Jiao-C-4第四节 油液监测与诊断技术2154.docx

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1、第四节 油液液监测与与诊断技技术油液监测测与诊断技技术是近近十几年年迅速发发展起来来的用于于机械设设备状态态监测的的新技术术，尤其其在发动动机、齿齿轮传动动、轴承承系统、液压系系统等诸诸方面，该该技术取取得了显显著的效效益，获获得了广广泛的应应用，如如表2-11 所所示。表2-111 油液监监测与诊断技技术的应应用应用监测设备备航空发动机、液压系系统、传传动系统统、雷达达系统船舶柴油机、传动系系统、起起重设备备、液压压系统机车柴油机、传动系系统、液液压操作作系统汽车发动机、传动系系统、液液压系统统石化柴油机、发电机机、压缩缩机、鼓鼓风机、挤压机机冶金传动系统统、轧钢钢机、起起重设备备、传送送机

2、构机床传动装置置、液压压系统、加工中中心电力气轮机、柴油机机、蒸汽汽轮机、传动装装置、变变压器、液压系系统油液监测测与诊断技术术通常包包括油液液理化性性能分析析技术、铁谱分分析技术术、光谱谱分析技技术、颗颗粒计数数技术等等，实现现对油样样中所含含磨粒的的数量、大小、形态、成分等等及其变变化，油油品的劣劣化变质质程度等等的分析析。油液液分析技技术涉及及的机理理、分析析内容及及使用的的仪器见见表2-12 。表2-112 油液液分析技技术及仪仪器油液分析析技术机理分析内容容仪器油液理化化指标及及污染度度检测油液物理理、化学学性能指指标及其其它综合合指标的的变化，反反映油品品的劣化化变质程程度。超超过

3、一定定数值，润润滑油成成为废油油，必须须更换。粘度、酸酸碱值、闪点、水分、机械杂杂质、积积炭、颗颗粒数及及油液污污染综合合指标等等振荡式粘粘度计、滴定仪仪、闪点点计、红红外光谱谱仪、颗颗粒计数数器、污污染监测测仪等油液铁谱谱技术借助于高高梯度、强磁场场的铁谱谱仪将油油液中的的金属磨磨粒有序序分离出出来进行行分析，从从而监测测设备运运转状态态、磨损损趋势、判断磨磨损机理理磨粒尺寸寸、磨粒粒数量、磨粒形形貌、磨磨粒成分分分析式铁铁谱仪直读式铁铁谱仪旋转式铁铁谱仪在线式铁铁谱仪油液光谱谱分通过测量量物质燃燃烧发出出的特定定波长、一定强强度的光光，从而而检测磨磨粒的元元素成分分及含量量浓度，监监测设备

4、备运转状状态、磨磨损趋势势，判断断磨损部部位金属磨粒粒元素成成分及含含量浓度度值添加剂元元素成分分浓度杂质污染染元素成成分及浓浓度直读式发发射光谱谱仪吸收式光光谱仪一、润滑滑剂及其其质量指指标 在机器器的摩擦擦副间加加入某种种介质，使使其减少少摩擦和和磨损，这这种介质质称为润润滑材料料，即润润滑剂。由于摩摩擦副的的类型和和工况条条件不同同，相应应地对润润滑材料料的要求求和选用用也不同同，只有有按摩擦擦副对润润滑材料料性能的的要求，合合理地选选用润滑滑材料，才才能达到到延长设设备使用用寿命，保保证设备备正常运运转及提提高企业业经济效效益的目目的。（一）润润滑剂的的分类 润滑剂剂可分为为液体润润滑

5、剂、半固体体润滑剂剂、固体体润滑剂剂和气体体润滑剂剂四大类类。 l液液体润滑滑剂 例如润润滑油、水、液液态金属属等。润润滑油中中矿物油油来源充充足、品品种多，不不易变质质，加之之一般矿矿物润滑滑油，含含有极性性物质，易易形成吸吸附膜或或油中加加入添加加剂后形形成边界界膜达到到润滑目目的，故故应用最最为广泛泛。2半固固体润滑滑剂 例如润润滑脂，它它是用稠稠化剂和和润滑油油制成，是是一种介介乎液体体和固体体之间的的润滑材材料，在在一定意意义上兼兼有二者者的优点点。主要要用于长长期工作作而不易易经常更更换润滑滑剂的摩摩擦部位位以及因因结构关关系不能能使用润润滑油的的机器设设备。 3固固休润滑滑剂 例

6、如石石墨、二二硫化铝铝等，依依靠这些些物质在在摩擦表表面形成成低剪切切强度，并并与摩擦擦表面有有较强附附着力的的固体润润滑膜达达到润滑滑目的。 4气气体润滑滑剂 例如空空气、氮氮气等，多多用于高高温、高高速、轻轻载场合合，例如如高速磨磨头的空空气轴承承。（二）润润滑油性性能指标标 掌握润润滑油的的性能指指标，能能进一步步熟知其其适用场场合，为为不同工工况条件件选择合合适的润润滑油提提供必要要的依据据。 1粘度 粘度是是润滑油油最重要要的性能能指标之之一，是是反映润润滑油流流动的粘粘性大小小，决定定润滑油油油膜厚厚度的主主要因素素之一。润滑油油的作用用就在于于使润滑滑油在机机器作功功运动的的摩擦

