1、2022-3-81第九章第九章 液壓設備狀態監測與診斷液壓設備狀態監測與診斷 n有關資料統計，液壓設備故障約占整個設備總故障的30%左右。除了一般機械設備的共同點外，液壓設備還有其自身的特點，例如油液分析就是液壓設備中一個重要而特殊的診斷參數。學習目標：學習目標：n要求要求了解液壓設備的失效分析；n掌握掌握液壓設備故障診斷方法；n熟悉熟悉油液污染分析方法（重點講解鐵譜分析法）。2022-3-82第一節第一節 液壓設備的失效分析液壓設備的失效分析 一、失效與失效判據一、失效與失效判據n不同的產品有不同的失效判據，相同的產品不同的用途，失效判據也不同。軍品和民品的判別準則顯然有差別。n總之總之，要

2、按用戶、生產廠和業務主管部門的具體要求來制定。液壓產品通常以某些技術參數技術參數和性能參數性能參數為指標來衡量是否失效。 失效的性質和原因失效的性質和原因失效百分比（失效百分比（%）A發生原因發生原因 設計性失效 生產性失效 運行性失效205030B參數變化性質參數變化性質 漸發失效 突發失效6040C表現特征表現特征 不密封 參數不符合規定要求 喪失功能 動態穩定性被破壞 動力元件損壞4515151015D元件失效元件失效 管路和軟管 換向閥 控制元件 輔件 動力元件3520102510表表9-1 液壓設備各類失效比液壓設備各類失效比 2022-3-83 軸向柱塞泵軸向柱塞泵u容積效率下降到

3、低于出廠合格指標的5%；u主要滑動磨擦副（柱塞-缸體，缸體-配油盤，滑靴-斜盤）表面出現粘銅、燒蝕或拉絲；u滾動體出現疲勞剝蝕；u零部件出現斷裂、損壞；u變量機構失靈或變量特性低于出廠合格指標的10%；u有滴狀外漏。有滴狀外漏。 齒輪泵齒輪泵u容積效率下降到低于出廠合格指標的5%；u齒輪端面等磨擦副表面出現拉絲、粘銅或燒蝕；u軸承處出現剝蝕或抱軸、咬死；u零部件出現斷裂、損壞；u有滴狀外漏。有滴狀外漏。第一節第一節 液壓設備的失效分析液壓設備的失效分析 2022-3-84 液壓缸液壓缸u有滴狀外漏有滴狀外漏；u缸體（包括焊縫）出現裂紋；u緊固螺釘斷裂。 壓力控制閥壓力控制閥u壓力調節失靈或有卡

4、死現象；u導閥的顫振和嘯叫，控制壓力發生大的振擺；u零部件的異常磨損或斷裂；u技術性能指標低于標準值的10%；u有滴狀外漏有滴狀外漏。第一節第一節 液壓設備的失效分析液壓設備的失效分析 2022-3-85 方向控制閥方向控制閥u換向，復位（對中）時間超過標準值的10%；u內泄漏量超過標準值的10%；u出現卡死、嘯叫或抖動現象；u零部件的異常磨損或斷裂；u有滴狀外漏。有滴狀外漏。n此外，異常的噪聲異常的噪聲和溫升溫升，也常是液壓件失效判據的主要內容。失效判據應根據具體情況合理確定。n進行液壓設備的失效分析，還需要對失效進行分級，一般可分為四級四級：造成重大生命財產損失；影響重大功能完成；：造成重

5、大生命財產損失；影響重大功能完成；造成系統運行有效性的降低；造成過多的非計劃維護。造成系統運行有效性的降低；造成過多的非計劃維護。第一節第一節 液壓設備的失效分析液壓設備的失效分析 2022-3-86二、失效模式與失效機理二、失效模式與失效機理液壓件常見的失效模式失效模式可歸納如下： 軸向柱塞泵和馬達軸向柱塞泵和馬達u配流盤缸體摩擦副嚴重磨損或燒傷；u滑靴斜盤摩擦副嚴重磨損或燒傷；u柱塞缸孔摩擦副嚴重磨損或咬死；u軸承磨損或剝蝕；u柱塞球頭的頸部斷裂；u滑靴變形、脫靴或斷裂；u缸體開裂（特別在配油槽處）；u變量機構調節失靈；u密封處漏油。密封處漏油。第一節第一節 液壓設備的失效分析液壓設備的失

