机械故障诊断-第七章油液诊断技术

第七章油液诊断技术污染诊断技术（油液诊断技术）是以机械设备在工作过程中或故障形成过程中所产生的固体、液体和气体污染物为监测对象，以各种污染物的数量、成分、尺寸、形态等为检测参数，并依据检测参数的变化来判断机械所处技术状态的一种诊断技术。目前已进入实用阶段的污染诊断技术主要有油液污染监测法和气体污染物监测法。第七章油液诊断技术

油液污染监测法是通过对系统中循环流动的油液污染状况进行监测，获取机件运行状态的有关信息从而判断机械的污染性故障和预测机件的剩余寿命。在故障诊断中，油液污染监测法所起的作用与医学诊断中验血所起的作用是颇为相似，而且将会和医学诊断中的验血检查一样，成为应用最广泛和最有发展前途的一种不解体检验方法。因而油液污染监测法是污染监测技术的主要研究内容。第七章油液诊断技术油液诊断技术§7-1油液污染监测原理§7-2油液监测方法§7-3油液铁谱分析技术第七章油液诊断技术§7-1油液污染监测原理一油液污染和污染性故障二油液污染监测的内容及装置三油液中的磨损产物§7-1油液污染监测原理1.油液污染是指油液中存在着对系统的工作、机件的可靠性和寿命有害的物质和能量。包括固体、液体、气体和微生物等物质，以及热能、机械能、静电荷、磁场和射线等能量。而在油液污染监测中所研究的主要是有害物质的污染。2.引起油液污染主要有两个原因：其—是原始污染，其二是过程污染。

原始污染是指机件开始工作前就存在的污染。如新油杂质，或者是机件在加工、装配、贮存和运输过程中，一些型砂、切削、磨料油渣、锈屑和灰尘等污染物。这类污染物含量在机械工作过程中基本不变。§7-1油液污染监测原理

过程污染是指系统在使用过程中，通过往复伸缩的活塞杆带入污染机油箱中流通的空气、溅落或凝结的水滴流回油箱的漏油等外界“侵入”的污染物，和由于机件的磨损而不断“产生”的磨损产物等因素所引起的污染。而这类污染物的含量是随机械工作过程的延续而变化的，污染物的变化状况就是油液污染监测的目标。3.污染故障不管是原始污染，还是过程污染，只要污染的程度超出所规定的限度，都可能造成系统机件的磨损、振动、发热、卡死、堵塞或由此而引起系统性能下降、寿命缩短、机件损伤、动作失灵和油液变质等故障。§7-1油液污染监测原理3污染故障§7-1油液污染监测原理二、油液污染监测的内容及装置§7-1油液污染监测原理三、油液中的磨损产物1磨损产物的含量及其增长速度1º无烧损、漏损的情况下，一般系统油液中磨损产物浓度与零件磨损量之间成线性关系。2º有烧损（内燃机）时，虽难以根据磨损产物的绝对浓度来确定零件的磨损量，但也有一定规律，发动机在加满新油后，大约工作120～150h左右，机油中铁元素的浓度便稳定在某一水平；而不同的稳定水平，反映了不同工况下的磨损速度。3º根据油液中磨损产物的含量及其增长速度的分析，可以准确地判断零件的磨损状态及其磨损的发展趋势。§7-1油液污染监测原理2油液中磨损产物的粒度和形态分析

根据磨损产物粒度、形态的分析结果，可判断零件所处的磨损阶段及磨损类型。

正常磨损，磨损产物的颗粒一般细小而均匀；而在磨合阶段，磨损产物的颗粒相对较大；当达到磨损极限状态时，则可能出现粗大的颗粒。正常的磨料磨损，其磨损产物的颗粒呈不规则截面的粒状；粘着磨损时，可能出现条状的表面无光泽的磨损颗粒；而齿轮和滚动轴承的疲劳剥落，其碎屑成片状，而且这种碎屑的工作摩擦面是光滑而明亮的，而碎屑的另一面则是布纹状的粗糙组织。§7-1油液污染监测原理3油液中中磨损产物物的允许界界限用来判断机机件的异常常磨损，并并据此来预预测磨损机机件的剩余余寿命。但但需针对具具体情况具具体分析。。油液污污染度度评定定是测测定单单位容容积油油液中中固体体颗粒粒污染染物的的含量量，以以此反反映系系统或或零件件所受受颗粒粒污染染物的的危害害程度度。§7-1油油液液污染染监测测原理理一常常用的的油液液污染染度评评定方方法1称称重法法称重法法是测测定单单位容容积油油液中中所含含颗粒粒污染染物的的重量量，反反映的的是油油液中中污染染物的的总值值，而而不反反映污污染物物的特特性、、尺寸寸大小小和分分布状状况。。