7、表表面形成成油膜，该该油膜起起到润滑滑、减震震、冲洗洗、冷却却等作用用。润滑油的的粘度随随温度的的变化而而变化。一般地地讲，同同一润滑滑油，温温度越高高粘度越越小，温温度越低低粘度越越大。称称润滑油油的这种种性能为为“粘温性性能”，常用用粘度指指数表示示，粘度度指数高高说明油油品粘度度随温度度的变化化较小，粘粘温性较较好。表示粘度度的单位位和测定定粘度的的方法很很多，例例如英美美等国多多采用赛赛氏和雷雷氏粘度度，德国国和西欧欧多采用用恩氏粘粘度和运运动粘度度，我国国主要采采用运动动粘度。国际标标准化组组织规定定统一采采用运动动粘度。我国新新的粘度度牌号以以N为标标记，即即N2、N3、N5、N7

8、、N4460、N6880、NN10000、NN15000，共共18级级。在使使用中一一定要注注意牌号号的种类类，以避避免差错错。 运动动粘度可可用运动动粘度测测定仪测测定。 2油性和和极压性性 油性性和极压压性是表表示润滑滑油抵抗抗磨损能能力的指指标，油油性表示示油膜的的吸附能能力，极极压性则则表示在在冲击载载荷或高高温重载载荷作用用时油膜膜不破裂裂的能力力。 我国评评定润滑滑油的极极压性，主主要在四四球式摩摩擦试验验机上进进行。 3酸值 酸值是是指中和和每1克润润滑油中中的有机机酸所消消耗的氢氢氧化钾钾的毫克克数，单单位是KKOHmmggg。当所所用油品品的酸值值超过标标准时应应换用新新油。

9、 4水分 润滑油油的水分分是指润润滑油中中含水量量的重量量百分比比数。润润滑油中中水分的的存在，破破坏润滑滑油形成成油膜、使润滑滑效果变变差，并并加速有有机酸对对金属的的腐蚀作作用，锈锈蚀设备备，而且且使添加加剂分解解沉淀。 测定水水分可在在水分测测定器上上进行。 5水溶性性酸和碱碱 水溶溶性酸和和碱是指指溶于油油品中的的无机酸酸和碱，以以及低分分子有机机酸和碱碱性氧化化物，它它们将强强烈腐蚀蚀设备，加加速油品品变质，降降低油品品的绝缘缘性能。 6机械杂杂质 机械杂杂质是指指润滑油油中各种种沉淀物物、胶状状悬浮物物、砂土土、金属属粒等杂杂质的重重量百分分比，它它是反映映油品纯纯洁度的的指标。油

10、品中中机械杂杂质的存存在会加加剧机器器零件的的磨损，加加速油品品老化，严严重时还还会堵塞塞油路及及滤清器器。 7闪点 闪点是是表示润润滑油蒸蒸发性的的指标。在规定定的条件件下加热热油品，当当油蒸气气与周围围空气形形成的一一定浓度度的混合合气体时时，同火火焰接触触时产生生短暂闪闪火时的的最低油油温即为为闪点。闪点是是油品的的安全性性指标，油油品的工工作温度度一般低低于闪点点2030为宜。 闪点的的测试分分为开口口闪点与与闭口闪闪点两种种，蒸发发性较大大的轻质质油品一一般用闭闭口法测测定，而而重质油油品则常常用闭口口法。 8凝点 在规定定条件下下使油品品冷却到到不流动动时的最最高温度度即为凝凝点。

11、凝凝点是反反映油品品低温流流动性的的重要指指标。通通常，油油品工作作温度一一般应比比凝点高高15300为宜。 此外，还还有灰分分、残炭炭、腐蚀蚀、抗氧氧化安定定性、抗抗乳化度度、抗泡泡沫性等等性能指指标。（三）润润滑脂性性能指标标 润滑脂脂是由基基础油加加稠化剂剂制成的的半液体体润滑剂剂，它适适用于下下面几种种情况：某些开开放式润润滑部位位，起到到润滑作作用而又又不会流流失和滴滴落；在有尘尘埃、水水分或有有害气体体侵蚀的的情况下下，要求求有良好好的密封封性、防防护性和和防腐蚀蚀性的场场合；由于工工作条件件限制，而而要求长长期不换换润滑剂剂的摩擦擦部位的的润滑部部位；摩擦部部位的温温度和速速度变