6、效分析 2022-3-87 齒輪泵和馬達齒輪泵和馬達u齒輪嚴重磨損；u齒輪齒牙斷裂；u齒輪變形；u側板嚴重磨損；u軸承嚴重磨損或燒傷；u密封處漏油。密封處漏油。 葉片泵和馬達葉片泵和馬達u葉片頂部與定子間的嚴重磨損或燒傷；u葉片與葉片槽間的嚴重磨損或燒傷；u配流盤與側板間的嚴重磨損或燒傷；u葉片斷裂；u軸承磨損或剝蝕；u密封處漏油。密封處漏油。第一節第一節 液壓設備的失效分析液壓設備的失效分析 2022-3-88 低速大扭矩馬達低速大扭矩馬達u滾輪或鋼球與導軌間的嚴重磨損或剝蝕（內曲線式）；u連桿滑塊與曲軸間的嚴重磨損或燒傷（曲軸連桿式）；u配流軸與配流套間的嚴重磨損或燒傷（軸配流式）；u配流

7、盤與轉子間的嚴重磨損或燒傷（端面配流式）；u軸承磨損或剝蝕；u密封處漏油。密封處漏油。 液壓缸液壓缸u缸體裂紋；u螺釘斷裂；u活塞桿磨損、銹蝕；u密封環損壞；u密封處漏油。密封處漏油。 液壓閥液壓閥u閥芯卡死；u節流孔口堵塞；u彈簧形變或斷裂；u壓力閥導閥芯的顫振和嘯叫；u錐閥芯與閥座的嚴重磨損或剝蝕；u電磁鐵吸力不足或線圈燒壞；u密封處漏油。密封處漏油。第一節第一節 液壓設備的失效分析液壓設備的失效分析 2022-3-89 機械零部件（包括液壓元件）所發生失效的最基本機理失效的最基本機理，有如下幾種：形變或應力斷裂，腐蝕，磨損，沖擊斷裂，疲勞，熱應力與熱形變或應力斷裂，腐蝕，磨損，沖擊斷裂，

8、疲勞，熱應力與熱變形變形。對于液壓元件液壓元件來說，上述六種失效機理中，最主要的是磨損磨損和疲勞失效疲勞失效。 液壓元件中存在著許多摩擦副摩擦副，例如例如軸向柱塞泵中的斜盤與滑靴，柱塞與缸孔，配流盤與缸體，葉片泵中的定子環與葉片，齒輪泵中的齒輪與殼體，換向閥中的閥芯和閥套等等。凡是兩個相互接觸的物體，在載荷作用下作相對運動，就必然存在著摩擦磨損摩擦磨損。因此對磨損機理的研究，隨著產品向高速、高載、自動化發展，就顯得愈來愈重要。近年來，一門新學科一門新學科摩擦磨損潤滑學（簡稱摩擦學）摩擦磨損潤滑學（簡稱摩擦學）有了很大的發展。n磨損磨損的定義的定義，一般可認為是：，一般可認為是：“兩個相互接觸的

9、物體產生兩個相互接觸的物體產生相對運動和相對運動和摩擦摩擦時，由于對接觸表面施加壓力的結果，使接觸表面的部分材料從時，由于對接觸表面施加壓力的結果，使接觸表面的部分材料從表面上脫落或產生位移，形成材料破壞。表面上脫落或產生位移，形成材料破壞。”按照磨損機理，磨損可分為磨粒磨損、粘著磨損、接觸疲勞磨損、腐蝕磨損和微動磨損。第一節第一節 液壓設備的失效分析液壓設備的失效分析 2022-3-810磨粒磨損磨粒磨損 硬的顆粒或突起物在摩擦過程中，由于力的作用，使所接觸的表面的部分材料產生脫落或位移。磨粒磨損還可分為兩體磨損、三體磨損和沖刷磨損。粘著磨損粘著磨損 兩個相對運動的表面相互壓緊時，表面上的凸