让l00ml油油样通通过0.45μμm孔孔径的的预先先称重重的干干燥薄薄膜，，污染染物滞滞留在在薄膜膜上，，然后后用溶溶剂洗洗去薄薄膜上上的油油液，，待干干燥后后称得得薄膜膜的增增重克克数即即为污污染物物颗粒粒的重重量。。将所所得的的污染染物颗颗粒重重量与与油液液污染染度重重量分分段标标准进进行比比较，，便可可以确确定油油液的的污染染度等等级。。§7-2油油液液监测测方法法2计计数法法颗粒计计数法法是测测定单单位容容积油油液中中颗粒粒污染染物的的尺寸寸及分分布，，来表表示油油液的的污染染度等等级。。计数方方法有有光学学显微微法和和自动动计数数法。。3光光测法法以可见见光照照射油油液，，并用用光接接收器器接收收油液液的透透射光光，由由于油油液中中污染染物的的存在在，将将发生生吸收收、散散射或或反射射，所所以采采用光光接受受器接接受透透射光光，并并将其其转化化成电电信号号显示示，即即能反反映油油液污污染程程度。。但由于于不同同油液液的颜颜色有有差异异，即即使同同一型型号油油液，，经使使用后后其颜颜色也也会变变深。。因此此仅用用透射射光检检测，，其结结果的的可比比性差差。光光测法法的仪仪器精精巧、、使用用简便便、其其结果果明确确，可可用于于监测测油液液污染染的发发展趋趋势。。§7-2油油液液监测测方法法4电电测法法电测法法是通通过检检测油油液的的电化化学性性能，，来分分析油油液的的污染染状况况。可可分为为电容容法与与电阻阻法。。1º电电容容法以污染染油液液作为为电介介质，，不同同污染染物程程度的的油液液，其其介电电常数数不同同，测测出电电容变变化量量（相相对于于同型型号新新油））便可可了解解油液液污染染情况况。2º电电阻阻法油液电电阻率率的大大小与与其中中的水水分、、杂质质含量量及温温度有有关，，因而而在一一定温温度下下测出出油液液电阻阻值的的大小小，便便可得得知油油液的的污染染情况况。§7-2油油液液监测测方法法5淤淤积法法污染的的油液液流经经微小小间隙隙或滤滤网时时，固固体颗颗粒会会逐渐渐淤积积堵塞塞，引引起压压差和和流量量的相相应变变化，，油液液污染染程度度不同同，其其变化化量也也不同同。以以滤网网作传传感元元件时时，淤淤积法法可分分为压压差恒恒定测测量和和流量量恒定定测量量两种种。6综综合法法综合法法就是是通过过物理理、化化学分分析和和观察察对比比的方方法对对油液液品质质进行行综合合评价价。为为便于于现场场使用用，常常将多多种检检测器器组成成便携携式试试验箱箱。试试验箱箱内大大致包包括下下列检检测器器件：：锁紧紧式吸吸油用用注射射器或或电动动真空空泵组组件、、取样样滤膜膜、溶溶剂滤滤膜、、显微微镜及及照明明配件件、对对比用用标准准照片片、粘粘度计计、水水分计计，比比重计计、各各类试试剂、、试纸纸、以以及各各种容容器等等。检检测项项目有有粘度度、水水分、、碱、、全酸酸值、、污染染度、、比重重等。。§7-2油油液液监测测方法法二油油液液污污染染状状态态检检测测仪仪器器1油油液液污污染染物物体体积积浓浓度度检检测测仪仪确定定油油液液污污染染物物体体积积浓浓度度的的仪仪器器，，其其原原理理为为光光学学测测定定法法。。2油油液液污污染染物物粒粒度度分分布布检检测测仪仪其基基本本方方法法是是将将摊摊在在平平面面上上的的油油液液试试样样进进行行光光学学扫扫描描，，或或者者是是让让一一定定体体体体积积的的被被检检油油样样通通过过澄澄清清过过滤滤器器，，然然后后对对过过滤滤器器上上的的残残留留污污染染物物进进行行光光学学扫扫描描。。3油油液液中中污污染染物物颗颗粒粒数数目目和和尺尺寸寸检检测测仪仪原理理是是，，利利用用光光电电变变换换器器确确定定随随同同油油样样一一起起通通过过标标准准缝缝隙隙的的颗颗粒粒数数目目和和尺尺寸寸。。