JiaoC4第四节油液监测与诊断技术

1、JiaoC4第四节油液监测与诊断技术表2-11油液监测与诊断技术的应用应用监测设备航空发动机、液压系统.传动系统、宙达系统船舶柴汕机、传动系统.起重设备、液压系统机车柴汕机、传动系统、液压操作系统汽车发动机、传动系统、液压系统石化柴汕机、发电机、压缩机.鼓风机、挤压机冶金传动系统.轧钢机.起重设备、传送机构机床传动装置、液压系统、加工中心电力气轮机、柴油机、蒸汽轮机、传动装宜.变压器、液压系统油液监测与诊断技术通常包括汕液理化性能分析技术、铁谱分析技术、光谱分析技术、颗粒汁数技术等，实现对油样中所含磨粒的数量、大小、形状、成分等及苴变化，油品的劣化变质程度等的分析。油液分析技术涉及的机理、分析

2、内容及使用的仪器见表2-12 o表2T2 油液分析技术及仪器汕液分析技术机理分析内容仪辭油液理化指标 及污染度检测油液物理、化学性能抬标及其它综合 抬标的变化.反映汕品的劣化变质程 度。超过一定数值，润滑油成为废油. 必须更换。粘度、酸碱值.闪点、水 分、机械朵质.积炭.颗 粒数及油液污染综合指标 等振荡式粘度讣.滴定 仪、闪点汁.红外光 谱仪.颗粒计数器. 污染监测仪等油液诜谱技术借助于岛梯度、强磁场的铁谱仪将油 液中的金属磨粒有序分离出來进行分 析.从而监测设备运转状态、磨损趋 势、判定磨损机理磨粒尺寸.磨粒数虽、磨 粒形貌、磨粒成分分析式铁谱仪 直读式铁谱仪 旋转式铁谱仪 在线式铁谱仪油

3、液光谱分通过测虽物质燃烧发出的特定波长. 一定强度的光，从而检测膳粒的元素 成分及含址浓度监测设备运转状态、 磨损趋势.判定磨损部位金属磨粒元素成分及含虽 浓度值添加剂元素成分浓度 杂质污染元素成分及浓度直读式发射光谱仪 吸取式光谱仪一、润滑剂及其质量指标在机器的摩擦副间加入某种介质，使貝减少摩擦和磨损，这种介质称为润滑材料，即润 滑剂。由于摩擦副的类型和工况条件不同，相应地对润滑材料的要求和选用也不同，只有按 摩擦副对润滑材料性能的要求，合理地选用润滑材料，才能达到延长设备使用寿命，保证设 备正常运转及提高企业经济效益的目的。（一）润滑剂的分类润滑剂可分为液体润滑剂、半固体润滑剂、固体润滑剂

4、和气体润滑剂四大类。1. 液体润滑剂 例如润滑油、水、液态金属等。润滑油中矿物油来源充足、品种多，不 易变质，加之一样矿物润滑油，含有极性物质，易形成吸附膜或油中加入添加剂后形成边界 膜达到润滑目的，故应用最为广泛。2. 半固体润滑剂例如润滑脂，它是用稠化剂和润滑油制成，是一种介乎液体和固体 之间的润滑材料，在一定意义上兼有二者的优点。要紧用于长期工作而不易经常更换润滑剂 的摩擦部位以及因结构关系不能使用润滑油的机器设备。3. 固休润滑剂例如石墨、二硫化铝等，依靠这些物质在摩擦表而形成低剪切强度，并 与摩擦表而有较强附着力的固体润滑膜达到润滑目的。4. 气体润滑剂 例如空气、氮气等，多用于髙温

5、、高速、轻载场合，例如高速磨头的空 气轴承。（二）润滑汕性能指标把握润滑油的性能指标，能进一步熟知其适用场合，为不同工况条件选择合适的润滑汕 提供必要的依据。1. 粘度 粘度是润滑油最重要的性能指标之一，是反映润滑汕流淌的粘性大小，决泄润 滑汕油膜厚度的要紧因素之一。润滑油的作用就在于使润滑油在机器作功运动的摩擦表面形 成汕膜，该油膜起到润滑、减震、冲洗、冷却等作用。润滑汕的粘度随温度的变化而变化。一样地讲，同一润滑汕，温度越髙粘度越小，温度 越低粘度越大。称润滑油的这种性能为粘温性能”，常用粘度指数表示，粘度指数髙讲明油 品粘度随温度的变化较小，粘温性较好。表示粘度的单位和测左粘度的方法专门

6、多，例如英美等国多采纳赛氏和雷氏粘度，徳国 和西欧多采纳恩氏粘度和运动粘度，我国要紧采纳运动粘度。国际标准化组织规左统一采纳 运动粘度。我国新的粘度牌号以N为标记,即N2、N3、N5、N7、N460、N680、N1000、 N1500,共18级。在使用中一泄要注意牌号的种类，以幸免差错。运动粘度可用运动粘度测定仪测左。2. 油性和极压性 汕性和极压性是表示润滑油抗击磨损能力的指标，油性表示油膜的吸 附能力，极压性则表示在冲击载荷或髙温重载荷作用时油膜不破裂的能力。我国评泄润滑汕的极压性，要紧在四球式摩擦试验机上进行。3. 酸值酸值是指中和每1克润滑油中的有机酸所消耗的氢氧化钾的亳克数，单位是