10、起點產生金屬與金屬的點接觸。接觸疲勞磨損接觸疲勞磨損 由于交變載荷的作用，在元件接觸表面產生彈性變形和塑性變形，而使材料間的聚合力喪失。腐蝕磨損腐蝕磨損 腐蝕就是元件表面原子同周圍流體介質之間發生反應的過程，包括由電化學勢能電化學勢能和流體流動勢能流體流動勢能，以及對表面直接的化學侵襲所激起的各種反應。微動磨損微動磨損 由于機械振動而引起兩接觸表面間的低幅振動，例如軸孔配合面、螺栓聯接處等位置，這種表面間的微量振動微量振動會產生微動磨損。第一節第一節 液壓設備的失效分析液壓設備的失效分析 2022-3-811n疲勞失效疲勞失效是液壓元件的又一主要失效機理，由液壓元件的工作載荷可以看出，大多數液

11、壓元件都承受交變載荷交變載荷，例如，軸向柱塞泵的傳動軸、柱塞球頭頸部、柱塞、缸體、軸承；齒輪泵的傳動軸、齒輪嚙合面、軸承；液壓閥的彈簧、電磁鐵導磁套、頂桿、閥芯、閥座等。而且隨著液壓元件向高壓、小型化發展，其應力水平越來越高，疲勞失效的診斷也就越來越突出。n疲勞疲勞的定義的定義可以認為是材料在可以認為是材料在交變應力交變應力或或應變循環應變循環作用下，逐漸作用下，逐漸產生帶有選擇性的產生帶有選擇性的累積損傷累積損傷，經過一段時間后，發生帶有，經過一段時間后，發生帶有局部特局部特征的斷裂現象征的斷裂現象。疲勞過程包括。疲勞過程包括裂紋產生裂紋產生、擴展擴展和和最終瞬時斷裂最終瞬時斷裂三三個階段。

12、個階段。n疲勞失效一般呈現為突發性突發性失效，因此，對它的事前監控就比較困難。常用間接的方法間接的方法，如監測其載荷的變化來達到控制的目的第一節第一節 液壓設備的失效分析液壓設備的失效分析 2022-3-812第二節第二節 液壓設備故障診斷方法液壓設備故障診斷方法 v 1 2 3 t 一、功能診斷法一、功能診斷法n液壓設備是個完整的系統，有其輸入參數和其相應的輸出參數。根據根據輸輸出參數出參數的變化規律，可以判斷設備狀態的好壞，從而對設備做出診斷。的變化規律，可以判斷設備狀態的好壞，從而對設備做出診斷。液壓設備的輸出參數主要有：油液壓力油液壓力、流量流量、容積效率容積效率。例如液壓系統的壓力低

13、于低于某額定值或出現劇烈波動時，就意味著意味著油液通道阻塞或內泄漏等故障。n液壓設備的工況在發生變化時，會產生過渡工過渡工況況，即形成過渡過程過渡過程。例如例如換向閥換向、液壓馬達反轉時。通過檢測分析過渡過程的特點，可以確定液壓設備各組成部分的技術狀態。n圖9-1所示是某工廠液壓缸執行機構的速度時間過渡過程。其中曲線1是正常特性曲線正常特性曲線。若特性曲線偏離曲線1，則表明液壓缸發生故障。曲線2就表示節流口節流口和換向環節換向環節故障，曲線3則表示密封件密封件損壞。圖圖9-1 某液壓缸的速度某液壓缸的速度時間過渡過程時間過渡過程 2022-3-813二、振動診斷法二、振動診斷法n振動診斷法是目

