[摘要] 本文通過(guò)對(duì)機(jī)械磨損機(jī)理的分析,研究了幾種機(jī)械磨損元素含量的分析方法,試圖更加有效利用磨損元素監(jiān)測(cè)對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。通過(guò)研究分析,提出了科學(xué)地取樣方式,解決了機(jī)械設(shè)備加油不定時(shí)、不定量、不能定時(shí)換油以及各磨損階段特征不同等帶來(lái)的問(wèn)題,并在實(shí)際工作中的得到了應(yīng)用。
[關(guān)鍵詞] 狀態(tài)監(jiān)測(cè) 故障診斷 取樣方法 元素絕對(duì)含量 元素相對(duì)含量 元素含量變化率 為了提高設(shè)備的可利用率,降低維修費(fèi)用,各種狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)逐步得到了應(yīng)用。設(shè)備維修體系相應(yīng)經(jīng)歷事后維修、預(yù)防性維修,發(fā)展到以狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基準(zhǔn)的預(yù)測(cè)性維修。油樣直接與機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)部件相關(guān),因此,它可以更加直接、客觀地反映機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀況。在狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷上,油夜分析已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
機(jī)械磨損是機(jī)械故障的主要根源,潤(rùn)滑油中磨粒濃度的大小和形態(tài)直接反映了機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。目前,對(duì)油樣中微粒的分析,主要有兩種:即光譜分析(包括原子發(fā)射光譜分析和原子吸收光譜分析)和鐵譜分析。鐵譜分析主要是定性分析,可以進(jìn)行粗略地定量分析,分析磨粒較大。光譜分析可以對(duì)潤(rùn)滑油(脂)的微量元素進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析。顯然,對(duì)于機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的早期預(yù)報(bào)上,光譜分析具有著十分重要的意義。因此,本文著重于討論光譜磨粒分析技術(shù)。由于光譜分析儀器比較昂貴,現(xiàn)場(chǎng)難以推廣,它主要應(yīng)用于大型機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷上。
1、機(jī)械磨損規(guī)律及潤(rùn)滑油磨粒含量的理論分析
1.1 機(jī)械磨損規(guī)律及其分析
存在機(jī)械運(yùn)動(dòng),就會(huì)有摩擦,摩擦一定產(chǎn)生磨損,磨損遵從三個(gè)定律:即體積磨損量與摩擦副相對(duì)滑動(dòng)的距離成正比;與法向載荷成正比;與屈服強(qiáng)度或硬度成反比。機(jī)械理論和試驗(yàn)表明:磨損率與摩擦因數(shù)之間的關(guān)系甚微,通常摩擦因數(shù)最多相差一個(gè)數(shù)量級(jí),而磨損率可以相差3個(gè)數(shù)量級(jí),這就是說(shuō),摩擦因數(shù)的變化是很小的,導(dǎo)致摩擦率變化范圍大的原因在于法向載荷的變化。因此,摩擦因數(shù)的變化可以忽略。
我們知道,機(jī)械設(shè)備的磨損一般分為三個(gè)階段,在磨合階段,由于摩擦副表面粗糙及幾何形狀和裝配的微量誤差,導(dǎo)致潤(rùn)滑不良,法向載荷很大,摩擦副表面磨損迅速,這也取決摩擦副的狀況;在正常磨損階段,摩擦副配合趨于正常,磨損趨于正常狀態(tài),摩擦最小,磨損量最??;經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行,磨損到達(dá)一定的量時(shí),進(jìn)入極限磨損階段,磨損量急劇增大。
從以上分析可以得知,對(duì)于一臺(tái)設(shè)備而言,在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),法向載荷趨于穩(wěn)定,摩擦副機(jī)械磨損量和時(shí)間是一個(gè)正比變化的關(guān)系;在磨合期,各摩擦副的運(yùn)行未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),各摩擦副的磨損量與時(shí)間是一個(gè)正變關(guān)系,各摩擦副磨損率趨小,但是,各摩擦副的磨損率趨小的速度是不一樣的;在極限磨合期,各摩擦副的運(yùn)行進(jìn)入了不穩(wěn)定穩(wěn)定狀態(tài),摩擦副的磨損量與時(shí)間同樣時(shí)一個(gè)正變關(guān)系,但各摩擦副磨損率趨大。這些分析為我們通過(guò)分析潤(rùn)滑油中的磨粒含量,做趨勢(shì)分析,進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷,提供了科學(xué)的依據(jù)。
1.2 潤(rùn)滑油磨粒含量的理論分析
從以上的討論中,我們知道,摩擦副的磨損量與時(shí)間是一個(gè)正變的關(guān)系,在正常運(yùn)行狀態(tài)下,它們成正比關(guān)系,按照機(jī)械潤(rùn)滑理論,在磨粒溶入潤(rùn)滑油和磨粒沉降達(dá)到平衡時(shí),并且,保持機(jī)械設(shè)備內(nèi)潤(rùn)滑油的總量一定,潤(rùn)滑油中的磨粒含量與時(shí)間的關(guān)系也符合磨損量與時(shí)間的關(guān)系。換句話(huà)說(shuō),潤(rùn)滑油中的磨粒含量與時(shí)間成正變?cè)黾?,在正常運(yùn)行狀態(tài)下,呈正比關(guān)系,潤(rùn)滑油中磨粒含量的變化率是一樣的。
但在實(shí)際應(yīng)用中,我們發(fā)現(xiàn)有時(shí)出現(xiàn)反常的情況,有時(shí)候,甚至于導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論,這主要和加油量的控制、取樣的時(shí)機(jī)和取樣的位置有關(guān)。
因此,要做好潤(rùn)滑油的磨粒含量分析,保持機(jī)械設(shè)備內(nèi)潤(rùn)滑油的總量一定,嚴(yán)格遵守取樣取樣規(guī)范是非常重要的。
2、磨粒元素含量反映機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)的機(jī)理
2.1 機(jī)理
由于機(jī)械設(shè)備的各個(gè)摩擦副在強(qiáng)度、剛度、耐磨性等方面的要求不同,它們對(duì)組成材料的要求也有差別,元素構(gòu)成也就不一樣。因此,當(dāng)某一種或多種磨損元素的含量出現(xiàn)異常時(shí),它必然反映了含有這些元素的一個(gè)或多個(gè)摩擦副磨損異常。這為我們定位某摩擦副的磨損狀態(tài)和故障診斷分析提供了分析基礎(chǔ)。
2.2 磨粒及污染微粒主要來(lái)源(見(jiàn)表1)
對(duì)于不同設(shè)備而言,磨粒元素可能有一定的差別,在進(jìn)行分析時(shí),一定要了解設(shè)備的實(shí)際情況。
表1 主要磨粒的來(lái)源
元素種類(lèi)
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