jìn)行空間排列，獲得光譜射按波長順序進(jìn)行空間排列，獲得光譜。在現(xiàn)代發(fā)射光譜在現(xiàn)代發(fā)射光譜 分析中常用的光譜儀有分析中常用的光譜儀有棱鏡攝譜儀、光柵攝譜儀和光電直棱鏡攝譜儀、光柵攝譜儀和光電直 讀攝譜儀讀攝譜儀。特點(diǎn)：。特點(diǎn)：可對多種元素進(jìn)行定性和定量分析，可對多種元素進(jìn)行定性和定量分析，有有 些儀器可

17、同時測定些儀器可同時測定20多種元素。多種元素。 圖圖5-2是美國是美國Baird公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的FAS-2C型直讀式發(fā)射光譜儀型直讀式發(fā)射光譜儀 的原理圖。的原理圖。 光電直讀光譜儀光電直讀光譜儀工作原理工作原理： 電極產(chǎn)生的電火花作為電極產(chǎn)生的電火花作為光源光源，激發(fā)激發(fā)油中油中金屬元素輻射金屬元素輻射 發(fā)光發(fā)光，將輻射出的線光譜通過出射狹縫引出，由，將輻射出的線光譜通過出射狹縫引出，由光電倍增光電倍增 管將其轉(zhuǎn)變成為電能管將其轉(zhuǎn)變成為電能，向積分電容器充電，通過，向積分電容器充電，通過測量輸出測量輸出 電壓電壓達(dá)到達(dá)到檢測油樣內(nèi)金屬含量濃度檢測油樣內(nèi)金屬含量濃度的目的。的目的。 光電

18、直讀光譜儀光電直讀光譜儀 原子吸收光譜是原子吸收光譜是根據(jù)根據(jù)氣態(tài)氣態(tài)原子對輻射能的吸收程度確定原子對輻射能的吸收程度確定 樣品中分析物的濃度樣品中分析物的濃度。 是基于是基于原子對光的原子對光的吸收吸收現(xiàn)象現(xiàn)象。 強(qiáng)度強(qiáng)度與被測元素濃度成與被測元素濃度成 反比，反比，通過分光器將其通過分光器將其 它發(fā)射線譜分離，檢測它發(fā)射線譜分離，檢測 系統(tǒng)測量特征譜線減弱系統(tǒng)測量特征譜線減弱 后的光強(qiáng)度。根據(jù)光吸后的光強(qiáng)度。根據(jù)光吸 收定律可求待測元素的收定律可求待測元素的 含量含量和濃度。和濃度。 工作原理工作原理：通過火焰、石墨爐等將：通過火焰、石墨爐等將待測元素待測元素在高溫或是化學(xué)在高溫或是化學(xué)

19、反應(yīng)作用下反應(yīng)作用下變成原子蒸氣變成原子蒸氣，由光源燈輻射出待測元索的特征由光源燈輻射出待測元索的特征 光，在通過待測元素的原子蒸氣時發(fā)生光譜吸收。光，在通過待測元素的原子蒸氣時發(fā)生光譜吸收。透射光的透射光的 光源光源(發(fā)射特征譜線發(fā)射特征譜線)原子化器原子化器(試樣轉(zhuǎn)化為原子蒸氣試樣轉(zhuǎn)化為原子蒸氣)分分 光系統(tǒng)光系統(tǒng)(分離特征譜線分離特征譜線)檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)(信號轉(zhuǎn)換、放大信號轉(zhuǎn)換、放大)顯示顯示 (吸光度，根據(jù)吸光度可在標(biāo)準(zhǔn)譜中查出金屬元素濃度吸光度，根據(jù)吸光度可在標(biāo)準(zhǔn)譜中查出金屬元素濃度) 分析流程分析流程 1、靈敏度高，檢出限低。、靈敏度高，檢出限低。 2、分析精度高，功能強(qiáng)。、分析

20、精度高，功能強(qiáng)。 3、選擇性好。、選擇性好。 4、操作簡便，分析速度快。、操作簡便，分析速度快。 5、適用范圍廣。、適用范圍廣。 6、分析不同元素，必須使用、分析不同元素，必須使用 不同元素?zé)?。不同元素?zé)簟?7、對于復(fù)雜樣品需要進(jìn)行化、對于復(fù)雜樣品需要進(jìn)行化 學(xué)預(yù)處理。學(xué)預(yù)處理。 原子吸收光譜法原子吸收光譜法特點(diǎn)特點(diǎn)： PekinElmer原子吸收光譜儀原子吸收光譜儀 四、四、X射線熒光光譜儀射線熒光光譜儀 利用能量足夠高的利用能量足夠高的X射線射線(或電子或電子)照射試樣，激發(fā)出來照射試樣，激發(fā)出來 的光叫的光叫X射線熒光。射線熒光。利用分光計(jì)分析利用分光計(jì)分析X射線熒光光譜，鑒定射線熒光光