14、前應用得最普遍，發展得比較成熟的一種診斷方法。液壓系統中發生的液壓系統中發生的振動過程振動過程包含著十分豐富的信息，包含著十分豐富的信息，相當充分地反映了液壓相當充分地反映了液壓元部件元部件和和整個設備整個設備的的技術狀態技術狀態。（a）正常泵（b）軸承有故障泵圖圖9-2 正常泵與異常泵的振幅頻譜（片段）比較正常泵與異常泵的振幅頻譜（片段）比較n圖9-2所示為一臺正常齒輪泵和一臺軸承有故障的泵的振幅振幅頻譜的片段頻譜的片段。從波形圖上可以看到，正常泵的振動譜的主要分量是齒輪齒的嚙合諧波嚙合諧波，而支承軸承滾道上的故障引起的諧波諧波與泵轉速一致且振幅也較大。第二節第二節 液壓設備故障診斷方法液壓

15、設備故障診斷方法 2022-3-814三、聲學診斷法三、聲學診斷法聲學診斷法主要包括噪聲診斷噪聲診斷和聲發射診斷聲發射診斷。n研究噪聲的聲源、機理、特征及其頻率組成，就可以對設備研究噪聲的聲源、機理、特征及其頻率組成，就可以對設備的狀態進行監測與診斷。的狀態進行監測與診斷。液壓設備中的流體噪聲流體噪聲FBN（Fluid Borne Noise）和結構噪聲結構噪聲SBN（Structure Borne Noise）,最終反映為空氣噪聲空氣噪聲ABN（Air Borne Noise）傳入人耳。液壓系統中的氣蝕、水錘、換向沖擊、配油吸空、齒輪嚙合、配合間隙、管道磨擦、密封不良等等都會產生流體噪聲和結

16、構噪聲，因此，液壓設備的噪聲頻帶很寬液壓設備的噪聲頻帶很寬。n噪聲的測量結果會受到受到外界條件的影響，如環境、測量場所的規模、消音能力、空氣濕度、其他設備等。由于信噪比比信噪比比較低較低，因此一般很少很少直接用噪聲的聲強或聲壓來表征診斷對象的技術狀態。第二節第二節 液壓設備故障診斷方法液壓設備故障診斷方法 2022-3-815n聲發射技術是近幾年來迅速發展起來的一種診斷方法，它具聲發射技術是近幾年來迅速發展起來的一種診斷方法，它具有許多優點，已成為一種有許多優點，已成為一種快速快速、動態、動態、靈敏靈敏、整體性的、整體性的無損無損檢測檢測手段。手段。聲發射的頻率范圍很寬廣，利用高頻超聲高頻超聲

17、來檢測聲發射，大大減低減低了周圍環境機械噪聲的干擾。國外有些學者專門研究了用聲發射技術來檢測液壓系統中的泄漏。n液壓設備應用聲發射技術進行故障診斷還剛剛起步，困難之處在于液壓系統本身存在著高頻流體噪聲，因而淹沒了淹沒了聲發射信號。第二節第二節 液壓設備故障診斷方法液壓設備故障診斷方法 2022-3-816四、參量診斷法四、參量診斷法n參量診斷法是指檢測液壓系統中的參量診斷法是指檢測液壓系統中的某些參數某些參數來診斷設備的工來診斷設備的工作狀態作狀態，如油液溫度、油液污染度、油缸位移、液壓馬達轉速等。液壓設備故障診斷中常用的診斷參數常用的診斷參數有：振動、噪聲、壓力、流量、油液污染度、容積效率、

18、泄漏量、油液溫度、聲發射、磨擦副電阻、油液綜合體積彈性模量等。n壓力壓力與與流量流量是兩個反映設備工作特性的最基本的參數。是兩個反映設備工作特性的最基本的參數。只要測試的壓力、流量值與設備正常工況值不相符，就可判定液壓設備發生了故障。第二節第二節 液壓設備故障診斷方法液壓設備故障診斷方法 2022-3-817n油液是液壓系統的工作介質，它既起到油液是液壓系統的工作介質，它既起到傳遞動力傳遞動力的作用，又的作用，又起到起到潤滑元部件潤滑元部件的作用，是液壓系統（設備）中不可缺少的的作用，是液壓系統（設備）中不可缺少的工作介質，它就像人體中的血液一樣重要。工作介質，它就像人體中的血液一樣重要。污染

