【文章內(nèi)容簡介】 西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 10 頁述，各種鐵譜儀分類如下： 在線鐵 單道鐵譜儀譜儀 分析式鐵譜儀 永磁式 固定式鐵譜儀 復式鐵譜儀 鐵譜儀 直讀式鐵譜儀 雙聯(lián)式鐵譜儀 鐵 離線鐵 譜儀 旋轉式鐵譜儀 譜 氣動式鐵譜儀 儀 單通道在線鐵譜儀 在線鐵 多通道在線鐵譜儀 譜儀 智能在線鐵譜儀 電磁式 鐵譜儀 離線鐵 單通道鐵譜儀 譜儀 復式鐵譜儀圖 2—2 鐵譜儀分類 直讀式鐵譜儀 直讀式鐵譜儀(Direct Reading Ferrogragh)與分析式鐵譜儀非常相似，它們都是利用高梯度強磁場的原理來收集潤滑油樣中的鐵質磨粒。而不同之處在于分析式鐵譜儀能在顯微鏡下觀察研究磨粒的形貌，而直讀式鐵譜僅僅能測定磨粒的數(shù)量及其近似的尺寸分布。直讀式鐵譜儀的原理如圖 23 所示。其核心部分仍是一塊高梯度強磁鐵。磁鐵以一定角度（與油樣流動方向相反）傾斜設置，在其磁場狹縫處平行放置一透明玻璃制成的沉積管。被分析油樣在虹吸作用下，由試管進入毛細管，再因自身重力流入沉積管，即進入磁場。為了直接測出油樣中大磨粒(5μm)和小磨粒(1~2μm)的濃度，在相應的兩個測點處利用光導纖維引入兩束穩(wěn)定光源。這兩點相當于分析式鐵譜儀中鐵譜片入口區(qū)和 50mm 的位置。光束穿過磨粒沉積層和沉積管，射入與其相對的兩個光電池。光電池將光信號轉換為電信號，再經(jīng)電子線路進行放大和 A/D 轉換，最終在兩個數(shù)顯屏上以數(shù)字形式顯示出來。由于穿過磨粒沉積層的光信號的衰減量與磨粒沉積量在一定的條件下成正比關系，所以經(jīng)過電路的處理后，可以在數(shù)顯屏上直接讀出與磨粒沉積量成線性關系的讀數(shù) DL(大磨粒直讀數(shù))和 DS(小磨粒直讀數(shù))。西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 11 頁這樣，就達到了直接測讀被分析油樣中大磨粒和小磨粒濃度的目的。圖 23 直讀式鐵譜儀的原理圖 圖 24 DRIII 型直讀式鐵譜儀磨粒在沉積管中的沉積規(guī)律：與分析式鐵譜儀的磨粒沉積規(guī)律相似，油樣中的磨粒在高梯度強磁場作用下，克服油的粘滯阻力，依其自身粒度由大至小依序沉積在沉積管內(nèi)壁上。所不同的是，在直讀式鐵譜儀中，油樣和磨粒通過的一個截面為圓形的玻璃管，磨粒的初始高度是不能忽略的因素。處于較高層的大磨粒與較低層的小磨粒有可能沉積在同一位置上。如圖 25 所示。因此，在直讀式鐵譜儀中，D L值表征的是大磨粒和部分小磨粒濃度之和，而 DS值反映的是小磨粒濃度。圖 25 磨粒在沉積管上的沉積狀態(tài)示意圖油樣中那些密度與液體相差不大的污染物顆粒被沖出沉積管。那些密度大于油西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 12 頁液的如銅、鋁有色金屬顆粒，除了其中有的因與鋼對磨發(fā)生金屬轉移后，增加了磁性而被磁場吸留在沉積管內(nèi)之外，大部分也在油樣流速最高的沉積管中心軸附近而被沖出沉積管。因此，直讀式鐵譜儀幾乎不能沉積下非鐵磁性磨粒，它只對鐵磁性磨粒具有較高的靈敏度。大量的統(tǒng)計性實驗也表明:直讀鐵譜讀數(shù)與光譜分析的鐵含量測量值其趨勢有著較好的吻合。 