7、KOHmg / g。当所用汕品的酸值超过标准时应换用新汕。4. 水分润滑油的水分是指润滑油中含水量的重疑百分比数。润滑汕中水分的存在，破 坏润滑汕形成油膜、使润滑成效变差，并加速有机酸对金属的腐蚀作用，锈蚀设备，而且使 添加剂分解沉淀。测立水分可在水分测立器上进行。5. 水溶性酸和碱 水溶性酸和碱是指溶于油品中的无机酸和碱，以及低分子有机酸和碱 性氧化物，它们将强烈腐蚀设备，加速油品变质，降低油品的绝缘性能。6. 机械杂质 机械杂质是指润滑油中各种沉淀物、胶状悬浮物、砂上、金属粒等杂质的 重量百分比，它是反映油品纯洁度的指标。油品中机械杂质的存在会加剧机器零件的磨损， 加速油品老化，严峻时还会

8、堵塞油路及滤淸器。7. 闪点闪点是表示润滑油蒸发性的指标。在规泄的条件下加热油品，当油蒸气与周用 空气形成的一左浓度的混合气体时，同火焰接触时产生短暂闪火时的最低油温即为闪点。闪 点是油品的安全性指标，油品的工作温度一样低于闪点2030C为宜。闪点的测试分为开口闪点与闭口闪点两种，蒸发性较大的轻质汕品一样用闭口法测泄， 而重质汕品则常用闭口法。8. 凝点在规左条件下使油品冷却到不流淌时的最高温度即为凝点。凝点是反映油品低 温流淌性的重要指标。通常，汕品工作温度一样应比凝点髙15C30C为宜。此外，还有灰分、残炭、腐蚀、抗氧化安左性、抗乳化度、抗泡沫性等性能指标。（三）润滑脂性能指标润滑脂是由基

9、础油加稠化剂制成的半液体润滑剂，它适用于下面几种情形：某些开放 式润滑部位，起到润滑作用而又可不能流失和滴落：在有尘埃、水分或有害气体腐蚀的情 形下，要求有良好的密封性、防护性和防腐蚀性的场合：由于工作条件限制，而要求长期 不换润滑剂的摩擦部位的润滑部位：摩擦部位的温度和速度变化范畴较大的机械的润滑以 及满足某些机械设备的封存、防腐、防锈上的需要。润滑脂的性能指标有1. 外观良好的润滑脂，其颜色和稠度都应是平均的，没有硬块颗粒，没有析汕现象, 表而没有干硬的皮层和稀软糊层。2. 针入度 针入度是表示油脂稠度的指标。某润滑脂的针人度是指在25，C温度下，重 量为150g的标准圆锥体，在5秒钟内沉

10、入该润滑脂试样的深度（以l/10mm为单位，表 示时不标注）。脂的针入度越小，稠度就愈高，它不易进入摩擦副表而，而且内摩擦大、能耗 高，但它的承载能力高，不易从摩擦而内被挤出来。3. 滴点 它是决左润滑脂使用温度的指标。滴点测肚仪的润滑脂被加热后，开始滴落时 的温度称为润滑脂的滴点。润滑脂的使用温度一样应髙于滴点2O3（TC,以保证可靠的润滑 成效。4. 抗腐蚀性要紧反映润滑脂对金属的腐蚀程度。除此之外，润滑脂还有胶体安左性、机械杂质、氧化安左性等性能指标。（四）液压油液压汕的要紧作用是传递液压能，其次是润滑、冷却、防锈、减震等作用，它的状态直 截了当关系到液压机械运转的可靠性。反映液压油性能

11、的要紧指标及其测试方法与润滑油类 似，不再重复。（五）添加剂在专门多情形下，基础油专门难满足摩擦副对润滑剂提出的苛刻要求。因此，为了提高 油品质量和满足使用性能还必须在润滑油品中加人少疑一种或几种物质，以改善油品的某些 性能，所添加的物质称为添加剂。一样极少量添加剂，就能显著改变油品的质量，如此就可 幸免润滑油复杂加工过程，又可解决一些加工精制仍不能满足的专门要求，从而扩大优质润 滑油产品的来源。添加剂一样不单独作润滑材料。同一种添加剂，加到不同种类的基础油或不同类型的原 油炼制的油，英成效也可能不完全相同，因此使用时必须通过试验，选择最佳品种和用量。常用的润滑油添加剂包括淸净分散剂、抗氧抗腐