19、的油液將使液壓元件的磨損劇增，而元件的磨損又反過來進一步增加油液的污染。國外資料曾統計，認為液壓系統的故障70%是由于油液污染所引起的。n溫度溫度監測只作為液壓設備故障診斷中的輔助監測量輔助監測量。其他一些參量診斷，如轉速轉速、位移位移、扭矩扭矩等，都可按照設備的具體要求、條件、實際情況來確定。n液壓設備故障診斷時，常常需要幾種方法同時應用幾種方法同時應用，就像人人體診斷體診斷時既需要聽診聽診、測脈搏測脈搏，又需要量血壓量血壓、化驗血液化驗血液、化驗排泄物化驗排泄物等。第二節第二節 液壓設備故障診斷方法液壓設備故障診斷方法 2022-3-818第三節第三節 油液污染分析油液污染分析 一、油液診

20、斷方法概述一、油液診斷方法概述油液分析包括油液分析包括兩大內容兩大內容：n一是油液本身的一是油液本身的物理化學性能物理化學性能分析。分析。例如油的粘度、酸值、油性、閃點、凝點、抗氧化穩定性、防銹性等。其中粘度粘度和酸值酸值對設備的正常運行尤為重要。粘度粘度是影響油液流動的主要物理性質，又是又是決定運動件表面油膜厚度的主要因素，而酸值酸值反映了油液對設備的腐蝕性，也是也是油液變質的主要標志；n二是油液的二是油液的污染分析污染分析。油液中的污染物污染物很多，一般定義為：外來的或生成的，不需要存在于油液中的，對液壓系統工作性能、壽命和可靠性有害的物質物質或能量能量。污染物質污染物質指固態、氣態、液態

21、的無機物或有機物（微生物）。污染能量污染能量指熱能、靜電荷、磁場、放射線等。2022-3-819第三節第三節 油液污染分析油液污染分析 n污染物質有磨粒、灰塵、水氣、空氣、微生物等，其中出現得最經常、數量最大、危害最嚴重的是固體顆粒固體顆粒污染物。液壓油液中的固體顆粒主要是指磨粒磨粒，除了部分屬于外界侵入外（如灰塵、鑄件砂粒），主要來源于主要來源于液壓設備運轉時的磨擦磨損、機械沖擊、表面疲勞、腐蝕、流體動力、化學及電化學反應等。n小小的磨粒（從幾個微米到幾百微米）是液壓設備故障診斷的重要信息源，其數量、成分、尺寸、形狀、分布反映了不同磨損失效類型和故障特征。可見，油液中的油液中的固體顆粒固體顆

22、粒反映了液壓系統反映了液壓系統的工作狀態的工作狀態。 2022-3-820 油液診斷方法的基本步驟為采樣采樣、檢測檢測、診斷診斷、預測預測和處理處理。n所謂采樣采樣，就是采集能正確反映當前液壓設備中元、部件運行狀態的、有代表性的油樣；n所謂檢測檢測，就是對油樣進行分析，測定油樣中磨屑的數量、大小及成份等n所謂診斷診斷，就是初步回答設備的磨損狀態屬于正常還是異常，如果是異常磨損還要確定哪些元、部件磨損和何種磨損類型； 油樣分析檢測方法 在線分析法 油樣分析法光學法 電學法 其它方法 光譜分析法 鐵譜分析法簡 精 電 電 電 磁 過 顆 原 原 分 X 在 旋 直 分易 密 導 感 容 塞 濾 粒

23、 子 子 度 射 線 轉 接 析法 法 法 法 法 法 法 記 吸 發 光 線 式 式 式 式 數 收 射 度 熒 鐵 鐵 鐵 鐵 法 光 光 計 光 譜 譜 譜 譜 譜 譜 法 法 儀 儀 儀 儀 法 法圖圖9-3 油樣分析監測方法匯總圖油樣分析監測方法匯總圖 n所謂預測預測，就是估計處于異常磨損狀態的設備元、部件的剩余壽命和今后可能發生的磨損類型；n所謂處理處理，就是根據預測的情況確定維修方式、時間和部位。第三節第三節 油液污染分析油液污染分析 2022-3-821 在上述油樣分析監測方法中，主要是光譜分析光譜分析與鐵譜分析鐵譜分析兩大類。目前，常用的有油液光譜分析法油液光譜分析法、油液鐵