§7-2油油液液监监测测方方法法§7-3油油液液铁铁谱谱分分析析技技术术铁谱谱分分析析是是从从有有代代表表性性的的油油样样中中分分离离出出磨磨损损和和污污染染微微粒粒，，使使其其按按尺尺寸寸大大小小有有次次序序沉沉淀淀到到透透明明显显微微镜镜底底片片上上，，并并通通过过光光学学或或电电子子显显微微镜镜的的检检测测和和分分析析，，从从而而判判断断机机械械磨磨损损状状态态的的一一项项技技术术。。一油油液液中中磨磨粒粒的的性性态态由于于正正常常磨磨损损的的机机械械其其油油液液中中磨磨粒粒浓浓度度能能够够达达到到动动态态平平衡衡；；而而异异常常磨磨损损能能引引起起磨磨粒粒浓浓度度及及粒粒度度分分布布超超出出预预先先制制定定的的基基准准。。因因此此可可以以采采用用磨磨粒粒分分析析对对机机械械磨磨损损状状态态进进行行监监控控。。§7-3油油液液铁铁谱谱分分析析技技术术二取取样样技技术术由于于油油液液中中磨磨粒粒浓浓度度会会达达到到动动态态平平衡衡，，因因而而在在达达到到动动态态平平衡衡后后的的一一段段时时间间内内，，用用相相同同方方法法取取出出的的油油样样将将含含有有相相同同数数量量的的磨磨粒粒。。如如果果取取样样方方式式不不得得当当，，磨磨粒粒浓浓度度及及其其粒粒度度分分布布也也会会发发生生显显著著变变化化，，有有可可能能对对机机械械状状态态作作出出错错误误的的判判断断。。§7-3油油液铁谱谱分析技术术二取取样技技术1在管路路中取样从通过所有有磨损零件件后的润滑滑油流过的的回油管内内，并在滤滤清器之前前取出油样样。显然这这种取样方方法必须是是在机械正正运转中进进行。应避避免从管子子底部取样样。2在油箱箱中取样在系统处于于运转时或或停机后2h内取样样取出油样样，取样管管插入池面面的深度应应随停机时时间的延长长适当增加加。3取样间间隔取样间隔应应根据机械械摩擦副的的特性和机机械的使用用情况，并并考虑实验验研究的目目的和对故故障早期预预报准确度度等要求而而定。通常对新的的或刚大修修后的机械械，应增加加取样频率率，以判断断磨合是否否已结束。。§7-3油油液铁谱谱分析技术术三铁谱片片与光密度度1铁谱片片透明显微镜镜底片置于于高强度磁磁场上方，，并使它与与水平面成成一小的倾倾斜角度。。当含有磨磨损金属徽徽粒的润滑滑油以一定定的速度（（0.25ml/min）流流经底片时时，同时通通过铁谱仪仪强磁场，，油液中微微粒受到连连续增强的的磁场力以以及摩擦力力的作用，，导致所有有微粒都依依照其大小小次序全都都均匀地沉沉淀到显微微镜底片上上，便制成成分析用的的铁谱片。。§7-3油油液液铁谱谱分析析技术术2光光密度度所谓铁铁谱片片的光光密度度，即即为透透射过过透明明铁谱谱片的的光与与透射射过含含有磨磨损微微粒铁铁谱片片的光光强度度之比比并取取以10为为底的的对数数。D0＝＝lg(I0/Ip)采用光光密度度计能能够测测出铁铁谱片片的光光密度度。四铁铁谱谱分析析仪根据测测取的的标志志磨损损状态态变化化的信信息不不同，，铁谱谱仪分分分析式式铁谱谱仪、在线式式铁谱谱仪、直读（（DR）式式铁谱谱仪、旋转式式铁谱谱仪四类：§7-3油油液液铁谱谱分析析技术术四铁铁谱谱分析析仪1分分析式式铁谱谱仪分析式式铁谱谱仪是是最早早开发发出来来的铁铁谱仪仪，它它包含含了铁铁谱技技术的的全部部基本本原理理。分分析式式铁谱谱仪的的用途途是用用来分分离机机器润润滑油油样中中的磨磨粒，，并能能使磨磨粒依依照尺尺寸大大小有有序地地沉积积在一一显微微镜玻玻璃基基片上上，从从而制制成铁铁谱片片，然然后利利用铁铁谱显显微镜镜等观观测和和分析析仪器器，实实现对对磨粒粒的定定性、、定量量铁谱谱分析析。§7-3油液液铁谱分分析技术术分析式铁铁谱仪的的结构与与工作原原理简图图如图1所示。。它将从从润滑系系统中取取得的分分析油样样经稀释释处理后后取样到到玻璃管管中，经经微量泵泵将分析析油样输输送到安安放在磁磁场装置置上方的的玻璃基基片的上上端，玻玻璃基片片的安装装与水平平面成一一定倾斜斜角，以以便在沿沿油流方方向形成成一逐步步增强的的高强度度磁场，，同时又又便于油油液沿倾倾斜的基基片向下下流动，，从玻璃璃基片下下端经导导流管排排入废油油杯中。。