12、化化范围较较大的机机械的润润滑以及及满足某某些机械械设备的的封存、防腐、防锈上上的需要要。 润滑脂脂的性能能指标有有 1外观 良好的的润滑脂脂，其颜颜色和稠稠度都应应是均匀匀的，没没有硬块块颗粒，没没有析油油现象，表表面没有有干硬的的皮层和和稀软糊糊层。 2针入度度 针入入度是表表示油脂脂稠度的的指标。某润滑滑脂的针针人度是是指在225 温度度下，重重量为1150gg的标准准圆锥体体，在 5秒秒钟内沉沉入该润润滑脂试试样的深深度（以以 110mmm为单单位，表表示时不不标注）。脂的针针入度越越小，稠稠度就愈愈高，它它不易进进入摩擦擦副表面面，而且且内摩擦擦大、能能耗高，但但它的承承载能力力高，

13、不不易从摩摩擦面内内被挤出出来。 3滴点 它是决决定润滑滑脂使用用温度的的指标。滴点测测定仪的的润滑脂脂被加热热后，开开始滴落落时的温温度称为为润滑脂脂的滴点点。润滑滑脂的使使用温度度一般应应高于滴滴点200300，以保保证可靠靠的润滑滑效果。 4抗腐蚀蚀性 主要反反映润滑滑脂对金金属的腐腐蚀程度度。除此之外外，润滑滑脂还有有胶体安安定性、机械杂杂质、氧氧化安定定性等性性能指标标。（四）液液压油液压油的的主要作作用是传传递液压压能，其其次是润润滑、冷冷却、防防锈、减减震等作作用，它它的状态态直接关关系到液液压机械械运转的的可靠性性。反映映液压油油性能的的主要指指标及其其测试方方法与润润滑油类类

14、似，不不再重复复。（五）添添加剂 在很多多情况下下，基础础油很难难满足摩摩擦副对对润滑剂剂提出的的苛刻要要求。因因此，为为了提高高油品质质量和满满足使用用性能还还必须在在润滑油油品中加加人少量量一种或或几种物物质，以以改善油油品的某某些性能能，所添添加的物物质称为为添加剂剂。一般般极少量量添加剂剂，就能能显著改改变油品品的质量量，这样样就可避避免润滑滑油复杂杂加工过过程，又又可解决决一些加加工精制制仍不能能满足的的特殊要要求，从从而扩大大优质润润滑油产产品的来来源。 添加剂剂一般不不单独作作润滑材材料。同同一种添添加剂，加加到不同同种类的的基础油油或不同同类型的的原油炼炼制的油油，其效效果也可

15、可能不完完全相同同，因此此使用时时必须通通过试验验，选择择最佳品品种和用用量。 常用的的润滑油油添加剂剂包括清清净分散散剂、抗抗氧抗腐腐剂、油油性添加加剂、极极压（抗抗磨）添添加剂、增粘剂剂、降凝凝剂、抗抗泡沫剂剂、防锈锈剂等等等。二、油液液性能分分析 对机械械设备的的润滑系系统进行行定期的的油样理理化性能能测试分分析，可可以动态态监测使使用过程程中润滑滑油质量量变化情情况，从从而保证证机械设设备处于于良好的的润滑状状态。同同时也可可以随机机监测润润滑油的的质量指指标变化化情况，从从而确定定最合理理的最经经济有效效的换油油周期。 润滑油油在使用用过程中中的变质质和油品品质量劣劣化，主主要包括括

16、两方面面。一是是由于氧氧化、凝凝聚、水水解、分分解作用用使油品品产生永永久性变变质。可可采用测测量润滑滑油油样样粘度变变化、含含水量、机械杂杂质、酸酸值及闪闪点变化化等理化化指标来来分析判判断。如如果油品品劣化程程度超过过一定限限度（按按质换油油标准），则则及时换换油。表表2-113 、2-114 给给出了部部分油品品的质量量界限值值。二是是润滑油油中添加加剂的消消耗和变变质。使使用过程程中，添添加剂及及其反应应物也会会发生变变化。因因此，必必须定期期对使用用中的润润滑油取取油样进进行添加加剂含量量的测定定。发现现添加剂剂含量减减少，及及时补充充，以保保持润滑滑油的特特殊润滑滑性能。表2-11

17、3 液压油油质量界界限项目理化性能能极限指指标高粘度指指数液压压油低温液压压油抗磨液压压油普通液压压油运动粘度度(400)10m/s10%10%10%155%10%155%酸值增加加mgKKOH/g0.30.30.30.3水分%0.10.10.10.1闪点(开开口) -60（不不变）固体颗粒粒污染等等级20/11620/11620/11620/116表2-114 汽轮机机油换油油界限指标界限酸值1.55（mgKKOH/g）或或0.22（mgKKOH/g）而而且有清清洗不掉掉的低分分子有机机酸粘度新油粘粘度的225%抗乳化性性能显著恶化化，8分分钟内分分油少于于95mml杂质含有磨损损杂质除采用