12、剂、油性添加剂、极压（抗磨）添加剂、 增粘剂、降凝剂、抗泡沫剂、防锈剂等等。二、油液性能分析对机械设备的润滑系统进行定期的油样理化性能测试分析，能够动态监测使用过程中润 滑汕质量变化情形，从而保证机械设备处于良好的润滑状态。同时也能够随机监测润滑油的 质量指标变化情形，从而确定最合理的最经济有效的换油周期。润滑油在使用过程中的变质和汕品质虽劣化，要紧包括两方而。一是由于氧化、凝聚、 水解、分解作用使汕品产生永久性变质。可采纳测量润滑油油样粘度变化、含水虽:、机械杂 质、酸值及闪点变化等理化指标来分析判定。假如汕品劣化程度超过一泄限度（按质换油标 准），则及时换汕。表2-13、2-14给出了部分

13、油品的质量界限值。二是润滑油中添加剂的消 耗和变质。使用过程中，添加剂及英反应物也会发生变化。因此，必须圧期对使用中的润滑 油取油样进行添加剂含量的测左。发觉添加剂含虽:减少，及时补充，以保持润滑油的专门润 滑性能。表2-13液压油质址界限M理化性能极限指标岛粘度抬数液压油低温液压油抗磨液压油-般液压油运动粘度（40*010m /s10%10%10%-15%10%-15%酸值增加m gKOH/g0.30.30303水分0000闪点（开口）C-60 （不变）固体颗粒污染等级20/1620/1620/1620/16表2-14汽轮机油换油界限指标界限酸值:M.5 （mgKOH/g）或0.2 （mgK

14、OH/g）而且有清洗 不掉的低分子有机酸粘度新油粘度的25%抗乳化性能显著恶化,8分钟内分油少于95ml杂质含有磨损朵质除采纳对使用中的润滑油要紧理化指标变化现场作岀快速鉴宦外，近来国内外还显现用 油液的综合质量对汕液现场作岀快速鉴泄的技术及相应仪器。例如通过测左油液的透亮度、 介电常数的变化、污染度等参数来评立油液质呈:。三、油液监测与诊断技术运用油液监测与诊断技术，在设备不停机、不解体的情形下监测工况，诊断设备的异常、专门部位、专门程度及缘故，从而预报设备可能发生的故障，是提高设备治理水平、改 善爱护保养的一个重要手段，也是保证设备正常运转、制造经济效益的有效途径。该技术还 可用于研究设备

15、中摩擦副磨损机理和润滑机理，磨缺失效过程和失效类型，用于进行润滑汕 品性能分析，新油品性能分析，确怎油液污染程度以及油品合适的使用期限，用来确左合理 的磨合工艺规范等。在对机械设备进行状态监测和故障诊断时，专门是利用振动和噪声监测 诊断低速回转机械及往复机械的故障较为困难时，运用油液监测与诊断技术则较有效。油液监测与诊断采纳的具体技术包括光谱技术、铁谱技术、颗粒汁数技术、磁塞技术等, 它们在技术原理、仪器工作原理及结构、检测油样的制备、数据处理、结果分析和应用范畴 等方而各具特点，选用时应予以注意。表2-15为常用的几种油液分析方法的性能比较。（一）汕液监测与诊断技术的实施步骤1. 选择对生产

16、、产品质量、经济效益阻碍较大的设备为监测对象，在深入了解该设备有 关情形（功能、结构、运转现状、润滑材料及润滑系统现状等）的基础上，选择并制订合理 的汕液监测方案及技术。表2-15汕液分析技术的，性能比较项目铁谱分析光谱分析颗粒计数喩塞磨粒浓度好（铁磨粒）专门好好好（诜磨粒）磨粒形貌专门好好尺寸分布好专门好元素成分好专门好好磨粒尺寸范畴（um） 10. 11018025 400局限性局限于铁磨粒及顺磁 性磨粒元素成分的识 不有局限性不能识不磨粒的形 貌.尺寸等不能识不磨粒的元 素成分和形貌等局限于铁磨粒不 能做磨粒识不检测用时刻长极短短长评判磨损机理分析及早期 失效的倾报成效专门 好磨损趋势监

17、测成效 好用作辅助分析、污染 度分析可用于检测不正 常磨损分析方式实验室分析、现场及在 线分析实验室分析、现场分 折实验室分析、现场分 析在线分析2. 选取汕样，这是实施技术的重要环节。原始油样是测泄磨损微粒、进而数据处理和分 析、最后判定故障的基础，所取的汕样中必须含有表征设备要紧磨损部位信息的有代表性的 磨粒，能正确反映磨损真实情形：要合理地确定取样间隔时刻，表2-16给出一组取样间隔 时刻参考值。应严格按规立的技术规范选取原始油样。表2-16取样间隔时刻参考值（h）监测机械类型跑合时期正常磨损时期失效前夕时期地面液压系统8()2(X)80煤矿井下液压系统2()5()2()地面传动装宜30