21、譜，鑒定 樣品的化學(xué)成分稱為樣品的化學(xué)成分稱為X射線熒光分析。射線熒光分析。 當(dāng)樣品中元素的原子受到高能當(dāng)樣品中元素的原子受到高能X射線（一次射線）照射射線（一次射線）照射 時，即發(fā)射出具有一定特征的時，即發(fā)射出具有一定特征的X射線譜（二次射線，亦稱為射線譜（二次射線，亦稱為 X射線熒光射線熒光），），特征譜線的波長只與元素的原子序數(shù)有關(guān)，特征譜線的波長只與元素的原子序數(shù)有關(guān)， 而與激發(fā)而與激發(fā)X射線的能量無關(guān)。射線的能量無關(guān)。譜線的強(qiáng)度則與元素含量的多譜線的強(qiáng)度則與元素含量的多 少有關(guān)少有關(guān)，所以，所以測定譜線的波長，就可知道試樣中包含有何種測定譜線的波長，就可知道試樣中包含有何種 元素（定

22、性分析），測定譜線的強(qiáng)度，就可知道該元素的含元素（定性分析），測定譜線的強(qiáng)度，就可知道該元素的含 量（定量分析）。量（定量分析）。 基本原理基本原理： 根據(jù)分光方式的不同，根據(jù)分光方式的不同，X射線熒光分析可分為射線熒光分析可分為能量色能量色 散散和和波長色散波長色散兩類。兩類。 射線熒光光譜儀的原理如圖。射線熒光光譜儀的原理如圖。X射線在倫琴管內(nèi)產(chǎn)生，射線在倫琴管內(nèi)產(chǎn)生， 并照射到試樣上。試樣元素二次發(fā)射到分析晶體上，并照射到試樣上。試樣元素二次發(fā)射到分析晶體上， 又被分析晶體衍射又被分析晶體衍射 到一個蓋格探測器，到一個蓋格探測器， 最終通過記錄器及最終通過記錄器及 計(jì)數(shù)器輸出。分析計(jì)數(shù)器

23、輸出。分析 晶體的平面可以轉(zhuǎn)晶體的平面可以轉(zhuǎn) 動，以適應(yīng)不同波動，以適應(yīng)不同波 長輻射的衍射角度長輻射的衍射角度。 第三節(jié)第三節(jié) 鐵鐵 譜譜 分分 析析 鐵譜分析技術(shù)鐵譜分析技術(shù)(Ferrography)是是20世紀(jì)世紀(jì)70年代年代國際摩擦國際摩擦 學(xué)領(lǐng)域?qū)W領(lǐng)域出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù) 。 鐵譜技術(shù)已從最初的在發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用擴(kuò)展到液壓系鐵譜技術(shù)已從最初的在發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用擴(kuò)展到液壓系 統(tǒng)、齒輪蝸輪傳動箱、軸承等部件，廣泛應(yīng)用于統(tǒng)、齒輪蝸輪傳動箱、軸承等部件，廣泛應(yīng)用于冶金、礦冶金、礦 山、機(jī)械、汽車、鐵路、船舶、煤炭、化工、建筑山、機(jī)械、汽車、鐵路、船舶、煤炭、化工、建筑等行業(yè)。等行業(yè)。

24、 油液鐵譜分析技術(shù)油液鐵譜分析技術(shù)利用高梯度強(qiáng)磁場利用高梯度強(qiáng)磁場的作用，將油樣的作用，將油樣 中所含的中所含的機(jī)械磨損微粒機(jī)械磨損微粒有序地有序地分離出來分離出來，并借助不同的儀，并借助不同的儀 器對器對磨屑磨屑進(jìn)行有關(guān)進(jìn)行有關(guān)形狀、大小、成分、數(shù)量及粒度分布形狀、大小、成分、數(shù)量及粒度分布等等 方面的方面的定性和定量觀測定性和定量觀測，從而分析和判斷機(jī)器運(yùn)動副表面，從而分析和判斷機(jī)器運(yùn)動副表面 的的磨損類型磨損類型、磨損程度磨損程度和和磨損部位磨損部位，預(yù)測零部件的壽命。，預(yù)測零部件的壽命。 鐵譜技術(shù)分析的鐵譜技術(shù)分析的主要工作流程：主要工作流程： 鐵譜分析技術(shù)中主要使用的儀器是鐵譜分析技

25、術(shù)中主要使用的儀器是鐵譜儀鐵譜儀，根據(jù)其工，根據(jù)其工 作方式的不同，鐵譜儀分為作方式的不同，鐵譜儀分為分析式、直讀式、旋轉(zhuǎn)式分析式、直讀式、旋轉(zhuǎn)式等。等。 近年來又研究成功了近年來又研究成功了在線式在線式鐵譜儀。鐵譜儀。 (1)磨粒的磨粒的濃度濃度和顆粒的和顆粒的大小大小，它們反映了機(jī)器，它們反映了機(jī)器磨損的嚴(yán)磨損的嚴(yán) 重程度重程度。 (2)磨粒的磨粒的形貌形貌，它反映了磨粒產(chǎn)生的，它反映了磨粒產(chǎn)生的原因和機(jī)理原因和機(jī)理（如疲（如疲 勞、剝落、腐蝕等）勞、剝落、腐蝕等） 。 (3)磨粒的磨粒的成份成份，它反映了磨粒產(chǎn)生的，它反映了磨粒產(chǎn)生的部位部位，即發(fā)生磨損，即發(fā)生磨損 的零件。的零件。 取