18、对对使用中中的润滑滑油主要要理化指指标变化化现场作作出快速速鉴定外外，近来来国内外外还出现现用油液液的综合合质量对对油液现现场作出出快速鉴鉴定的技技术及相相应仪器器。例如如通过测测定油液液的透明明度、介介电常数数的变化化、污染染度等参参数来评评定油液液质量。三、油液液监测与与诊断技技术 运用油油液监测测与诊断断技术，在在设备不不停机、不解体体的情况况下监测测工况，诊诊断设备备的异常、异常常部位、异常程程度及原原因，从从而预报报设备可可能发生生的故障障，是提提高设备备管理水水平、改改善维护护保养的的一个重重要手段段，也是是保证设设备正常常运转、创造经经济效益益的有效效途径。该技术术还可用用于研究

19、究设备中中摩擦副副磨损机机理和润润滑机理理，磨损损失效过过程和失失效类型型，用于于进行润润滑油品品性能分分析，新新油品性性能分析析，确定定油液污污染程度度以及油油品合适适的使用用期限，用用来确定定合理的的磨合工工艺规范范等。在在对机械械设备进进行状态态监测和和故障诊诊断时，特特别是利利用振动动和噪声声监测诊诊断低速速回转机机械及往往复机械械的故障障较为困困难时，运运用油液液监测与与诊断技技术则较较有效。油液监测测与诊断断采用的的具体技技术包括括光谱技技术、铁铁谱技术术、颗粒粒计数技技术、磁磁塞技术术等，它它们在技技术原理理、仪器器工作原原理及结结构、检检测油样样的制备备、数据据处理、结果分分析

20、和应应用范围围等方面面各具特特点，选选用时应应予以注注意。表表2-115 为为常用的的几种油油液分析析方法的的性能比比较。（一）油油液监测测与诊断断技术的的实施步步骤 1选选择对生生产、产产品质量量、经济济效益影影响较大大的设备备为监测测对象，在在深入了了解该设设备有关关情况（功功能、结结构、运运转现状状、润滑滑材料及及润滑系系统现状状等）的的基础上上，选择择并制订订合理的的油液监监测方案案及技术术。表2-115 油液分分析技术术的性能能比较项目铁谱分析析光谱分析析颗粒计数数磁塞磨粒浓度度好（铁磨磨粒）很好好好（铁磨磨粒）磨粒形貌貌很好好尺寸分布布好很好元素成分分好很好 好磨粒尺寸寸范围（m）

21、 10.1101800254400局限性局限于铁铁磨粒及及顺磁性性磨粒，元元素成分分的识别别有局限限性不能识别别磨粒的形貌貌、尺寸寸等不能识别别磨粒的的元素成成分和形形貌等局限于铁铁磨粒，不不能做磨磨粒识别别检测用时时间长极短短长评价磨损机理理分析及及早期失失效的预预报效果果很好磨损趋势势监测效效果好用作辅助助分析、污染度度分析可用于检检测不正正常磨损损分析方式式实验室分分析、现现场及在在线分析析实验室分分析、现现场分析析实验室分分析、现现场分析析在线分析析 2选选取油样样，这是是实施技技术的重重要环节节。原始始油样是是测定磨磨损微粒粒、进而而数据处处理和分分析、最最后判断断故障的的基础，所所

22、取的油油样中必必须含有有表征设设备主要要磨损部部位信息息的有代代表性的的磨粒，能能正确反反映磨损损真实情情况；要要合理地地确定取取样间隔隔时间，表表2-116 给给出一组组取样间间隔时间间参考值值。应严严格按规规定的技技术规范范选取原原始油样样。表2-116 取取样间隔隔时间参参考值（hh）监测机械械类型跑合阶段段正常磨损损阶段失效前夕夕阶段地面液压压系统8020080煤矿井下下液压系系统205020地面传动动装置3010030煤矿井下下传动装装置3010030重型燃气气轮机2505000柴油机200蒸汽轮机机2505000飞机燃气气轮机50 3制制备检测测油样，按按照所选选用的油油液监测测技

23、术及及仪器所所规定的的制备方方法和步步骤，认认真制备备。 4将将检测油油样送入入监测仪仪器，定定性、定定量测定定有关参参数。 5进进行检测测数据处处理与分分析，视视所选用用的监测测技术的的不同，可可以采用用趋势法法、类比比法等处处理数据据和结果果分析，进进一步可可应用数数理统计计、模糊糊数学等等知识建建立相应应的计算算机数据据处理系系统。 6根根据数据据处理分分析的结结果，判判断设备备的异常常、异常常部位、异常程程度及原原因，预预报可能能出现的的问题以以及发生生异常的的时间、范围和和后果。7提出出改进设设备异常常状况的的措施（包包括处理理异常的的时间、内容、费用，具具体修理理方案和和实施）。（