18、1(X)30煤矿井下传动装宜3010030重型燃气轮机250-500柴油机200蒸汽轮机250-500飞机燃气轮机503. 制备检测油样，按照所选用的汕液监测技术及仪器所规立的制备方法和步骤，认真制 备。4. 将检测油样送入监测仪器，左性、泄量测泄有关参数。5. 进行检测数据处理与分析，视所选用的监测技术的不同，能够采纳趋势法、类比法等 处理数据和结果分析，进一步可应用数理统讣、模糊数学等知识建立相应的运算机数据处理 系统。6. 依照数据处理分析的结果，判泄设备的专门、专门部位、专门程度及缘故，预报可能 显现的咨询题以及发生专门的时刻、范畴和后果。7. 提出改进设备专门状况的措施（包括处理专门

19、的时刻、内容、费用，具体修理方案和实施）。（二）铁谱技术及仪器油品铁谱分析技术利用髙梯度的强磁场的作用，将润滑油样中所含的机械磨损微粒有序 地分离岀来，并借助不同的仪器对磨屑进行有关形状、大小、成分、数量及粒度分布等方而 的左性和左量观测，从而判泄机械设备的磨损状况，预报零部件的失效。铁谱技术的要紧内 容包括油品取样技术、铁谱仪及制谱技术、磨粒分析技术等。依照分离、检测磨粒的不同方法，铁谱仪要紧分为分析式铁谱仪、直读式铁谱仪、旋转 式铁谱仪等。1. 铁谱技术的特点 铁谱技术与其它技术相比，具有专门的优势，要紧是（1）.应用铁谱技术能分离岀润滑油中所含较宽尺寸范畴的磨屑，故应用范畴广。（2）.铁

20、谱技术利用铁谱仪将磨屑重叠地沉积在基片或沉淀管中，进而对磨屑进行定性 观看分析和定虽测量，综合判左机械的磨损程度，同时还可对磨屑的组成元素进行分析，以 判泄磨眉产生地，即磨损发生的部位。铁谱技术的缺点在于：对润滑汕中非铁系颗粒的检测能力较低，例如在对含有多种材质 摩擦副的机器（例如发动机）进行监测诊断时，往往感到不力：分析结果较多依靠操作人员 的体会：不能理想地适应大规模设备群的故障诊断。2. 分析式铁谱仪分析式铁谱是种常用的、重要的铁谱仪器，要紧由铁谱制谱仪、铁 谱显微镜和铁谱读数器组成。铁谱制谱仪要紧用途是分离油样中磨损微粒并制成铁谱谱片， 它由微量泵、磁铁装置、玻璃基片、特种胶管及支架等

21、部件组成。分析式铁谱仪的工作原理如图2-27所示。从设备润滑系统或液压系统取的原始油样经 制备后，由微量泵输送到与磁场装置呈一左倾斜角度的玻璃基片上（亦称铁谱基片）。油样由 上端以约15m/h的流速流过高梯度强磁场区，从基片下端流入回油管，然后排入储汕杯中。 在随油样流下的过程中，可磁化的磨屑在高梯度强磁场作用下，由大到小依序沉积在玻璃基 片的不同位置上，沿磁力线方向（与油流方向垂直）排列成链状，经清洗残油和固定颗粒的 处理之后，制成铁谱片。在铁谱显微镜下，对铁诺基片上沉积磨粒进行有关大小、形状、成 分、数量方而的定性和左量分析后，就能够对被监测的设备的摩擦磨损状态作岀判泄。目前国内使用的分析

22、式铁谱仪系统要紧是：美国标准石油公司（Standard Oil Company） 生产的双联式铁谱仪，我国北京科学仪器厂生产的FTP-1型分析式铁谱仪和重庆光学仪器厂 生产的TPF-1型分析式铁谱仪。图2-27分析式铁谱仪的匸作原理通过对磨粒色泽和化学辨色，能够识不出铁磁材料、有色金属和一些非金属物质；通过 铁谱读数器可直截了当得到被测部位的磨粒覆盖而积百分数，如此分析式铁谱仪就具有定性 和左量分析两种功能。3. 直读式铁谱仪直读式铁谱仪要紧用来直截了当测定油样中磨粒的浓度和尺寸分布, 只能作左量分析，能够方便、迅速而较准确地测龙汕样内大小磨粒的相对数量，因而能对设 备状态作岀初步的诊断，是目

23、前设备监测和故障诊断的较好手段之一。假如不仅要了解磨损 微粒的数量及分布情形，而且要观看分析磨粒的形状、表而形貌和成分等因素，作出较准确 的诊断，就需使用分析式铁谱仪。目前国内使用的直读式铁谱仪有美国SOHIO公司生产的DR型铁谱仪、北京科学仪器厂 生产的ZTP型直读武铁谱仪和重庆光学仪器厂生产的TPD型直读式铁谱仪。直读式铁谱仪的工作原理如图2-28a所示。取自机器的汕样，经浓度及粘度稀释后，在 虹吸作用下流经位于磁铁上方的玻璃沉淀管，油样中可磁化微粒在髙梯度磁场作用下，依英 粒度顺序排列在沉积管内壁不同位置上。在沉积管人口处，即在12mm位置上沉积着大于 5 nm的大磨粒，而在5mm之后的