26、樣及處理取樣及處理制備鐵普片制備鐵普片檢測分析檢測分析結(jié)論及報(bào)告結(jié)論及報(bào)告 測定的內(nèi)容測定的內(nèi)容: 一、分析式鐵譜儀（一、分析式鐵譜儀（Analytical Ferro graph） BY11-FTP-X2型型 分析式鐵譜儀系統(tǒng)分析式鐵譜儀系統(tǒng) 分析式鐵譜儀一般是指包括分析式鐵譜儀一般是指包括制譜儀、光密度（鐵譜制譜儀、光密度（鐵譜 片）讀數(shù)器片）讀數(shù)器以及以及雙色顯微鏡雙色顯微鏡在內(nèi)的成套測試系統(tǒng)。在內(nèi)的成套測試系統(tǒng)。 圖圖5-5 分析式鐵譜儀的原理分析式鐵譜儀的原理 1-油樣；油樣；2-微量泵；微量泵；3-磁鐵；磁鐵； 4-鐵譜片；鐵譜片；5-廢油廢油 1、工作原理、工作原理 制譜儀的基本

27、組成：制譜儀的基本組成：磁鐵磁鐵 裝置、微量泵、玻璃基片、特裝置、微量泵、玻璃基片、特 種膠管種膠管和支架等。和支架等。 微量泵微量泵將油樣從試管中抽出，將油樣從試管中抽出， 并流出至玻璃基片上。在玻璃基并流出至玻璃基片上。在玻璃基 片下面的有一片下面的有一高強(qiáng)度、高梯度的高強(qiáng)度、高梯度的 磁鐵磁鐵，油樣中的鐵磁性顆粒隨油，油樣中的鐵磁性顆粒隨油 樣沿基片流動的過程中受重力、樣沿基片流動的過程中受重力、 浮力以及磁力的綜合作用而有規(guī)浮力以及磁力的綜合作用而有規(guī) 律地沉積在基片上，由于磁力線律地沉積在基片上，由于磁力線 與油液流動方向垂直，所以磨屑與油液流動方向垂直，所以磨屑 在基片上排列成與流

28、動方向垂直在基片上排列成與流動方向垂直 的的鏈狀譜鏈狀譜。 1、工作原理、工作原理 鐵鐵 譜譜 片片 在在緊靠近入口處緊靠近入口處下方，沉積下方，沉積 了了尺寸大于尺寸大于5m的磨粒；在距鐵的磨粒；在距鐵 譜片譜片出口端出口端50mm處處沉積的磨粒，沉積的磨粒， 尺寸多為尺寸多為12m；而在靠近鐵譜；而在靠近鐵譜 片出口端，磨粒尺寸更小，甚至片出口端，磨粒尺寸更小，甚至 不連續(xù)的鏈線狀沉積。有色金屬不連續(xù)的鏈線狀沉積。有色金屬 磨粒和非金屬磨粒不按這種規(guī)律磨粒和非金屬磨粒不按這種規(guī)律 沉積，具有隨機(jī)性，但在鐵譜片沉積，具有隨機(jī)性，但在鐵譜片 上有各自的排列特點(diǎn)。上有各自的排列特點(diǎn)。 鐵譜顯微鏡

29、鐵譜顯微鏡是分析式鐵譜儀配套使用的專用分析儀器。是分析式鐵譜儀配套使用的專用分析儀器。 由由雙色顯微鏡雙色顯微鏡和和鐵譜片讀數(shù)器鐵譜片讀數(shù)器組成。利用鐵譜顯微鏡（組成。利用鐵譜顯微鏡（掃描掃描 電子顯微鏡電子顯微鏡）觀測鐵譜片上的磨粒，可以得到有關(guān)形態(tài)、大）觀測鐵譜片上的磨粒，可以得到有關(guān)形態(tài)、大 小、成份及粒度分布的結(jié)果。油樣中的鐵磁性磨粒，按尺寸小、成份及粒度分布的結(jié)果。油樣中的鐵磁性磨粒，按尺寸 大小依次有序沉積。大小依次有序沉積。 2、鐵譜顯微鏡（、鐵譜顯微鏡（Ferro scope） 鐵譜片加熱法是由鐵譜技術(shù)發(fā)展起來的判斷磨屑成分的鐵譜片加熱法是由鐵譜技術(shù)發(fā)展起來的判斷磨屑成分的 簡

30、易實(shí)用方法。簡易實(shí)用方法。 原理：原理：厚度不同的氧化層顏色不同厚度不同的氧化層顏色不同。 具體操作是把鐵譜片加熱到具體操作是把鐵譜片加熱到330C，保持，保持90秒，冷卻后秒，冷卻后 放在鐵譜顯微鏡下進(jìn)行觀察。此時，放在鐵譜顯微鏡下進(jìn)行觀察。此時，不同合金成份的游離金不同合金成份的游離金 屬磨粒會呈現(xiàn)不同的回火色。屬磨粒會呈現(xiàn)不同的回火色。如：如：鑄鐵鑄鐵呈呈草黃色草黃色；低碳鋼低碳鋼呈呈 燒藍(lán)色燒藍(lán)色；鋁屑鋁屑呈呈白色白色等。等。 應(yīng)用廣泛的圖像分析儀器。該儀器能夠?qū)﹁F譜片上一矩應(yīng)用廣泛的圖像分析儀器。該儀器能夠?qū)﹁F譜片上一矩 形區(qū)域內(nèi)的沉積磨屑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。其計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可對不同形區(qū)域內(nèi)的