24、二）铁铁谱技术术及仪器器油品铁谱谱分析技技术利用用高梯度度的强磁磁场的作作用，将将润滑油油样中所所含的机机械磨损损微粒有有序地分分离出来来，并借借助不同同的仪器器对磨屑屑进行有有关形状状、大小小、成分分、数量量及粒度度分布等等方面的的定性和和定量观观测，从从而判断断机械设设备的磨磨损状况况，预报报零部件件的失效效。铁谱谱技术的的主要内内容包括括油品取取样技术术、铁谱谱仪及制制谱技术术、磨粒粒分析技技术等。根据分离离、检测测磨粒的的不同方方法，铁铁谱仪主主要分为分析式式铁谱仪仪、直读读式铁谱谱仪、旋旋转式铁铁谱仪等等。1铁谱谱技术的的特点 铁谱谱技术与与其它技技术相比比，具有有独特的的优势，主主

25、要是 （1）应用铁铁谱技术术能分离离出润滑滑油中所所含较宽宽尺寸范范围的磨磨屑，故故应用范范围广。 （2）铁谱技技术利用用铁谱仪仪将磨屑屑重叠地地沉积在在基片或或沉淀管管中，进进而对磨磨屑进行行定性观观察分析析和定量量测量，综综合判断断机械的的磨损程程度，同同时还可可对磨屑屑的组成成元素进进行分析析，以判判断磨屑屑产生地地，即磨磨损发生生的部位位。 铁谱技技术的缺缺点在于于：对润润滑油中中非铁系系颗粒的的检测能能力较低低，例如如在对含含有多种种材质摩摩擦副的的机器（例例如发动动机）进进行监测测诊断时时，往往往感到不不力；分分析结果果较多依依赖操作作人员的的经验；不能理理想地适适应大规规模设备备

26、群的故故障诊断断。2分析析式铁谱谱仪 分析式式铁谱是是种常用用的、重重要的铁铁谱仪器器，主要要由铁谱谱制谱仪仪、铁谱谱显微镜镜和铁谱谱读数器器组成。铁谱制制谱仪主主要用途途是分离离油样中中磨损微微粒并制制成铁谱谱谱片，它它由微量量泵、磁磁铁装置置、玻璃璃基片、特种胶胶管及支支架等部部件组成成。分析式铁铁谱仪的的工作原原理如图图2-227 所所示。从从设备润润滑系统统或液压压系统取取的原始始油样经经制备后后，由微微量泵输输送到与与磁场装装置呈一一定倾斜斜角度的的玻璃基基片上（亦亦称铁谱谱基片）。油样由由上端以以约155m/hh的流速速流过高高梯度强强磁场区区，从基基片下端端流入回回油管，然然后排

27、入入储油杯杯中。在在随油样样流下的的过程中中，可磁磁化的磨磨屑在高高梯度强强磁场作作用下，由由大到小小依序沉沉积在玻玻璃基片片的不同同位置上上，沿磁磁力线方方向（与与油流方方向垂直直）排列列成链状状，经清清洗残油油和固定定颗粒的的处理之之后，制制成铁谱谱片。在在铁谱显显微镜下下，对铁铁诺基片片上沉积积磨粒进进行有关关大小、形态、成分、数量方方面的定定性和定定量分析析后，就就可以对对被监测测的设备备的摩擦擦磨损状状态作出出判断。目前国内内使用的的分析式式铁谱仪仪系统主主要是：美国标标准石油油公司（SStanndarrd OOil Commpanny）生生产的双双联式铁铁谱仪，我我国北京京科学仪仪

28、器厂生生产的FFTP-l型分分析式铁铁谱仪和和重庆光光学仪器器厂生产产的TPPF-l型分分析式铁铁谱仪。a）制谱谱仪的工作原理理 b）铁谱片图2-227 分分析式铁铁谱仪的的工作原原理 通过对对磨粒色色泽和化化学辨色色，可以以识别出出铁磁材材料、有有色金属属和一些些非金属属物质；通过铁铁谱读数数器可直直接得到到被测部部位的磨磨粒覆盖盖面积百百分数，这这样分析析式铁谱谱仪就具具有定性性和定量量分析两两种功能能。3直读读式铁谱谱仪 直读式式铁谱仪仪主要用用来直接接测定油油样中磨磨粒的浓浓度和尺尺寸分布布，只能能作定量量分析，能能够方便便、迅速速而较准准确地测测定油样样内大小小磨粒的的相对数数量，因

29、因而能对对设备状状态作出出初步的的诊断，是是目前设设备监测测和故障障诊断的的较好手手段之一一。如果果不仅要要了解磨磨损微粒粒的数量量及分布布情况，而而且要观观察分析析磨粒的的形态、表面形形貌和成成分等因因素，作作出较准准确的诊诊断，就就需使用用分析式式铁谱仪仪。 目前国国内使用用的直读读式铁谱谱仪有美美国SOOHIOO公司生生产的DDR型铁铁谱仪、北京科科学仪器器厂生产产的ZTTP型直直读武铁铁谱仪和和重庆光光学仪器器厂生产产的TPPD型直直读式铁铁谱仪。直读式铁铁谱仪的的工作原原理如图图2-228a 所示。取自机机器的油油样，经经浓度及及粘度稀稀释后，在在虹吸作作用下流流经位于于磁铁上上方的