24、位置沉积着只有12 nm的小磨粒（见图2-28b ）。光导纤维将光线引至与上述两个位置相对应的固定测点上，并由两只光敏探头接收穿过 磨粒层的光信号，经电子线路放大，A/D转换处理最终在Dl和Ds两个数显屏上直截了当 显示出磨粒沉积的覆盖值。4. 旋转式铁谱仪分析式铁谱仪、直读武铁谱仪应用较广泛，分析技术较成熟，专门 是分析式铁谱仪同时具有左量和左性分析双重功能。然而这些铁谱仪对污染严峻的油样（例 如煤矿机械或工程机械内的润滑油等）的左量和左性分析成效不行，要紧是制谱过程中，润 滑汕中的污染物会滞留在铁谱片上，假如滞留数量较多，将阻碍对磨粒的观测。a）直读式铁谱仪的原理b）沉积管内的磨粒排序图2

25、-28直读式铁谱仪的匸作原理旋转式铁谱仪克服了上述缺点，同时又保留了分析铁谱能够分析观看磨粒形貌、尺寸大 小、材质成分等优点。为幸免由于磁力线垂直于基片而造成铁磁性磨眉堆积重叠的缺点，旋 转式铁谱仪重新设讣了磁场，它是利用永久磁铁、极靴和磁馳共同构成闭合磁路，以极靴上 的3个环形气隙（0.5n】m的窄缝）作为工作磁场。工作位置的磁力线平行于玻璃基片，当含 有铁磁磨屑的润滑汕流过玻璃基片时，铁磁磨屑在磁场力的作用下，滞留于基片上，而且沿 磁力线方向（径向方向）排列。旋转式铁谱仪的制谱原理如图2-29所示。制谱时，汕样2由泄虽移液管1在 定位漏斗的限位关心下，被滴注到固泄于 磁头4上端而的玻璃基片

26、3上。磁头、基 片在电机5的带动下旋转，由于离心作 用，油样沿基片四周流淌。油作中铁谱性 及顺磁性磨属在磁场力、离心力、液体的 粘滞阻力、重力作用下，按磁力线方向（径 向）沉积在基片上，残汕从基片边缘甩岀， 经收集由导油管排人贮残油杯。差不多经 淸洗、固立和甩干处理后，便制成了谱片。图2-29旋转式饮谱仪的匸作原理旋转式铁谱仪制出的铁谱片，磨屑排列为3个同心圆环，内环为大颗粒，大多数为150 pm,最大可达几百微米，中环为120 nm,外环10 urn。关于工业上磨损严峻并有大量 大颗粒及污染物的油样，采纳旋转式铁谱仪能够不稀释油样一次制出，关于磨屑比较少的汕 样则能够增加制谱汕样量。制出的谱

27、片还能够在图象分析仪上进行尺寸分布的分析。5. 磨粒分析运转中的设备的液压系统、润滑系统的油液必迫受到污染，苴污染物要 紧来源于三个方面：机械零部件在磨损过程中生成的磨损微粒：外界灰尘或水等物质侵人汕 液中：汕液中添加剂反应后的余物。实践证明，磨损微粒是最常见、危害最严峻的污染物。 一方而，这些磨损微粒由各种金属、非金属材料组成，对油液起氧化、催化作用，加速油液 劣化：另方而，材质较硬。又随油液流人各磨擦表面，划你 研伤零件表而，造成间隙增大、 精度下降、振动和噪声产生。在液压系统中，甚至堵塞油路、研伤髙精度咨询芯配合而，造 成更大事故。磨损颗粒的数量、尺寸大小、尺寸分布、成分和形貌特点都直截

28、了当与机械零 件的磨损状态紧密相关，它们是机械设备状态监测、故障诊断以及初期预报的重要依据。铁谱技术的特点在于它不但能左量测虽:润滑油系统内大、小磨粒的相对浓度，而且能直 截了当考察磨粒的形状、大小和成分，后者更是它的独到之处。因此，在铁谱片上从数以百 万汁的千姿百态微观物质中准确地识不各类磨粒，便是每个运用铁谱技术开展设备故障诊断 工作的人员所必须把握的一门专门技术。为此，国外在总结了十几年实践体会的基础上，编 辑并发表了几百张典型磨粒图谱。近几年来，我国也在一些专业领域中连续编辑了有关轴承、 齿轮、柴油机、液压系统等特左零件、系统和设备的磨粒图谱，这些都为运用铁谱技术定性 分析提供了宝贵的