§7-3油液液铁谱分分析技术术分析油样样中的可可磁化金金属磨粒粒在流经经高梯度度强磁场场时，在在高梯度度磁力、、液体黏黏性阻力力和重力力联合作作用下，，按磨粒粒尺寸大大小有序序地沉积积在玻璃璃基片上上，并沿沿垂直于于油样流流动方向向形成链链状排列列。在分分析油样样从基片片上流过过之后，，经用四四氯乙烯烯溶液洗洗涤基片片，清除除残余油油液，使使磨粒固固定在基基片上便便制成了了可供观观察和检检测的铁铁谱片。。§7-3油液液铁谱分分析技术术分析式铁铁谱仪的的磁铁装装置是铁铁谱仪的的核心元元件，其其构造如如图3所所示。它它是由磁磁铁副、、两磁极极和磁座座板（磁磁轭）共共五块磁磁材料拼拼装成U形的一一个永久久磁铁装装置。由由于该磁磁铁装置置设计独独特，又又采用特特殊的磁磁性材料料，产生生的磁场场是一个个高强度度和高梯梯度的发发散强磁磁场。两两磁极间间约有lmm的气气隙，用用铝板隔隔开，磁磁铁装置置气隙中中央的磁磁感应强强度可达达1.8T，在在垂直方方向上的的磁感应应梯度可可达0.4～～0.5T/mm。在在这样的的磁场作作用下，当分分析油样样流经位位于磁场场装置上上方的玻玻璃基片片时，油油样中的的磨粒在在连续增增高的磁磁场力的的作用下下被磁化化并迅速速在谱片片上沉积积。由于于玻璃基基片是倾倾斜安装装，故油油样中的的磨粒在在进入磁磁场后，，随着流流动会受受到一个个逐渐增增强的梯梯度磁场场作用，，使大尺尺寸磨粒粒首先在在人口端端沉积，，最小尺尺寸颗粒粒通常在在出口端端附近位位置上沉沉积，从从而使磨磨粒能按按照其尺尺寸大小小有序地地在铁谱谱片上沉沉积。分析式铁铁谱仪§7-3油液液铁谱分分析技术术2直直读式式铁谱仪仪直读式铁铁谱仪与与分析式式铁谱仪仪非常相相似，它它们都是是利用高梯梯度强磁磁场的原原理来收收集润滑滑油样中中的铁质质磨粒。而不同同之处在在于分析析式铁谱谱仪能在在显微镜镜下观察察研究磨磨粒的形形貌，而而直读式式铁谱仪仪仅能测测定磨粒粒的数量量及其大大致的尺尺寸分布布。§7-3油液液铁谱分分析技术术图4是直直读式铁铁谱仪原原理。在在直读式式铁谱仪仪中，磨磨粒的沉沉积原理理与分析析式铁谱谱仪相似似，只是是用一根根玻璃沉沉淀管来来代替玻玻璃基片片。制备备在试管管中的分分析油样样在重力力和虹吸吸作用下下，经过过毛细管管而进人人沉淀管管。油样样中的铁铁磁性磨磨粒在沉沉积管下下面的高高梯度强强磁场作作用下，，会有序序地沉积积在玻璃璃管底部部。大于于5μm的大磨磨粒首先先沉积，，它们一一般沉积积在沉积积管的入入口区；；1～2μm的的小粒粒沉沉积积在在较较远远处处。。在在大大、、小小磨磨粒粒沉沉积积位位置置分分别别设设置置有有光光束束发发射射装装置置，，光光束束穿穿过过沉沉积积管管，，被被设设置置在在沉沉积积管管另另一一侧侧的的光光电电传传感感器器所所接接收收，，可可以以直直接接测测定定磨磨粒粒浓浓度度的的读读数数。。§7-3油油液液铁铁谱谱分分析析技技术术直读读式式铁铁谱谱仪仪测测量量磨磨粒粒浓浓度度的的光光路路系系统统如如图图5所所示示。。这这一一光光电电转转换换测测量量系系统统测测出出的的是是因因磨磨粒粒沉沉积积而而覆覆盖盖沉沉积积管管底底部部而而造造成成的的光光强强衰衰减减值值，，并并用用直直读读单单位位DL和和DS在在液液晶晶数数码码管管上上直直接接显显示示。。DL和和DS两两个个光光密密度度读读数数分分别别代代表表大大、、小小磨磨粒粒的的相相对对数数量量，，用用来来表表示示摩摩擦擦副副的的磨磨损损状状态态。。§7-3油油液液铁铁谱谱分分析析技技术术磨粒粒在在直直读读式式铁铁谱谱仪仪中中沉沉积积管管内内的的沉沉积积排排列列如如图图所所示示。。由由于于磁磁场场力力的的作作用用，，大大磨磨粒粒（（＞＞5μμm））在在沉沉积积管管的的入入口口区区首首先先沉沉积积，，而而小小磨磨粒粒则则按按它它们们尺尺寸寸大大小小实实现现有有序序沉沉降降、、分分布布沉沉积积。。