30、玻玻璃沉淀淀管，油油样中可可磁化微微粒在高高梯度磁磁场作用用下，依依其粒度度顺序排排列在沉沉积管内内壁不同同位置上上。在沉沉积管人人口处，即即在l2mmm位置上上沉积着着大于55m的大大磨粒，而而在5mmm之后后的位置置沉积着着只有ll2m的小小磨粒（见见图2-28bb ）。 光导纤纤维将光光线引至至与上述述两个位位置相对对应的固固定测点点上，并并由两只只光敏探探头接收收穿过磨磨粒层的的光信号号，经电电子线路路放大，AAD转转换处理理最终在在DL和 DDs两个个数显屏屏上直接接显示出出磨粒沉沉积的覆覆盖值。4旋转转式铁谱谱仪 分析式式铁谱仪仪、直读读武铁谱谱仪应用用较广泛泛，分析析技术较较成熟

31、，尤尤其是分分析式铁铁谱仪同同时具有有定量和和定性分分析双重重功能。但是这这些铁谱谱仪对污污染严重重的油样样（例如如煤矿机机械或工工程机械械内的润润滑油等等）的定定量和定定性分析析效果不不好，主主要是制制谱过程程中，润润滑油中中的污染染物会滞滞留在铁铁谱片上上，如果果滞留数数量较多多，将影影响对磨磨粒的观观测。a）直读读式铁谱谱仪的原原理 b）沉积管内的磨粒排序图2-228 直直读式铁铁谱仪的的工作原原理旋转式铁铁谱仪克克服了上上述缺点点，同时时又保留留了分析析铁谱可可以分析析观察磨磨粒形貌貌、尺寸寸大小、材质成成分等优优点。为为避免由由于磁力力线垂直直于基片片而造成成铁磁性性磨屑堆堆积重叠叠

32、的缺点点，旋转转式铁谱谱仪重新新设计了了磁场，它它是利用用永久磁磁铁、极极靴和磁磁轭共同同构成闭闭合磁路路，以极极靴上的的3个环环形气隙隙（0.5mmm的窄缝缝）作为为工作磁磁场。工工作位置置的磁力力线平行行于玻璃璃基片，当当含有铁铁磁磨屑屑的润滑滑油流过过玻璃基基片时，铁铁磁磨屑屑在磁场场力的作作用下，滞滞留于基基片上，而而且沿磁磁力线方方向（径径向方向向）排列列。旋转式铁铁谱仪的的制谱原原理如图图2-229 所所示。制制谱时，油油样2由由定量移移液管11在定位位漏斗的的限位帮帮助下，被被滴注到到固定于于磁头44上端面面的玻璃璃基片33上。磁磁头、基基片在电电机5的的带动下下旋转，由由于离心

33、心作用，油油样沿基基片四周周流动。油作中中铁谱性性及顺磁磁性磨属属在磁场场力、离离心力、液体的的粘滞阻阻力、重重力作用用下，按按磁力线线方向（径径向）沉沉积在基基片上，残残油从基基片边缘缘甩出，经经收集由由导油管管排人贮贮残油杯杯。基本本经清洗洗、固定定和甩干干处理后后，便制制成了谱谱片。 图2-29 旋旋转式铁铁谱仪的的工作原原理旋转式铁铁谱仪制制出的铁铁谱片，磨磨屑排列列为3个个同心圆圆环，内内环为大大颗粒，大大多数为为l550m，最最大可达达几百微微米，中中环为 l20m，外外环10rn。对于工工业上磨磨损严重重并有大大量大颗颗粒及污污染物的的油样，采采用旋转转式铁谱谱仪可以以不稀释释油

34、样一一次制出出，对于于磨屑比比较少的的油样则则可以增增加制谱谱油样量量。制出出的谱片片还可以以在图象象分析仪仪上进行行尺寸分分布的分分析。5磨粒粒分析 运转转中的设设备的液液压系统统、润滑滑系统的的油液必必然受到到污染，其其污染物物主要来来源于三三个方面面：机械械零部件件在磨损损过程中中生成的的磨损微微粒；外外界灰尘尘或水等等物质侵侵人油液液中；油油液中添添加剂反反应后的的余物。实践证证明，磨磨损微粒粒是最常常见、危危害最严严重的污污染物。一方面面，这些些磨损微微粒由各各种金属属、非金金属材料料组成，对对油液起起氧化、催化作作用，加加速油液液劣化；另方面面，材质质较硬。又随油油液流人人各磨擦擦