分析式鐵譜儀 分析式鐵譜儀(Analytical Ferrograoph) 是最先開發(fā)出來的鐵譜技術儀器。實際亡它包含丁鐵譜技術的全部基本原理。分析式鐵譜儀的用途是用來分離機器潤滑油樣中的磨粒，并能使其磨粒依照尺寸大小有序地沉積在一顯微鏡玻璃基片上，而制成鐵譜片(Ferrogram)。然后利用鐵譜顯微鏡等觀測和分析儀器．實現(xiàn)列這些磨粒的定性、定量鐵譜分析。 分析式鐵譜儀的結構與工作原形簡圖如圖 2—6 所示。圖 2—6 分析式鐵譜儀工作原理簡圖它將從機器設備潤滑系統(tǒng)中取得的分析油樣經(jīng)稀釋處理后取樣到玻璃管中，經(jīng)低穩(wěn)定速率的微量系將分析油樣輸送到安放在磁場裝置上方的玻璃基片上端，玻璃基片的安裝與水平面成—定傾斜角(約 1176。—3176。)，這樣使油流入向形成一個逐步增強的高梯度磁場，同時又便于油液沿傾斜基片向下流動。分析油樣中可磁化的金金屬磨粒在流經(jīng)高梯度強磁場時，在高梯度磁力、液體粘性阻力和重力的聯(lián)合作用下，能按磨粒尺寸大小有序地沉積在玻璃基片上，并沿垂直與油樣流動方向形成鏈狀排列。利用鐵譜顯微鏡觀測鐵譜片上的磨粒，就可以得到有關其形態(tài)、大小、成分及西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 13 頁粒度分布的分析結果。這些結果傳遞出機械摩擦副磨損狀態(tài)的重要信息，成為進行摩擦學研究、機械磨損狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的依據(jù)。另外，利用光密度測量原理，可以得到分別表征大磨粒(5μm)和小磨粒(1~2μm)濃度的大磨粒覆蓋面積百分比AL和小磨粒覆蓋面積百分比 AS值。但是經(jīng)多年的實際應用考驗，A L和 AS因離散過大而被棄之不用。磨粒在鐵譜片上的沉積規(guī)律：鐵譜片如圖 27 所示。鐵譜片長度 60mm，寬度24mm，厚度 ~。為了標示磨粒沉積的位置，以油樣流出鐵譜基片的端邊為坐標原點，油樣開始進入鐵譜基片的落點為 55～56mm，稱之為入口區(qū)。圖 27 磨粒在鐵譜片上的沉積鐵譜儀中高梯度強磁場的磁力線與油樣流動方向垂直，因此，油樣中的鐵磁性磨粒沿磁力線方向沉積排列成相互平行但垂直于鐵譜片長軸方向的鏈狀，稱之為沉積鏈。油樣在不浸潤的限流帶間流經(jīng)磁場時，其中的磨粒便依其大小，先后沉積在鐵譜基片上。入口區(qū)沉積大于 5μm 的磨粒，50mm 處沉積 1~2μm 的磨粒，50mm 以下的區(qū)域便是亞微米級的磨粒了。磁力線方向油樣流動方向西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 14 頁 第 3 章 鐵譜取樣及制作技術 鐵譜取樣技術 機器的潤滑系統(tǒng)中采集鐵譜分析油樣，是鐵譜技術的第一步關鍵性工作。內(nèi)于油樣是鐵譜技術獲得機器磨損狀態(tài)和機械故障信息的唯一來源，因此，必須首先認真研究和確定油樣的止確采集和處理方法，目的是使采集的油樣能夠攜帶正確的和最大限量的磨粒信息。 根據(jù)鐵譜分析要求，在從機器潤滑系統(tǒng)中采集油樣時，必須取出含有代表性的磨粒信息的油樣。然而，由于在機器潤滑系統(tǒng)中磨粒存留的狀況受機器運轉請況及其它多方面因素的影響．所以潤滑油中的磨粒濃度和尺寸分布是隨機變化的；另一方面，又由于磨粒物質在潤滑油中是以不連續(xù)的分散相存在的，所以在整個潤滑系統(tǒng)中的磨粒不可能均勺分布。