31、沉積磨屑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。其計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可對不同 粒度的磨屑進(jìn)行精確的計(jì)算。粒度的磨屑進(jìn)行精確的計(jì)算。 3、圖像分析儀（、圖像分析儀（Quantimet） 4、鐵譜加熱法（、鐵譜加熱法（HFA） 5、性能特點(diǎn)、性能特點(diǎn) （1）提供的信息較豐富。提供的信息較豐富。有關(guān)磨粒的形態(tài)、大小、成份有關(guān)磨粒的形態(tài)、大小、成份 及粒度分布全部信息，可作定性和定量分析。及粒度分布全部信息，可作定性和定量分析。 （2）分析式鐵譜儀制成的）分析式鐵譜儀制成的譜片可以長期保存，供以后觀譜片可以長期保存，供以后觀 察分析用；察分析用； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：制譜過程較慢，制譜過程較慢， 制作一個完整的譜片約制作一個完整的譜片約 需半

32、個小時需半個小時，且制譜時，且制譜時 要求較嚴(yán)格，要求較嚴(yán)格，故一般只故一般只 能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。 YTF-6型雙聯(lián)分析式鐵譜儀型雙聯(lián)分析式鐵譜儀 應(yīng)用應(yīng)用：常用作油樣的：常用作油樣的精密分析。精密分析。 二、直讀式鐵譜儀二、直讀式鐵譜儀 用兩束光線用兩束光線(相距相距5mm)穿過磁鐵照射到沉積穿過磁鐵照射到沉積 管上。管上。第一道光束第一道光束接近沉積管的接近沉積管的入口端入口端，幾，幾 乎全部乎全部大磨粒大磨粒(5m)和部分小磨粒沉積的位和部分小磨粒沉積的位 置。置。第第2道光道光的位置的位置是小磨粒是小磨粒(12m)的沉積的沉積 處。處。光電探頭光電探頭接受的光強(qiáng)衰減量反映

33、接受的光強(qiáng)衰減量反映2個位個位 置處的磨粒濃度。光電傳感器的信號經(jīng)過放置處的磨粒濃度。光電傳感器的信號經(jīng)過放 大和轉(zhuǎn)換后以數(shù)字形式顯示出來。從而大和轉(zhuǎn)換后以數(shù)字形式顯示出來。從而達(dá)到達(dá)到 直接測量直接測量油樣中大、小磨粒濃度的目的油樣中大、小磨粒濃度的目的。 1、工作原理：、工作原理：玻璃玻璃沉積管沉積管裝在傾裝在傾 斜的斜的永久磁鐵永久磁鐵狹縫上，利用狹縫上，利用虹吸原虹吸原 理理使使油樣油樣經(jīng)過毛細(xì)管緩慢地流入經(jīng)過毛細(xì)管緩慢地流入沉沉 積管積管，油液在管內(nèi)流動時，受重力、，油液在管內(nèi)流動時，受重力、 浮力及磁力三者的綜合作用，在隨浮力及磁力三者的綜合作用，在隨 著油樣流過沉積管的過程中，將

34、會著油樣流過沉積管的過程中，將會 在沉積管內(nèi)有規(guī)律地沉積下來。在沉積管內(nèi)有規(guī)律地沉積下來。 2、性能特點(diǎn)、性能特點(diǎn) （1）結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜）結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜(約為分析式鐵譜儀的約為分析式鐵譜儀的1/4)； （2）制譜與讀譜合二為一制譜與讀譜合二為一，分析過程簡便快捷。讀取一個，分析過程簡便快捷。讀取一個 反映油樣里殘?jiān)康淖x數(shù)十分簡便，只需反映油樣里殘?jiān)康淖x數(shù)十分簡便，只需要約要約5分分 鐘鐘 ； （3）目前的直讀式鐵譜儀讀數(shù)穩(wěn)定性、重復(fù)性較差，）目前的直讀式鐵譜儀讀數(shù)穩(wěn)定性、重復(fù)性較差，直讀直讀 式鐵譜儀只能進(jìn)行一次測量，不能將沉積管從磁場中式鐵譜儀只能進(jìn)行一次測量，不能將沉積管從