29、参考资料。（1）钢铁磨损微粒的识不实验研究讲明，由于磨损机理不同，其摩擦副表面会产生 出不同形状及尺寸特点的磨屑。钢或合金钢材质组成的摩擦副，在运转时磨损产生的微粒可 分为以下几类。1）正常磨损微粒正常磨损微粒是指设备在正常运行状态下，由于滑动磨损所产生的磨 损微粒。当摩擦副磨合时，磨损表而上会形成一层厚度大约为lum的光滑表层-剪切混合层，形 成稳固的剪切混合层后机器就处于正常磨损状态。在运行时，由于摩擦力的周期性作用，因 疲劳而产生小片剥落，这一层不断剥落又不断产生，从而形成一个稳固的磨损状态。这时的 磨屑是一些具有光滑表面的“鳞片”状颗粒，苴尺寸范畴是长轴尺寸从0.5 um到15nm,

30、甚至更小，厚度在0.15lum之间。较大的磨屑，其长轴尺寸与厚度的比例约为10:1,长 轴仅为0.5 u m的小磨屑，长轴尺寸与厚度的比例约为3:1。2）严峻滑动磨损微粒半滑动表而由于载荷或速度过大时，造成磨损表而接触应力迅速 增大，这时开始发生严峻滑动磨损。这时剪切混合层变得专门不稳固，显现大颗粒脱落。假 如表而应力连续增加，就会造成整个表而发生剥落，显现破坏性磨屑，磨损速度将迅速加快。 大磨屑与小磨屑间数量比，决左于表而应力超过极限值的程度，应力值越髙，大磨屑物比例 就越髙。严峻滑动磨损磨屑尺寸在20 um以上，长轴尺寸与厚度的比约为10:1,微粒表而有划痕, 有直的棱边。随着磨损程度的加

31、重，表面的划痕和直边也更显著。3）切削磨损微粒切削磨损微粒类似车床切削加工产生的切屑，这种磨粒形状一样有环 状、螺旋状、曲线状等。产生切削磨损微粒的缘故大约有两种：一是摩擦副中较硬的一方由 于安装不良或显现裂纹，造成硬的刃边，穿入较软的一方产生磨屑。这种磨屑通常都比较粗 大，平均宽度为25 u m,长度为25100 uhk另一种是润滑系统中的外来污染颗粒或是 系统内的零件磨损微粒，均可嵌入摩擦副中软的摩擦表面，在摩擦过程中产生切削磨损微粒。 这种情形下产生的磨屑粒度与污染颗粒的粒度成正比，磨屑厚度可小到0.25 y m,长度可达 5 u m。切削磨损微粒是非正常磨损微粒，它们的存在和数量多少要

32、认真监测。假如系统中大多 数切削磨损微粒的长度为几个p m,厚度小于1卩m,能够判左润滑系统中有粒状污染物存在: 假如系统中长度大于50 Pm的大切削微粒快速增加，零件立即可能发生失效。4）滚动疲劳磨损微粒这种微粒通常产生于滚动轴承的疲劳过程中，它包括三种不同形 状：疲劳剥离磨屑，球状磨酬和层状磨屑。a.疲劳剥离磨眉是在点蚀时从摩擦副表面以鳞片形式分离出的扁平形微粒，表面光治， 有不规则的周边。磨属的最大粒度可达100 um,其长轴尺寸与厚度之比约为10:le假如系 统中大于10 um的疲劳剥离微粒有明显的增加，这确实是轴承失效的预兆，可对轴承的疲 劳磨损进行初期预报。b球状磨屑是在轴承疲劳裂

33、纹中产生的，它的显现，表示轴承差不多显现故障，因此球 状微粒是滚动轴承疲劳磨损的重要标志。一样讲来，球状磨屑都比较小，大量的磨屑直径小 于3 U m,而其它缘故例如液压系统中的气穴腐蚀、焊接和磨削加工过程中产生的球形金属 微粒的直径往往大于10 um,两者粒度大小的差不可作为区分依据。c.层状磨屑是第三种滚动疲劳磨屑。其粒度在2050u m范畴内，长轴尺寸与厚度之 比为30:1。这种层状磨屑被认为是因磨损微粒粘附于滚动元件的表而之后，又通过滚动接触 碾压而成的。它的特点是呈片状，四周不规则，表而上有空泛。层状磨屑在轴承的整个使用期内都会产生，专门是当疲劳剥落发生时，这种层状磨屑会 大大增加，同

34、时伴有大量球状磨屑产生。因此，假如系统中发觉有大量层状磨属和球状磨屑 存在，而且数量还在增加，就应当预报滚动轴承已存在导致疲劳剥离的显微疲劳裂纹了。5）滚动-滑动复合磨损微粒滚动-滑动复合磨损也属疲劳磨损，它是齿轮副、凸轮副等 摩擦副的要紧损坏缘故。齿轮的齿而在啮合过程中，相对滚动和滑动同时并存，因此齿轮的 磨损形式包括滚动疲劳磨损和粘着磨损两种。在肖线处的磨损类型要紧是疲劳及胶合和擦伤。 疲劳磨屑与滚动轴承所产生的磨屑有许多共同之处，它们通常均具有光滑的表面和不规则的 外形，磨屑的长轴与厚度之比为4:1到10:1 （由齿轮设计决眾）。滚动-滑动复合磨损微粒的 特点是磨屑较厚（几个微米），长轴