§7-3油油液液铁铁谱谱分分析析技技术术直读读式式铁铁谱谱仪仪的的主主要要特特点点是是能能迅迅速速、、方方便便、、较较准准确确地地测测定定出出机机器器分分析析油油样样中中的的大大小小磨磨粒粒的的相相对对数数量量，，能能对对机机器器的的磨磨损损状状态态给给出出定定量量分分析析，，因因而而对对机机器器工工况况监监测测特特别别有有用用。。使用用直直读读式式铁铁谱谱仪仪分分析析机机器器润润滑滑油油样样的的步步骤骤如如下下：：(1)制制备备分分析析油油样样；；(2)油油样样在在虹虹吸吸作作用用下下经经毛毛细细管管流流过过铁铁谱谱沉沉淀淀管管；；(3)油样样中的的磨粒粒在高高梯度度磁场场的作作用下下进行行沉积积；(4)用光光电转转换系系统测测定磨磨粒的的光密密度读读数，，并以以DL、DS数数码直直接显显示。。§7-3油油液液铁谱谱分析析技术术ZTP-X2型型直读读式铁铁谱仪仪(北北京优优文科科工贸贸有限限责任任公司司)主要参参数磁磁场：：最大大磁场场梯度度>5.0T/cm最最大磁磁通密密度>1.5T沉沉积积管尺尺寸:φφ3/φ1.7×100mm毛毛细细管尺尺寸:φφ1.2/φ0.8×700mm调调零零方式式:自自动动读读数数系统统:31/2LED显显示读读数精精度:0.1直直读数数打打印印内容容:日日期期,油油样号号,Dl,Ds,Is等等测测量值值微微机机通讯讯:RS-232C串串形形接口口电电源源:AC220V50-60Hz§7-3油油液液铁谱谱分析析技术术3在在线线铁谱谱仪在线铁铁谱仪仪可以以直接接安装装在机机器的的循环环润滑滑油路路上，，在现现场实实现在在线检检测并并实时时显示示润滑滑油中中的磨磨粒浓浓度，，以监监测机机器的的状态态。它它克服服了分分析式式和直直读式式铁谱谱仪需需从机机器中中先采采取油油样，，再送送到铁铁谱分分析室室进行行分析析的不不足，，图7为安安装在在润滑滑油系系统中中的在在线铁铁谱仪仪示意意图。。§7-3油油液液铁谱谱分析析技术术在线铁铁谱仪仪主要要由探探测器器和分分析器器两部部分组组成。。探测测器安安装在在监测测对象象的润润滑油油循环环系统统的油油路上上，分分析器器则安安装在在控制制室内内。探探测器器由高高梯度度的磁磁场装装置和和沉淀淀管、、流量量控制制器及及一个个表面面感应应电容容传感感器等等构成成。探探测器器接通通油路路，§7-3油油液液铁谱谱分析析技术术润滑油油流经经沉淀淀管，，油中中磨粒粒在高高梯度度磁场场的作作用下下沉积积到沉沉淀管管的内内表面面，表表面感感应电电容传传感器器可以以连续续测出出DL,Ds数数值，，分析析器绘绘出相相应大大、小小磨粒粒浓度度及磨磨粒尺尺寸分分布状状况。。由于润润滑油油是连连续流流过探探测器器的，，所以以磨粒粒的沉沉积量量与润润滑油油流过过的总总量有有关。。当达达到预预先设设定的的磨粒粒浓度度值时时，流流量自自动切切断，，一次次测量量便告告结束束。沉沉淀管管被自自动冲冲洗，，待冲冲掉磨磨粒后后再开开始下下一测测量循循环。。每次次测量量的循循环持持续时时间取取决于于润滑滑油中中的§7-3油油液铁谱谱分析技术术磨粒浓度。。磨粒浓度度读数值根根据沉积量量与润滑油油流过沉淀淀管的油量量之比来确确定。在线线铁谱仪一一般有两种种磨粒浓度度读数范围围：粗读数数值为0～～1000μL/L(ppm），它用用于高磨损损率的情况况；精读数数值为0～～100μμL/Lppm）），用于低低磨损率的的情况。分析器具有有逻辑运算算功能，可可以运算、、存储和显显示测量数数据。当磨磨粒浓度超超过预定值值时，可以以发出报警警信号或停停机信号。。每次测量量循环完成成后，数据据记录存储储单元将被被最新的数数据刷新。。试验表明，，在线铁谱谱仪测定润润滑系统中中的磨粒浓浓度能够较较好地评定定系统内所所含的磨粒粒数量，且且与分析式式铁§7-3油油液铁谱谱分析技术术谱仪的监测测结果有着着较好的对对应关系。。而在线铁铁谱仪测定定出的L-S（即大大磨粒浓度度值与小磨磨粒浓度值值之差）能能较好地描描述润滑系系统发生磨磨损的严重重程度。