35、磁場中 取出后再放上去重新讀數(shù)，且取出后再放上去重新讀數(shù)，且隨機(jī)因素干擾影響大；隨機(jī)因素干擾影響大； （4）只能提供關(guān)于磨屑體積）只能提供關(guān)于磨屑體積(濃度、尺寸濃度、尺寸分布分布)的信息，不的信息，不 能提供關(guān)于能提供關(guān)于磨屑形貌、磨屑來源磨屑形貌、磨屑來源的信息，因而信息量的信息，因而信息量 有限，有限，常用作油樣的常用作油樣的快速分析和初步診斷快速分析和初步診斷。 三、旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀三、旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀(RPD- Rotary particle Depositor) 傳統(tǒng)分析式鐵譜儀的傳統(tǒng)分析式鐵譜儀的兩個固有缺陷兩個固有缺陷： （1）蠕動泵輸送油樣時對）蠕動泵輸送油樣時對磨屑的碾壓和拋光效應(yīng)

36、磨屑的碾壓和拋光效應(yīng)，改變了，改變了 磨屑的原始形貌，從而影響了對其形貌特征識別和磨損機(jī)理磨屑的原始形貌，從而影響了對其形貌特征識別和磨損機(jī)理 的研究；的研究； （2）由于沉積面積有限，先行沉積的磨屑對流道的堵塞，）由于沉積面積有限，先行沉積的磨屑對流道的堵塞， 不僅造成了磨屑的堆積，而且還破壞了磨屑在譜片上的沉積不僅造成了磨屑的堆積，而且還破壞了磨屑在譜片上的沉積 規(guī)律，從而影響了鐵譜的定量分析。規(guī)律，從而影響了鐵譜的定量分析。 英國在英國在1984年研制出一種利用年研制出一種利用磁場力磁場力和和離心力離心力共同作共同作 用使磨粒沉降的用使磨粒沉降的旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀。旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀保留

37、了分析旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀保留了分析 式鐵譜儀式鐵譜儀可以分析觀察磨粒形貌、尺寸大小、材質(zhì)成分等可以分析觀察磨粒形貌、尺寸大小、材質(zhì)成分等 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)，同時又，同時又避免了避免了分析式鐵譜儀制片時間長、操作費(fèi)用分析式鐵譜儀制片時間長、操作費(fèi)用 高、譜片入口區(qū)磨粒堆集嚴(yán)重、油樣需高度稀釋、譜片上高、譜片入口區(qū)磨粒堆集嚴(yán)重、油樣需高度稀釋、譜片上 有大量污染物和大顆粒被壓碎或不能通過有大量污染物和大顆粒被壓碎或不能通過的的缺點(diǎn)缺點(diǎn)。 1、工作原理、工作原理 驅(qū)動軸帶動驅(qū)動軸帶動磁鐵磁鐵和固定在其和固定在其 上方的上方的圓形基片圓形基片一起一起旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)，待測待測 油樣由輸入管流出至基片的中心油樣由輸入管流出至

38、基片的中心 后隨基片一起旋轉(zhuǎn)后隨基片一起旋轉(zhuǎn)，油樣和非磁油樣和非磁 性雜質(zhì)由于離心力的作用而被甩性雜質(zhì)由于離心力的作用而被甩 出基片經(jīng)排油管排出出基片經(jīng)排油管排出，這樣，這樣可消可消 除非鐵磁性污染物對分析和測量除非鐵磁性污染物對分析和測量 的影響的影響。整個旋轉(zhuǎn)部分罩在真空。整個旋轉(zhuǎn)部分罩在真空 排出罩中，鐵磁性磨屑和附著鐵排出罩中，鐵磁性磨屑和附著鐵 磁性物質(zhì)的磨屑被磁化后，同時磁性物質(zhì)的磨屑被磁化后，同時 受到受到重力重力、浮力浮力以及以及磁力磁力和和離心離心 力力的綜合作用，而有規(guī)律地沉積的綜合作用，而有規(guī)律地沉積 在基片上。在基片上。 2、旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀的、旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀的磁場裝置原理磁

39、場裝置原理 它由三塊同心圓環(huán)形它由三塊同心圓環(huán)形 磁鐵組成三個同心圓環(huán)形磁鐵組成三個同心圓環(huán)形 磁場，它們的的磁場，它們的的磁力線都磁力線都 沿徑向分布沿徑向分布，這樣，這樣，磨屑磨屑 在沉積過程中將排列成在沉積過程中將排列成環(huán)環(huán) 狀譜線狀譜線，其尺寸由內(nèi)到外，其尺寸由內(nèi)到外 逐漸減小逐漸減小。 英國斯旺西大學(xué)摩擦學(xué)中心研制英國斯旺西大學(xué)摩擦學(xué)中心研制 的的303型型RPD的譜片中：的譜片中： 內(nèi)圈磨屑尺寸內(nèi)圈磨屑尺寸為為11000m；中中 圈圈為為1 50m； 外圈外圈為為1 10m。 3、性能特點(diǎn)、性能特點(diǎn) 除除具有具有分析式鐵譜儀分析式鐵譜儀的全部優(yōu)點(diǎn)的全部優(yōu)點(diǎn)外，還具有下列外，還具有下