35、与厚度比例较高。齿轮胶合时，因载荷和速度过髙，摩擦过热使油膜破坏，致使处于啮合的齿轮发生粘着。 摩擦表面被拉毛，这就更进一步导致了磨损的加剧。胶合区域一样发生在节线与齿顶或节线 与齿根之间，这一现象一旦发生就会专门快阻碍到每一个轮齿，产生大量的磨屑。这种磨屑 都具有被拉毛的表面和不规则的轮廓，在一些大磨眉上具有明显的表而划痕。由于胶合的热 效应，通常有大量氧化物存在，表面显现局部氧化的迹象，在白光照縫下呈棕色或蓝色的回 火色，英氧化程度决疋于润滑剂的组成和胶合的程度。胶合产生的大磨损微粒比例并不十分 高。以上介绍的5种要紧磨屑，是钢铁磨损微粒的要紧形式，其中后4种都与钢铁部件的失 效相联系，通

36、过对谱片上磨屑形状、大小的识不就能够了解到，机械的磨损缘故和所处状态。 不同的机械设备对部件精度要求不同，预报失效的磨屑粒度也不相同。一样机械通常显现小 于5nm的小片形磨属讲明机器处于正常磨损状态，当大于5 um的切削形、螺旋形、图形 和弯曲形微粒大量显现时，则是严峻磨损的征兆。（2）有色金属磨粒除钢铁磨屑外，一些系统内含有色金属的部件，必须对有色金属 磨屑进行识不。任铁谱片上有色金属微粒不按磁场方向排列，以不规则方式沉淀，大多数偏 离铁磁性微粒链，或处在相邻两链之间，它们的尺寸沿谱片的分布与铁磁性微粒有全然的区 不。1）白色有色金属 使用x射线能谱法能够准确无误地确定磨屑成分，在铁谱显微镜

37、下不 易简单地辨识白色的有色金属微粒，但用温化学分析和铁谱片加热处理方法依旧能区分例如 铝、银、珞、镐、镁、铝、钛和锌等。2）铜合金 铜合金有专门的红黄色，因而易于识不。但注意与英它金属微粒的回火色相 混淆，例如钢铁微粒在磁力线上可与铜合金区分。英它金属如钛、巴氏合金等呈棕色，颜色 不如铜合金平均。3）铝、锡合金 由于铝、锡合金有良好的塑性，在摩擦过程中擦伤后辗成片而不是大片 剥落，同时磨屑往往是差不多氧化了的，因此在铁谱片上经常能够看到许多游离的铝、锡合 金磨屑。例如，假如轴承润滑不良，或者在设备起动和停车时，轴承的油膜被破坏产生氧化 磨损，这时就会产生被氧化了的铝、锡合金磨屑。铝、锡合金的

38、另一种磨损是腐蚀磨损。例如柴汕机燃料中的硫形成硫酸，汽油发动机中 油氧化形成的有机酸都会腐蚀铝、锡轴承合金，造成极细的腐蚀磨损微粒，往往在铁谱片的 出口端大量沉积。（3）铁的氧化物的辨不铁谱片上显现铁的红色氧化物，讲明润滑系统中有水分存在; 假如铁谱片上显现黑色氧化物，讲明系统润滑不良，在磨屑生成过程中曾经有过髙热时期。1）铁的红色氧化物磨屑有两类。一类是多晶体，在白色反射光下呈桔黄色，在反射偏振 光下呈饱和的桔红色，假如铁谱片上有大量此类磨屑存在（专门是大磨屑存在），讲明油样中 必泄有水。另一类是扁平的滑动磨损微粒，在白色反射光下呈灰色，在白色透射光下呈无光 的红一棕色，因反光程度髙，容易与

39、金属磨属相混淆，假如认真观看则会发觉，这种磨眉在 双色照明下不如金属颗粒明亮，在断而薄处有透射光。铁谱片中有此类磨屑显现，讲明润滑 不良，应采取相应计策。2）铁的黑色氧化物铁的黑色氧化物微粒外缘为表而粗糙不平的堆积物，因含有FC3O4, U-FC2O3, FeO等混合物质，具有铁磁性，在铁谱片上以铁磁性微粒的方式沉积。当铁谱显 微镜的辨论率接近低限时，有蓝色和桔黄色小斑点。铁谱片上存在大疑黑色铁的氧化物微粒 时，讲明润滑严峻不良。3）深色金属氧化物局部氧化了的铁性磨屑属于这类深色金属氧化物，这些微粒是润滑 不良的反应，讲明在其生成过程中被过热氧化。大块的深色金属氧化物的显现，是部件毁火 性失效