根根据在线铁谱仪仪的工作原理理及特点，，特别适用于于各种现场场机械设备备的工况监监测，如离离心式压缩缩机、燃气气轮机、蒸蒸汽透平、、齿轮箱、、液压系统统、泵站等等。4旋旋转式铁铁谱仪工业应用中中发现，分分析式铁谱谱仪存在如如下几个问问题：(1)由于于蠕动泵的的挤压作用用，常使油油样中的磨磨粒在输送送时受到机机械损伤，，特别是大大磨粒常会会破碎。(2)对于于磨粒浓度度较高的油油样，如果果油样不作作适当的稀稀释，可能能会在铁谱谱片的入口口处造成成磨粒堆积积，此时不不仅会影响响对磨粒的的观察和分分析，而且且形成的附附加磁场还还会改变磨磨粒的尺寸寸分布；而而高度稀释释后，又可可能导致对对判断磨损损状态有重重要研究价价值的磨粒粒漏失，造造成判断误误差。(3)油样样制备程序序复杂，对对操作者的的技术要求求较高。1983年年，英国Swansea大学学研制出了了一种利用用磁场力和和离心力共共同作用而而进行磨粒粒沉积的旋旋转式铁谱谱仪，简称称RPD。。§7-3油油液铁谱谱分析技术术图8是旋转转式铁谱仪仪的结构原原理。它主主要由圆形形永久磁铁铁组、变速速电机及多多用途转盘盘等组成。。转盘上装装有油样注注射器、清清洗液注射射器和用于于安放沉积积磨粒的方方形玻璃基基片的压头头。圆形永永久磁铁组组由两个同同轴的垂直直布置的永永久磁铁构构成。在圆圆形永久磁磁铁的上方方，装有一一个外形有有一定楔角角的橡皮座座，供安放放方形玻璃璃基片。安安放基片时时，先把基基片放在橡橡皮座上，，再用基片片压头轻轻轻下压，使使橡皮座中中的空气迅迅速排出形形成真空，，玻璃基片片便会牢牢牢地吸附在在橡皮座上上。铁谱片片制成后取取下基片时时，只要拉拉动橡皮座座侧边的充充气杆，使使橡皮座变变形，真空空会立即消消失，可以以很方便地地取下玻璃璃基片。制制片时，基基片与其下下方的磁铁铁是用一台台变速驱动动电机带动动旋转来进进行工作的的。§7-3油油液铁谱谱分析技术术工作过程：：首先用油油液注射器器把约1ml的分析析油样输送送到置于回回转圆形磁磁铁上方的的方形玻璃璃基片的中中心，放置置在磁铁上上的基片和和磁场装置置会一起通通过传动轴轴由可调速速的驱动电电机带动回回转，使滴滴在基片中中心的油液液迅速向四四周流散，，油液中的的磨粒在圆圆形磁铁磁磁场力和离离心力的作作用下，按按其尺寸大大小沉积排排列在基片片上，分别别形成内、、中、外三三个同心沉沉积圆环。。然后用清清洗液注射射管将清洗洗溶剂注人人到基片上上，以清除除基片上的的残余油液液。清洗后后，继续转转动谱片，，以利于清清洗液迅速速蒸发和谱谱片甩干，，并将磨粒粒固定在基基片上，这这样就制作作成了铁谱谱片。之后后，可以采采用光学显显微镜或扫扫描电镜等等仪器来观观察磨粒形形貌和分析析磨粒成分分，或者采采用粒子计计数器来测测定铁谱片片上磨粒的的计数指标标。§7-3油液液铁谱分分析技术术通过对旋旋转铁谱谱仪铁谱谱片磨粒粒的观测测发现，，谱片上上的磨粒粒是按其其尺寸大大小分别别在基片片上排列列成内、、中、外外三个同同心圆环环磨粒链链（见图图9)，它们们之间有有明显的的间隔。。一般内内环沉积积的磨粒粒，尺寸寸大多数数在1～～50μμm，少少数大到到几百微微米，甚甚至上至至千微米米。因此此，内环环沉积的的磨粒包包含了油油样中全全部尺寸寸范围的的磨粒。。中环沉沉积的磨磨粒尺寸寸通常在在1～20μm。外环环沉积的的磨粒尺尺寸更小小，一般般是＜10μm的小磨磨粒。§7-3油液液铁谱分分析技术术4旋旋转转式铁谱谱仪§7-3油液液铁谱分分析技术术4旋旋转转式铁谱谱仪采用旋转转铁谱仪仪制备的的铁谱片片，除了了可在光光学显微微镜、扫扫描电镜镜上进行行磨粒形形貌观察察外，还还可在图图像分析析仪上进进行磨粒粒尺寸分分布分析析和磨粒粒成分分分析，以以及在粒粒子计数数器上进进行磨粒粒的铁谱谱定量分分析。使用经验验表明，，旋转式式铁谱仪仪是一种种简便、、快捷、、廉价的的磨粒分分离工具具。对于于含有大大量磨粒粒和污染染物的油油样，采采用旋转转式铁谱谱仪来制制作铁谱谱片可不不必稀释释油样，，而对于于磨粒含含量较少少的油样样则可通通过增加加油样量量来制作作谱片。。