40、列優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 操作簡便操作簡便，不需專門技術(shù)；，不需專門技術(shù)； 對不同粘度的潤滑油可選用不同的轉(zhuǎn)速，對不同粘度的潤滑油可選用不同的轉(zhuǎn)速，使用范圍更廣使用范圍更廣； 儀器附有清洗液系統(tǒng)，以最大限度地儀器附有清洗液系統(tǒng)，以最大限度地減小污染減小污染； 在整個操作過程中，不會使磨屑產(chǎn)生附加的機(jī)械變形，克在整個操作過程中，不會使磨屑產(chǎn)生附加的機(jī)械變形，克 服了分析式鐵譜儀在制譜中微量泵對磨屑的碾壓效應(yīng)；服了分析式鐵譜儀在制譜中微量泵對磨屑的碾壓效應(yīng)； 分析油樣的分析油樣的效率高效率高；(制譜制譜:1min VS 30min) 制片成本低制片成本低； 沉積區(qū)面積大沉積區(qū)面積大：分析式鐵譜儀的譜片只有：

41、分析式鐵譜儀的譜片只有60mm長，在入長，在入 口區(qū)的沉積面積內(nèi)，磨屑可能大量重疊，而口區(qū)的沉積面積內(nèi)，磨屑可能大量重疊，而RPD譜片上三譜片上三 道環(huán)沉積區(qū)面積大，磨屑能充分地彼此分離，避免重疊。道環(huán)沉積區(qū)面積大，磨屑能充分地彼此分離，避免重疊。 旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀 鐵譜顯微鏡和光密度計(jì)鐵譜顯微鏡和光密度計(jì) 保溫培養(yǎng)箱保溫培養(yǎng)箱 正常磨損顆粒正常磨損顆粒 疲勞剝塊疲勞剝塊 銅磨損顆粒銅磨損顆粒 四、在線式鐵譜儀四、在線式鐵譜儀 在線鐵譜儀可以在線鐵譜儀可以直接安裝在機(jī)器的循環(huán)潤滑油路直接安裝在機(jī)器的循環(huán)潤滑油路上，在上，在 現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)在線檢測并實(shí)時顯示潤滑油中的磨粒濃度，以監(jiān)測現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)在

42、線檢測并實(shí)時顯示潤滑油中的磨粒濃度，以監(jiān)測 機(jī)器的狀態(tài)。機(jī)器的狀態(tài)。 由一個裝在由一個裝在油循環(huán)油循環(huán) 旁路中的傳感器和一個旁路中的傳感器和一個 磨損分析儀組成磨損分析儀組成。傳感傳感 器器由從油中分離磨粒和由從油中分離磨粒和 控制油流的硬件組成；控制油流的硬件組成； 磨損分析儀磨損分析儀有電子控制有電子控制 與顯示單元，并有可調(diào)與顯示單元，并有可調(diào) 濃度的報(bào)警器，報(bào)警器濃度的報(bào)警器，報(bào)警器 可以在磨粒濃度超過預(yù)可以在磨粒濃度超過預(yù) 定極限時發(fā)出警報(bào)信號。定極限時發(fā)出警報(bào)信號。 傳感器傳感器中有一中有一高梯度磁場高梯度磁場，用來，用來截獲磨損顆粒截獲磨損顆粒，由于，由于 磨粒的沉淀具有按尺寸分

43、布的特點(diǎn)，傳感器中的有表面磨粒的沉淀具有按尺寸分布的特點(diǎn)，傳感器中的有表面 效應(yīng)的敏感元件可以定量測定沉淀的大、小磨粒的數(shù)量。效應(yīng)的敏感元件可以定量測定沉淀的大、小磨粒的數(shù)量。 磨損分析儀磨損分析儀把傳感器傳送的測量值與通過的油樣體積把傳感器傳送的測量值與通過的油樣體積 進(jìn)行進(jìn)行比較計(jì)算比較計(jì)算，測定出測定出磨料濃度磨料濃度和和大于大于5m的微粒的讀的微粒的讀 數(shù)百分比數(shù)百分比。每次測量完畢系統(tǒng)通過沖洗敏感元件并重新。每次測量完畢系統(tǒng)通過沖洗敏感元件并重新 開始下一次自動循環(huán)測量過程。開始下一次自動循環(huán)測量過程。測量時間間隔測量時間間隔取決于磨取決于磨 損顆粒的密度損顆粒的密度，密度越高，測量

44、間隔越短，循環(huán)越快，密度越高，測量間隔越短，循環(huán)越快， 一般測量間隔從一般測量間隔從30s到到30min不等。不等。 四、在線式鐵譜儀四、在線式鐵譜儀 五、鐵譜分析方法五、鐵譜分析方法 1、鐵譜的、鐵譜的定量分析定量分析 鐵譜技術(shù)的定量分析是用一個或幾個參數(shù)值來描述設(shè)鐵譜技術(shù)的定量分析是用一個或幾個參數(shù)值來描述設(shè) 備磨損特征和磨損狀態(tài)的方法。備磨損特征和磨損狀態(tài)的方法。 （1）定量鐵譜的）定量鐵譜的理論依據(jù)理論依據(jù) 磨損顆粒的最大尺寸與磨損方式有關(guān)，如果測量或計(jì)算磨損顆粒的最大尺寸與磨損方式有關(guān)，如果測量或計(jì)算 出鐵譜片上出鐵譜片上大顆粒的尺寸以及它們在顆粒總數(shù)中所占的比例大顆粒的尺寸以及它們