鑒于以上兩點，就給取出含有代表性磨粒的油樣增加了困難。為了解決好這個問題，只有通過嚴格的取樣操作程序來保證。 在介紹鐵譜取樣技術之前，先來了解一下機器潤滑系統(tǒng)中的磨粒濃度平衡問題。一部機器在正常運轉期內(nèi)和潤滑處于正常狀念下， 由于工作時機器系統(tǒng)個的磨粒總是不斷地產(chǎn)生又不斷被排除（Removal） ，所以機器潤滑油中磨粒濃度達到某一下衡值(簡稱平衡濃度) ，也就意味著潤滑油中的磨物產(chǎn)生速率與磨粒的排除速率相等，對于每一組給定的運轉參數(shù)，潤滑油中的磨粒濃度最終將達到一個平衡值。西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 15 頁圖 31 典型機器潤滑系統(tǒng)模型 鐵譜分析油樣取樣位置 油樣中的磨粒平衡濃度是機器摩擦副表頂磨損率的度量。特別是大尺寸的磨粒，更能反映摩擦副表面磨損發(fā)展變化的特征。摩擦副表面在摩擦過程中不斷產(chǎn)生磨粒，進人潤滑油后，而磨粒又因過濾、沉降、附著、磨碎、氧化腐蝕、磁性分離、隨潤滑油泄漏等原因而不斷損失(被排除)。所以上述平衡是一種動態(tài)平衡。動態(tài)平衡的平衡點依取樣位置和取樣條件的不同而不同。為使所取油樣能攜帶盡可能多關于識別和診斷對象磨損狀態(tài)和故障的作息，以及從各個油樣所得的結果之間具有可比性，必須預先對取樣位置、取樣條件和取樣方法做仔細的研究和嚴格的規(guī)定。在機器潤滑系統(tǒng)中采集鐵譜分析油樣時，常用的兩個取樣位置是潤滑油箱和潤滑油回油管路。為使所取油樣具有充分代表性，以反映實際機器的磨損情況，取樣點一般應選在過濾器之前，并能夠流經(jīng)機器系統(tǒng)全部摩擦副磨損表面的位置。1．油箱取樣從機器潤滑系統(tǒng)的油箱中取樣，是—種靜態(tài)或接近靜態(tài)的取樣方法。采用這種方法取樣時，必須考慮磨粒的沉降效應，這就涉及到需確定合理的取樣位置。建議從油箱中取樣時按以下方法實施：(1)盡可能在機械系統(tǒng)運轉狀態(tài)下取樣。如不可能實現(xiàn)，則應在停機后盡可能短的時間內(nèi)取樣。若在停機兩小時后才取樣，則因大磨粒的下沉而大大降低油樣的磨粒濃度。(2)考慮到大磨粒首先沉降，必要時可將取樣管接近油箱底部取樣。但這時要避免吸入沉積在油箱底部的大磨粒和其它雜質，通常規(guī)定取樣管距箱底沉淀物之間距離為 25㎜左右處為宜。(3)如果系統(tǒng)中裝有固定取樣管路(如油箱上裝入的導管)，則在每次取樣前必須用潔凈油沖洗取樣管，以去掉上次取樣時所有的殘留油液。通常放入的沖洗油量應為取樣導管內(nèi)存油量的兩倍。2．回油管路取樣在機器潤滑系統(tǒng)的回油管路上取樣為動態(tài)取樣入法。它是指從流動的液體中取樣。機器潤滑系統(tǒng)的回油管上取樣時，為使所取得的油樣能代表整個機器系統(tǒng)，反映實際磨損工況，則取樣點(圖 3—1 中的 A 點)的位置選擇原則如下：西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 16 頁(1)該處的油液應能流經(jīng)機器系統(tǒng)全部摩擦副的磨損表面，從而使所取的油樣能夠反映整個機器系統(tǒng)的磨損狀態(tài)；(2)取樣點應選擇在過濾器之前，從而使所取的油樣的磨粒濃度更反映機器潤滑系統(tǒng)油液磨粒濃度的實際情況，即油樣更具有代表性；(3)取樣點最好選擇在紊流斷面位置處，這樣可得到更好的結果。 