35、表面，划划伤、研研伤零件件表面，造造成间隙隙增大、精度下下降、振振动和噪噪声产生生。在液液压系统统中，甚甚至堵塞塞油路、研伤高高精度问问芯配合合面，造造成更大大事故。磨损颗颗粒的数数量、尺尺寸大小小、尺寸寸分布、成分和和形貌特特征都直直接与机机械零件件的磨损损状态密密切相关关，它们们是机械械设备状状态监测测、故障障诊断以以及初期期预报的的重要依依据。 铁谱技技术的特特点在于于它不但但能定量量测量润润滑油系系统内大大、小磨磨粒的相相对浓度度，而且且能直接接考察磨磨粒的形形态、大大小和成成分，后后者更是是它的独独到之处处。因此此，在铁铁谱片上上从数以以百万计计的千姿姿百态微微观物质质中准确确地识别

36、别各类磨磨粒，便便是每个个运用铁铁谱技术术开展设设备故障障诊断工工作的人人员所必必须掌握握的一门门独特技技术。为为此，国国外在总总结了十十几年实实践经验验的基础础上，编编辑并发发表了几几百张典典型磨粒粒图谱。近几年年来，我我国也在在一些专专业领域域中陆续续编辑了了有关轴轴承、齿齿轮、柴柴油机、液压系系统等特特定零件件、系统统和设备备的磨粒粒图谱，这这些都为为运用铁铁谱技术术定性分分析提供供了宝贵贵的参考考资料。（1）钢钢铁磨损损微粒的的识别 实验验研究表表明，由由于磨损损机理不不同，其其摩擦副副表面会会产生出出不同形形态及尺尺寸特征征的磨屑屑。钢或或合金钢钢材质组组成的摩摩擦副，在在运转时时磨

37、损产产生的微微粒可分分为以下下几类。 1）正常磨磨损微粒粒 正常常磨损微微粒是指指设备在在正常运运行状态态下，由由于滑动动磨损所所产生的的磨损微微粒。 当摩擦擦副磨合合时，磨磨损表面面上会形形成一层层厚度大大约为11m的光光滑表层层-剪切切混合层层，形成成稳定的的剪切混混合层后后机器就就处于正正常磨损损状态。在运行行时，由由于摩擦擦力的周周期性作作用，因因疲劳而而产生小小片剥落落，这一一层不断断剥落又又不断产产生，从从而形成成一个稳稳定的磨磨损状态态。这时时的磨屑屑是一些些具有光光滑表面面的“鳞片”状颗粒粒，其尺尺寸范围围是长轴轴尺寸从从0.55m到155m，甚甚至更小小，厚度度在0.151m

38、之间间。较大大的磨屑屑，其长长轴尺寸寸与厚度度的比例例约为110:11，长轴轴仅为00.5m的小小磨屑，长长轴尺寸寸与厚度度的比例例约为33:l。 2）严重滑滑动磨损损微粒 当滑滑动表面面由于载载荷或速速度过大大时，造造成磨损损表面接接触应力力迅速增增大，这这时开始始发生严严重滑动动磨损。这时剪剪切混合合层变得得很不稳稳定，出出现大颗颗粒脱落落。如果果表面应应力继续续增加，就就会造成成整个表表面发生生剥落，出出现破坏坏性磨屑屑，磨损损速度将将迅速加加快。大大磨屑与与小磨屑屑间数量量比，决决定于表表面应力力超过极极限值的的程度，应应力值越越高，大大磨屑物物比例就就越高。 严重滑滑动磨损损磨屑尺尺

39、寸在220m以上上，长轴轴尺寸与与厚度的的比约为为10:1，微微粒表面面有划痕痕，有直直的棱边边。随着着磨损程程度的加加重，表表面的划划痕和直直边也更更显著。 3）切削磨磨损微粒粒 切削削磨损微微粒类似似车床切切削加工工产生的的切屑，这这种磨粒粒形态一一般有环环状、螺螺旋状、曲线状状等。产产生切削削磨损微微粒的原原因大约约有两种种：一是是摩擦副副中较硬硬的一方方由于安安装不良良或出现现裂纹，造造成硬的的刃边，穿穿入较软软的一方方产生磨磨屑。这这种磨屑屑通常都都比较粗粗大，平平均宽度度为25m，长长度为2251100m。另另一种是是润滑系系统中的的外来污污染颗粒粒或是系系统内的的零件磨磨损微粒粒

40、，均可可嵌入摩摩擦副中中软的摩摩擦表面面，在摩摩擦过程程中产生生切削磨磨损微粒粒。这种种情况下下产生的的磨屑粒粒度与污污染颗粒粒的粒度度成正比比，磨屑屑厚度可可小到00.25m，长长度可达达5m。 切削磨磨损微粒粒是非正正常磨损损微粒，它它们的存存在和数数量多少少要仔细细监测。如果系系统中大大多数切切削磨损损微粒的的长度为为几个m，厚厚度小于于lm，可可以判断断润滑系系统中有有粒状污污染物存存在；如如果系统统中长度度大于 50m的大大切削微微粒快速速增加，零零件即将将可能发发生失效效。 4）滚动疲疲劳磨损损微粒 这种种微粒通通常产生生于滚动动轴承的的疲劳过过程中，它它包括三三种不同同形态：疲劳