45、在顆?？倲?shù)中所占的比例， 就可以推斷抽取油樣時機(jī)器所處的磨損方式和程度，這是定就可以推斷抽取油樣時機(jī)器所處的磨損方式和程度，這是定 量鐵譜的量鐵譜的第一個理論依據(jù)第一個理論依據(jù)。 第二，機(jī)械的磨損率是磨損工況的重要指標(biāo)，機(jī)械磨損第二，機(jī)械的磨損率是磨損工況的重要指標(biāo)，機(jī)械磨損 率的改變，必然導(dǎo)致潤滑油中磨屑生成和沉積的平衡濃度改率的改變，必然導(dǎo)致潤滑油中磨屑生成和沉積的平衡濃度改 變，因此可以把鐵譜片上變，因此可以把鐵譜片上磨屑的總數(shù)磨屑的總數(shù)作為定量鐵譜分析的作為定量鐵譜分析的另另 一個指標(biāo)一個指標(biāo)。 定量分析的定量分析的指標(biāo)指標(biāo)通常有：通常有：總磨損量、磨損嚴(yán)重度、總磨損量、磨損嚴(yán)重度、

46、磨損烈度（嚴(yán)重度指數(shù)）、磨粒濃度、大磨粒百分比和磨損烈度（嚴(yán)重度指數(shù)）、磨粒濃度、大磨粒百分比和 累計(jì)值曲線累計(jì)值曲線等。等。 鐵譜技術(shù)的定量分析最簡單的方法是鐵譜技術(shù)的定量分析最簡單的方法是密度計(jì)法密度計(jì)法，光密光密 度計(jì)度計(jì)是用光敏元件測定鐵譜片上光亮度的儀器。是用光敏元件測定鐵譜片上光亮度的儀器。鐵譜片上鐵譜片上 的光亮度就與透光面積成正比的光亮度就與透光面積成正比，即與磨屑的覆蓋面積成正，即與磨屑的覆蓋面積成正 比，那么用光亮度值就可以推算鐵譜片上磨屑量的多少。比，那么用光亮度值就可以推算鐵譜片上磨屑量的多少。 （2）鐵譜定量分析方法）鐵譜定量分析方法 若設(shè)清潔的玻璃譜片上的光亮度為若

47、設(shè)清潔的玻璃譜片上的光亮度為I0（此時磨屑覆蓋（此時磨屑覆蓋 面積為面積為0），帶有磨屑沉積的譜片光亮度為），帶有磨屑沉積的譜片光亮度為IP，那么此時磨，那么此時磨 屑沉積的屑沉積的光密度光密度Di定義定義為：為： A0鐵譜顯微鏡上光密度孔徑面積；鐵譜顯微鏡上光密度孔徑面積； AP光密度孔徑被顆粒光密度孔徑被顆粒遮蓋遮蓋的面積。的面積。 PP i AA A I I D 0 00 lglg 設(shè)設(shè)DL代表大顆粒代表大顆粒（5m）的光密度（的光密度（磨粒數(shù)量磨粒數(shù)量），），DS 代表小顆粒的光密度代表小顆粒的光密度（1 2m）。則：。則： 總磨損量：總磨損量： Q=DL+DS 磨損度磨損度(嚴(yán)重度嚴(yán)

48、重度)： DLDS 磨損烈度：磨損烈度： IS=DL2DS2 磨粒濃度：磨粒濃度： WPC=DL+DS 大磨粒百分比：大磨粒百分比： (DLDS)/(DL+DS) 或或 DL/(DL+DS) 累計(jì)總磨損：累計(jì)總磨損： (DL+DS) 累計(jì)磨損度：累計(jì)磨損度： (DLDS) （2）鐵譜定量分析方法）鐵譜定量分析方法 分別以分別以DL、 DS和和I0為縱坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)，以運(yùn)轉(zhuǎn)時間運(yùn)轉(zhuǎn)時間為橫坐標(biāo)作為橫坐標(biāo)作 出曲線，根據(jù)出曲線，根據(jù)曲線急劇上升曲線急劇上升情況來判斷情況來判斷磨損的狀態(tài)磨損的狀態(tài)。 累計(jì)值曲線：累計(jì)值曲線：分別以分別以累計(jì)總磨損累計(jì)總磨損(DL+DS)和和累計(jì)磨損累計(jì)磨損 度度(

49、DLDS)為縱坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)，以運(yùn)轉(zhuǎn)時間運(yùn)轉(zhuǎn)時間為橫坐標(biāo)畫出兩為橫坐標(biāo)畫出兩 條曲線，條曲線，正常磨損應(yīng)為兩條逐漸分開的曲線正常磨損應(yīng)為兩條逐漸分開的曲線。如果兩。如果兩 條曲線在某點(diǎn)條曲線在某點(diǎn)突然相互靠攏突然相互靠攏，說明機(jī)械發(fā)生了，說明機(jī)械發(fā)生了異常磨異常磨 損損。根據(jù)曲線突然互相靠近的一點(diǎn)作為。根據(jù)曲線突然互相靠近的一點(diǎn)作為磨損嚴(yán)重程度磨損嚴(yán)重程度 的特征。的特征。 以以累積值累積值DL作為取樣時間函數(shù)，繪成曲線。如果作為取樣時間函數(shù)，繪成曲線。如果讀讀 數(shù)增加，所得曲線的斜率也增加數(shù)增加，所得曲線的斜率也增加，則表明，則表明異常磨損異常磨損的的 開始。開始。 （2）鐵譜定量分析方法