鐵譜分析油樣取樣工具取樣所需的工具和材料為取樣泵、吸油管、取樣瓶、取樣箱等。由檢測中心定期提供，各隊技術員負責保管。收取鐵譜分析油樣的取樣瓶，應為人色透明的清潔玻璃瓶。取樣瓶的旋蓋內(nèi)應加有不與油質發(fā)生作用的聚四氟乙烯內(nèi)蓋，以保證密封。為了便于分析前初步觀察油樣的狀態(tài)，最好取樣瓶的側壁為平面。取樣瓶不能用塑料瓶，因為塑料與潤滑油接觸可能產(chǎn)生或分解出塑料顆粒、凝膠體和腐蝕性液體。同時，油樣在塑料瓶中久放還會使塑料瓶發(fā)粘，使油液中的磨粒易粘附在油樣瓶的內(nèi)壁上，使油樣的代表性降低。 取樣瓶的容積一般應大于 15m1，以保證足夠量的油樣能存入油樣瓶內(nèi)。存入的油樣量不應超過油樣瓶容積的 3／4，留有 l／4 以上的容積空間以便油樣處理時，可以振蕩油樣使油樣中的磨粒呈均勻分布狀態(tài)。 鐵譜分析油樣取樣周期 鐵譜分析油樣的取樣時間間隔上要根據(jù)被監(jiān)測的機械設備摩擦副的特件、機器的使用情況以及對機器工況監(jiān)測和故障診斷準確性的要求程度而定。經(jīng)驗表明，不同的機器設備、不同的運行期、不同的磨損狀態(tài)都應有不同的最佳取樣時間間隔。鐵譜分析人員應根據(jù)被監(jiān)測的機器設備的實際情況來確定最佳的取樣間隔時間。時間間隔太短會使分析的數(shù)據(jù)變化甚微，造成人力物力浪費；間隔時間太長，又常使分析準確度降低。北京機械段大型養(yǎng)路機械車潤滑油的取樣分定期取樣和追加取樣。1．定期取樣由檢測中心制定定期取樣計劃，現(xiàn)場技術員按取樣通知單組織實施。2．追加取樣西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 17 頁檢測中心分析診斷時，如果發(fā)現(xiàn)某車某部位的油樣出現(xiàn)異常，需進行追加取樣，現(xiàn)場技術員在接到檢測中心的通知后，負責追加取樣的工作?，F(xiàn)場若發(fā)現(xiàn)機械車出現(xiàn)異常情況，經(jīng)現(xiàn)場技術員確認后領取取樣工具采集油樣。追加采集的油樣，在采樣后盡快送至檢測中心，便于及時進行檢測分析。 取樣方法及要求1．使用專用取樣工具抽取油樣，吸油管為一次性使用，不得重復使用。根據(jù)相應油標尺的長度，要長短適合，避免浪費。取樣時吸油管插入油面高度的一半進行取樣，以確保油樣具有代表性。2．發(fā)動機、變扭器取樣前應起車，保持發(fā)動機轉速 1000~1500 轉/分至少 5 分鐘后進行動態(tài)取樣。其它部位應在作業(yè)后 1 個小時內(nèi)取樣。3．取樣量應為取樣瓶總容量的 2/3 為宜。4．取樣過程中，必須避免油樣受到外界污染，必須保證取樣器、取樣瓶、吸油管的清潔。5．取完油樣后把取樣瓶表面擦拭干凈，在取樣瓶瓶蓋上用記號筆認真填寫標識。標識與取樣瓶要一一對應，絕對不能混淆。6．油樣標識應填寫機械車的編號、取樣部位、取樣日期等內(nèi)容。 大機的取樣種類、取樣部位及取樣周期 1．D0832(0832)搗固車、D0932(0932CSM)搗固車、CD08475(08475/4S)道岔搗固車 取樣種類 取樣部位 取樣周期發(fā)動機機油 發(fā)動機油標尺處 1 個月變扭器液力油 變扭器油標尺處 2 個月液壓油 液壓油箱加油口處