同时，，利用旋旋转式铁铁谱仪来来制作铁铁谱片不不仅能克克服磨粒粒沉积的的堆积问问题，而而且还可可以避免免分析式式铁谱仪仪中磨粒粒受蠕动动泵的机机械挤压压作用而而发生破破碎的问问题。§7-3油液液铁谱分分析技术术五磨损损状态定定性分析析1铁谱谱片的图图象分析析法铁谱片的的图象分分析法可可获得表表征磨粒粒几何形形态的形形状因子子和磨粒粒的尺寸寸分布。。铁谱片的的图象分分析是在在图象分分析仪上上完成的的。图象象分析仪仪是利用用光学显显微镜顶顶部的摄摄象扫描描器从铁铁谱片上上采集磨磨粒图象象，并通通过视频频模拟数数字转换换单元将将图象的的数字信信号送入入微处理理机；再再用软件件对磨粒粒的面积积、周长长、垂直直或水平平截距以以及基准准尺寸宽宽度内的的磨粒数数量等参参数进行行识别、、分析。。由机机件件的的特特征征磨磨粒粒识识别别其其磨磨损损类类型型：：摩擦擦副副机机件件按按其其运运行行寿寿命命可可分分为为磨磨合合磨磨损损、、正正常常磨磨损损和和异异常常磨磨损损三三个个阶阶段段。。而而异异常常磨磨损损又又可可分分为为过过载载，，过过速速和和疲疲劳劳三三种种类类型型。。机机件件在在不不同同阶阶段段和和不不同同类类型型磨磨损损中中均均产产生生一一定定的的特特征征磨磨粒粒，，并并可可以以从从尺尺寸寸、、尺尺寸寸分分布布、、数数量量、、成成分分和和外外貌貌等等几几个个方方面面对对它它们们加加以以区区别别。。因因而而通通过过识识别别特特征征磨磨粒粒，，可可以以判判断断机机件件的的磨磨损损的的阶阶段段和和类类型型。。§7-3油油液液铁铁谱谱分分析析技技术术1ºº磨磨合合磨磨损损1'齿齿轮轮齿轮轮的的磨磨合合磨磨损损是是将将带带有有加加工工划划痕痕表表面面进进一一步步抛抛光光的的过过程程，，通通常常产产生生长长宽宽比比为为5:1的的细细长长游游离离金金属属磨磨粒粒，，磨磨粒粒的的实实际际尺尺寸寸和和厚厚度度取取决决于于加加工工划划痕痕的的几几何何形形状状。。磨磨粒粒数数量量比比正正常常磨磨损损时时约约多多两两倍倍，，而而且且大大磨磨粒粒与与小小磨磨粒粒的的数数量量比比较较高高。。2'滚滚动动轴轴承承磨粒粒一一般般是是片片状状的的，，有有时时也也产产生生任任意意形形状状的的磨磨粒粒。。游游离离金金属属磨磨粒粒的的长长宽宽比比约约为为3:1，，长长厚厚比比约约为为4:1。。氧氧化化物物磨磨粒粒——般般是是黑黑色色氧氧化化物物，，磨磨粒粒的的长长度度方方向向尺尺寸寸在在50μμm以以内内。。大大磨磨粒粒与与小小磨磨粒粒数数量量比比和和磨磨粒粒总总量量均均比比正正常常磨磨损损时时高高得得多多。。3'滑滑动动接接触触表表面面的的磨磨合合磨磨损损过过程程与与齿齿轮轮相相同同，，所所产产生生的的特特征征磨磨粒粒也也与与齿齿轮轮磨磨合合磨磨损损时时类类似似。。§7-3油油液液铁铁谱谱分分析析技技术术2ºº正正常常磨磨损损1'齿齿轮轮、、滑滑动动接接触触表表面面正常常磨磨损损磨磨粒粒主主要要是是薄薄片片状状的的游游离离金金属属颗颗粒粒，，其其长长宽宽比比为为2:1，，长长厚厚比比10:1，，磨磨粒粒的的长长度度方方向向尺尺寸寸大大都都在在2μμm以以下下；；2'滚滚动动轴轴承承正常常磨磨损损磨磨粒粒大大多多数数为为片片状状与与层层状状组组合合的的游游离离金金属属颗颗粒粒。。片片状状磨磨粒粒的的长长宽宽比比为为4:1，，长长厚厚比比为为10:1，，其其长长度度方方向向尺尺寸寸多多数数在在2μμm以以下下。。而而层层状状磨磨粒粒数数量量比比片片状状多多，，其其长长宽宽比比为为3:1，，长长厚厚比比为为20:1，，长长方方向向尺尺寸寸为为10～～30μμm，，平平均均厚厚度度1μμm。。大大磨磨粒粒与与小小磨磨粒粒数数量量比比约约为为1:250。。§7-3油油液液铁谱谱分析析技术术3º疲疲劳劳磨损损1'齿齿轮轮疲劳剥剥落的的磨粒粒是表表面光光滑的的游离离金属属片，，其长长宽比比约为为6:1，，长厚厚比约约为5:1，长长度方方向尺尺寸可可达150μm，大大于15μμm大大磨粒粒长度度尺寸寸主要要在15～～25μm范围围内。。