50、）鐵譜定量分析方法 齒輪箱磨損狀態(tài)監(jiān)測的應(yīng)用齒輪箱磨損狀態(tài)監(jiān)測的應(yīng)用 圖圖(a)、(b)和和(c)分別為大、分別為大、 小磨粒鐵譜讀數(shù)小磨粒鐵譜讀數(shù)DL、DS 和磨損烈度指數(shù)和磨損烈度指數(shù)IS與齒與齒 輪工作時間的關(guān)系曲線。輪工作時間的關(guān)系曲線。 圖中可見，在圖中可見，在齒輪箱磨齒輪箱磨 合時合時表現(xiàn)出表現(xiàn)出較高的磨損較高的磨損 率率，隨著齒輪箱磨合過隨著齒輪箱磨合過 程結(jié)束，磨損率下降并程結(jié)束，磨損率下降并 趨于穩(wěn)定趨于穩(wěn)定，在，在齒輪箱齒輪箱進(jìn)進(jìn) 入破壞性磨損期時入破壞性磨損期時其磨其磨 損率又迅速增大損率又迅速增大。 飛機(jī)發(fā)動機(jī)磨損狀態(tài)監(jiān)測的應(yīng)用飛機(jī)發(fā)動機(jī)磨損狀態(tài)監(jiān)測的應(yīng)用 圖為采用累積

51、總磨損圖為采用累積總磨損(DL+DS)、總磨損烈度、總磨損烈度(DL-DS)值值 的的“趨勢分析趨勢分析”來預(yù)報(bào)發(fā)動機(jī)的磨損狀態(tài)的實(shí)例。監(jiān)測表明，來預(yù)報(bào)發(fā)動機(jī)的磨損狀態(tài)的實(shí)例。監(jiān)測表明， 當(dāng)當(dāng)累積總磨損值和累積磨損烈度值累積總磨損值和累積磨損烈度值的曲線隨時間的曲線隨時間而呈穩(wěn)定升而呈穩(wěn)定升 高時，表明發(fā)動機(jī)工作正常高時，表明發(fā)動機(jī)工作正常，處于，處于正常正常的磨損狀態(tài)。的磨損狀態(tài)。 飛機(jī)發(fā)動機(jī)磨損狀態(tài)監(jiān)測的應(yīng)用飛機(jī)發(fā)動機(jī)磨損狀態(tài)監(jiān)測的應(yīng)用 如果這兩條曲線的斜率在某一時間迅速增加，即兩條曲如果這兩條曲線的斜率在某一時間迅速增加，即兩條曲 線線出現(xiàn)相互靠近趨勢出現(xiàn)相互靠近趨勢時時(如圖所示如圖所

52、示)，則表明，則表明發(fā)動機(jī)已發(fā)生嚴(yán)發(fā)動機(jī)已發(fā)生嚴(yán) 重磨損重磨損。當(dāng)兩曲線出現(xiàn)。當(dāng)兩曲線出現(xiàn)交叉交叉時，表明發(fā)動機(jī)已時，表明發(fā)動機(jī)已開始損壞開始損壞。通。通 過對兩曲線的變化趨勢分析，已成功進(jìn)行了多臺飛機(jī)發(fā)動機(jī)過對兩曲線的變化趨勢分析，已成功進(jìn)行了多臺飛機(jī)發(fā)動機(jī) 磨損狀態(tài)及工況的分析與診斷工作。磨損狀態(tài)及工況的分析與診斷工作。 柴油機(jī)的磨損狀態(tài)監(jiān)測及工況診斷柴油機(jī)的磨損狀態(tài)監(jiān)測及工況診斷 柴柴 油油 機(jī)機(jī) 磨磨 損損 烈烈 度度 曲曲 線線 2、形貌分析形貌分析 形貌分析是通過對磨粒形態(tài)的觀察分析，來判斷磨損形貌分析是通過對磨粒形態(tài)的觀察分析，來判斷磨損 的類型，的類型，建立磨損狀態(tài)類型與磨損顆粒形態(tài)的相互關(guān)系，建立磨損狀態(tài)類型與磨損顆粒形態(tài)的相互關(guān)系， 判別判別摩擦副的摩擦副的磨損程度磨損程度以以確定失效情況確定失效情況和和磨損部位磨損部位。 鋼或合金鋼材質(zhì)鋼或合金鋼材質(zhì)組成的摩擦副發(fā)生磨損產(chǎn)生的微粒的組成的摩擦副發(fā)生磨損產(chǎn)生的微粒的 特征見特征見表表5-4。 根據(jù)不同的金屬零件，磨損顆粒按其產(chǎn)生的方式可分根據(jù)不同的金屬零件，磨損