41、剥剥离磨屑屑，球状状磨屑和和层状磨磨屑。 a疲疲劳剥离离磨屑是是在点蚀蚀时从摩摩擦副表表面以鳞鳞片形式式分离出出的扁平平形微粒粒，表面面光治，有有不规则则的周边边。磨属属的最大大粒度可可达1000m，其其长轴尺尺寸与厚厚度之比比约为110:1。如如果系统统中大于于 100m的疲疲劳剥离离微粒有有明显的的增加，这这就是轴轴承失效效的预兆兆，可对对轴承的的疲劳磨磨损进行行初期预预报。 b球状状磨屑是是在轴承承疲劳裂裂纹中产产生的，它它的出现现，表示示轴承已已经出现现故障，所所以球状状微粒是是滚动轴轴承疲劳劳磨损的的重要标标志。一一般说来来，球状状磨屑都都比较小小，大量量的磨屑屑直径小小于3m，而而

42、其它原原因例如如液压系系统中的的气穴腐腐蚀、焊焊接和磨磨削加工工过程中中产生的的球形金金属微粒粒的直径径往往大大于 110m，两两者粒度度大小的的差别可可作为区区分依据据。 c层层状磨屑屑是第三三种滚动动疲劳磨磨屑。其其粒度在在2050m范围围内，长长轴尺寸寸与厚度度之比为为30:l。这这种层状状磨屑被被认为是是因磨损损微粒粘粘附于滚滚动元件件的表面面之后，又又通过滚滚动接触触碾压而而成的。它的特特征是呈呈片状，四四周不规规则，表表面上有有空洞。 层状磨磨屑在轴轴承的整整个使用用期内都都会产生生，特别别是当疲疲劳剥落落发生时时，这种种层状磨磨屑会大大大增加加，同时时伴有大大量球状状磨屑产产生。

43、因因此，如如果系统统中发现现有大量量层状磨磨属和球球状磨屑屑存在，而而且数量量还在增增加，就就应当预预报滚动动轴承已已存在导导致疲劳劳剥离的的显微疲疲劳裂纹纹了。 5）滚动-滑动复复合磨损损微粒 滚动动-滑动动复合磨磨损也属属疲劳磨磨损，它它是齿轮轮副、凸凸轮副等等摩擦副副的主要要损坏原原因。齿齿轮的齿齿面在啮啮合过程程中，相相对滚动动和滑动动同时并并存，所所以齿轮轮的磨损损形式包包括滚动动疲劳磨磨损和粘粘着磨损损两种。在节线线处的磨磨损类型型主要是是疲劳及及胶合和和擦伤。疲劳磨磨屑与滚滚动轴承承所产生生的磨屑屑有许多多共同之之处，它它们通常常均具有有光滑的的表面和和不规则则的外形形，磨屑屑的

44、长轴轴与厚度度之比为为4:11到100:1（由由齿轮设设计决定定）。滚滚动-滑滑动复合合磨损微微粒的特特点是磨磨屑较厚厚（几个个微米），长长轴与厚厚度比例例较高。 齿轮胶胶合时，因因载荷和和速度过过高，摩摩擦过热热使油膜膜破坏，致致使处于于啮合的的齿轮发发生粘着着。摩擦擦表面被被拉毛，这这就更进进一步导导致了磨磨损的加加剧。胶胶合区域域一般发发生在节节线与齿齿顶或节节线与齿齿根之间间，这一一现象一一旦发生生就会很很快影响响到每一一个轮齿齿，产生生大量的的磨屑。这种磨磨屑都具具有被拉拉毛的表表面和不不规则的的轮廓，在在一些大大磨屑上上具有明明显的表表面划痕痕。由于于胶合的的热效应应，通常常有大量

45、量氧化物物存在，表表面出现现局部氧氧化的迹迹象，在在白光照照射下呈呈棕色或或蓝色的的回火色色，其氧氧化程度度决定于于润滑剂剂的组成成和胶合合的程度度。胶合合产生的的大磨损损微粒比比例并不不十分高高。 以上介介绍的55种主要要磨屑，是是钢铁磨磨损微粒粒的主要要形式，其其中后44种都与与钢铁部部件的失失效相联联系，通通过对谱谱片上磨磨屑形状状、大小小的识别别就可以以了解到到，机械械的磨损损原因和和所处状状态。不不同的机机械设备备对部件件精度要要求不同同，预报报失效的的磨屑粒粒度也不不相同。一般机机械通常常出现小小于5m的小小片形磨磨属表明明机器处处于正常常磨损状状态，当当大于55m的切切削形、螺旋形形、图形形和弯曲曲形微粒粒大量出出现时，则则是严重重磨损的的征兆。（2）有有色金属属磨粒 除钢钢铁磨屑屑外，一一些系统统内含有有色金属属的部件件，必须须对有色色金属磨磨屑进行行识别。在铁谱谱片上有有色金属属微粒不不按磁场场方向排排列，以以不规则则方式沉沉淀，大大多数偏偏离铁磁磁性微粒粒链，或或处在相相邻