大磨磨粒与与小于于2μμm的的小磨磨粒数数量比比约为为1:50或更更高，，磨粒粒总量量约为为正常常磨损损时的的3～～5倍倍；2'滚滚动动轴承承疲劳点点蚀之之前将将产生生特有有的游游离金金属球球形磨磨粒，，通常常球形形磨粒粒直径径小于于2μμm，，少数数可达达10μm。当滚动动轴承承开始始出现现疲劳劳剥落落时，，便会会产生生游离离的表表面光光滑的的金属属片状状磨粒粒，其其长宽宽比为为2:1，，长厚厚比为为10:1，其其长度度方向向尺寸寸在150μm以下下，而而大多多数大大于15μμm的的大磨磨粒长长度方方向尺尺寸处处在15～～20μm范围围内。。疲劳劳剥落落的大大磨粒粒与小小磨粒粒数量量出约约为1:50或或更高高，磨磨粒总总量约约为正正常磨磨损时时的3～7倍。。§7-3油液液铁谱分分析技术术4º过过载磨损损1'齿齿轮、滑滑动接触触表面过载磨损损磨粒是是片状的的游离金金属颗粒粒，其长长厚比约约为10:1，，磨粒长长度为150μμm或稍稍小的，，其磨粒粒表面常常显现滑滑动的擦擦痕，过过载程度度严重时时，磨粒粒长度方方向尺寸寸可达1mm。。大磨粒粒与小磨磨粒的数数量比随随载荷增增大而变变高，磨磨粒总量量大大高高于正常常磨损。。2'滚滚动轴轴承一般般不会出出现过载载和过速速的情况况。§7-3油液液铁谱分分析技术术5º过过速磨损损1'齿齿轮过速速时将产产生擦伤伤或胶合合，其磨磨粒是游游离的金金属片，，长厚比比约为10:1，长度度方向尺尺寸在150μμm以下下，大磨磨粒与小小磨粒之之比约为为1:500或或更低磨磨粒总量量比正常常磨损时时大，而而且磨粒粒带有一一些表面面氧化的的迹象；；2'滑滑动接触触表面的的过速磨磨损主要要产生片片状的游游离金属属磨粒，，其长厚厚比约为为10:1，随随过速程程度的不不同，磨磨粒长度度方向尺尺寸可达达lmm，大磨磨粒与小小磨粒的的数量比比也随过过速程度度增加而而变大。。磨粒总总量大大大高于正正常磨损损，而且且磨粒表表面可能能显现氧氧化迹象象或“回回火色””。§7-3油液液铁谱分分析技术术2铁谱谱片的加加热分析析法有关磨粒粒成分的的重要信信息可以以用加热热性谱片片，并观观察沉积积磨粒显显示出的的颜色变变化来获获得。铁铁谱片的的加热处处理是利利用一块块专用的的热板和和一个表表面温度度计完成成的。其其方法是是将铁谱谱片有磨磨粒沉积积的一面面向上，，放在已已加热至至先定温温度的专专用热板板上，并并持续90s。。用平头头镊子将将铁谱片片取下后后放到铁铁谱显微微镜工作作台上，，用白色色反射光光和绿色色透射光光观察并并拍照记记录。比比较不同同加热温温度下观观察的现现象和拍拍照结果果，可以以对铁谱谱片上的的磨粒成成分作出出鉴别。。根据所所需识别别的金属属磨粒不不同，加加热温度度分为330℃℃、400℃、、480℃和540℃℃四个等等级，通通常只加加热到第第一级即即可鉴别别。§7-3油液液铁谱分分析技术术铁谱片加加热后所所产生的的各种变变化是识识别各类类磨粒的的依据。。1º铁铁系合金金磨粒的的识别按抗氧化能能力的不同同，将铁系系合金分成成三类，即即低合金钢钢、中合金金钢和高合合金钢，根根据铁谱片片加热时它它们所产生生的不同回回火色效应应来识别相相应的磨粒粒。当铁系金属属受热在空空气中氧化化时，所形形成的氧化化膜受自身身合金元素素含量的控控制，不同同钢种和合合金的抗氧氧化能力不不同，因而而加热时生生成的氧化化膜厚度不不同，而不不同厚度氧氧化膜对分分光干涉产产生的颜色色不同，这这就是被传传统地加以以利用的回回火色。随随着氧化膜膜由薄到厚厚回火色的的变化规律律大致是：：亮棕色———草黄色色——烤蓝蓝色——淡淡蓝色———灰白色（（即失去金金属光泽））。§7-3油油液铁谱谱分析技术术2º有色色金属磨粒粒的识别有色金属磨磨粒包括铜铜、铅-锡锡合金以及及铝、铬、、银、钛、、镉、镁、、钼和锌等等白色金属属。铜磨粒粒因其固有有的橘黄色色极易识别别；铅-锡锡磨粒因其其熔点低、、易氧化和