40、的征兆，而小量的较小的深色金属氧化物与正常摩擦磨损微粒一起沉积时，还不是发 生毁火性失效的表征。（4）润滑剂的变质产物的识不1）摩擦聚合物 润滑剂在临界接触区受到超高的压力作用下，英分子发生聚合反应而生 成大块凝聚物。油样中存在摩擦聚合物的特点是细碎的金属磨损颗粒嵌在无定形的透亮或半 透亮的基体中，这种基体确实是由上述凝聚物构成的。油样中存在摩擦聚合物可能表示有咨询题，这要取决于环境。若油的使用合适，油中适 当会有一些摩擦聚合物能够防止胶合磨损。但摩擦聚合物过量对机器有害，它会使润滑油粘 度增加，堵塞油过滤器，使大的污染颗粒和磨属进人机器的摩擦表面，造成更大的磨损。在 一种通常不产生摩擦聚合物

41、的汕样中见到摩擦聚合物，意味着已显现过载现象。2）润滑剂变质产生的腐蚀磨属是专门细小的微粒，其尺寸在亚微米级，腐蚀磨能沉积的 部位是在铁谱片的岀口处。3）二硫化俐二硫化铝是一种有效的固体润滑剂，铁谱上的二硫化铝往往表现多层剪切 而，而且有带直角的直线棱边，具有金属光泽，颜色为灰紫色。二硫化铝具有反磁性，往往 被磁场排斥。4）污染颗粒污染颗粒包括新油中的污染、道路尘埃、煤尘、石棉屑、过滤器材料等, 必要时可参考标准图谱识不。五、光谱技术及仪器油液分析的光谱技术是机械设备状态监测、故障诊断中应用最早的最成功的现代技术之 一，它能够有效地监测机械设备润滑、液压系统中油液所含磨损颗粒的成份及其含量的变

42、化, 同时也能够准确地检测油液中添加剂的状况及油液污染变质的程度。润滑油液中各磨损元素 的浓度与零部件的磨损状态有关，故可依照光谱监测结果来判定零部件磨损状态及进展趋势, 从而达到诊断机器故障的目的。因此，光谱技术已成为机械设备油液监测的重要方法之一。光谱技术的局限性在于不能识不磨粒的形貌、尺寸，不能判左磨损类型。用于汕液监测与诊断的光谱技术目前要紧是原子发射光谱技术和原子吸取光谱技术。（-）原子发射光谱技术和仪器各种元素差不多上由原子组成的，原子又由原子核及绕核旋转的电子组成，每个电子处 在一立的能级上，具有一立的能量。在正常情形下，原子处于稳固状态，这种状态称为基态, 当物质受到外界能量（

43、电能、热能等）作用时，校外电子就跃迁到髙能级，处于高能态的原 子专门不稳固，被称为激发态。激发态原子可存在时刻约10-ss,当它从髙能态跃迁至基态 或较低能级时，余外的能量便以光的形式开释岀来，若使辐射光通过棱镜或光栅，就能得到 按一定波长顺序排列的图谱，即光谱。气体的原子或离子，受激发后辐射的光谱，是一些单一波长的光，即线光谱。利用物质 受电能或热能激发后辐射出的特点线光谱来判定物质组成的技术,确实是原子发射光谱技术。 依照特点谱线是否显现来判定某物质是否存在，依照特点谱线的强弱来判定该物质含疑的多 少。采纳光电宜读光谱仪测定润滑汕中各种金属元素的浓度，其工作原理是：用电极产生的 电火花作光

44、源，激发油中金属元素辐射发光，将辐射出的线光谱由岀射狭缝引岀，由光电倍 增管将光能变成电能，再向积分电容器充电，通过测呈:枳分电容器上的电压达到测量试油内 金属含量浓度的目的，假如测量和数据处理由微机操纵，则速度更快。图2-30是美国Baird公司MOA型直读式发射光谱仪的原理图。它是目前较为先进的润 滑汕分析发射光谱仪。仪器工作原理是：激发光源采纳电弧，一极是石墨棒，另一极是缓慢 旋转的石墨圆盘。石墨圆盘的下半都浸入盛在油盘样的被分析汕样中，当它旋转时，便把汕 样带到两极之间。电弧穿透油膜使汕样中微量金属元素受激发发出特点辐射线，经光栅分光, 各元素的特点辐射照到相应的位置上，由光电倍增管同

45、意辐射信号，再经电子线路的信号处 理，便可直截了当检出和测定汕样中各元素的含量（ppm）o该仪器分析容量大，精度高，分析可靠，分析速度快。仪器操作简单，原始油样不须处 理即可直截了当送检，环境条件要求低。专门适合大规模含有多种材质摩擦副（例如，内燃 机发动机、飞机发动机等）的设备群体监测。图2-30直读式发射光谱仪的匸作原理（二）原子吸取光谱技术和仪器原子吸取光谱技术是将待测元素的化合物（或溶液）在高温下进行试样原子化，使其变 为原子蒸气。当锐线光源（单色光或称特点辐射线）发射岀的一朿光，穿出一泄厚度的原子 蒸气时，光的一部分被原子蒸气中待测元素的基态原子吸取。透过光经单色器将其它发射线 分离掉，检测系统测量特点辎射线减弱后的光强度。依照光吸取定律