24、譜分析法油液鐵譜分析法和磁塞檢查法磁塞檢查法等，近幾年又出現了油液能譜分析法油液能譜分析法。n油液光譜分析法油液光譜分析法是指用原子吸收或原子發散光譜分析油液中磨屑的成分和含量，判斷判斷磨損的零件和磨損的嚴重程度的方法。該方法對有色金屬比較適用。n油液鐵譜分析法油液鐵譜分析法是指將油液按一定的操作步驟稀釋在玻璃試管或玻璃片上，使之通過一個強磁場。在強磁場的作用下，不同大小的磨屑所能通過的距離不一樣，根據油樣中磨屑沉淀情況磨屑沉淀情況便可判斷設備元、部件磨損和程度。n磁塞檢查法磁塞檢查法是指用帶有磁性的塞頭插入液壓設備的管道內，收集油液中的磨屑，用肉眼直接觀察磨屑的含量、大小及形狀，判斷設備元、

25、部件的磨損狀況。第三節第三節 油液污染分析油液污染分析 2022-3-822圖圖9-4 各種油樣分析技術的適應范圍各種油樣分析技術的適應范圍 注：注：其實液壓設備油液污染分析可以擴大到所有設備的潤滑系統潤滑系統。設備的潤滑狀態直接影響直接影響到設備的使用壽命、動力消耗以及故障的程度和頻度，因此必須對設備潤滑進行有效的控制，這里潤滑潤滑油液分析油液分析就顯得尤為重要，需要大力推廣普及。第三節第三節 油液污染分析油液污染分析 2022-3-823二、幾種常用油液污染顆粒測定方法簡介二、幾種常用油液污染顆粒測定方法簡介1顆粒濃度法顆粒濃度法：是一種對液體中顆粒進行宏觀統計的測定方法。這類方法只給出全

26、部顆粒的整體數量概念，而不是對單個顆粒進行測定。2淤積指數法淤積指數法：其原理是以污染的油液通過濾膜濾膜，由于污染顆粒滯留于膜上，使一部分膜上的過濾微孔被堵塞。這樣就減慢了過濾速度，以專門的裝置，使油液在一定的壓力下，將規定了的三個不同容積的液量通過濾膜濾膜，測定相應的流過時間t1，t2，t3，則淤積指數S為 S=（t3-2t2）/t1 （9-1） 此法可用來測定5m以下的顆粒數量或膠質狀態物質。第三節第三節 油液污染分析油液污染分析 2022-3-8243顯微鏡顆粒計數法顯微鏡顆粒計數法：顯微鏡法在一般情況下是廣泛采用的方法，但由于光學現象的人的因素的影響，測量精度較低，測量時間較長。4自動

27、顆粒計數法自動顆粒計數法：此法是利用液體中的顆粒對光的消光、遮光作用（對不透明顆粒）或散射作用（對透明顆粒）的原理。5光譜分析法光譜分析法：光譜分析法的優點優點在于分析速度快，自動化程度高，定量準確又可進行多元素分析。但由于受工作原理上的限制，它只能只能得到磨損元素的含量、成份而不能而不能得到它們的存在方式（如形狀、尺寸大小等）方面的信息。第三節第三節 油液污染分析油液污染分析 2022-3-825三、鐵譜分析法三、鐵譜分析法鐵譜分析法是上世紀70年代發展起來的十分有效的一種油液分析方法。1工作原理工作原理圖9-5所示為鐵譜分析儀工作原理，圖9-6為其磁場裝置示意。圖圖9-5 鐵譜分析儀原理圖

28、鐵譜分析儀原理圖1油樣 2微量泵 3特種膠管 4玻璃基片5導流管 6儲油杯 7磁場裝置 8支架圖圖9-6 磁場裝置簡圖磁場裝置簡圖 第三節第三節 油液污染分析油液污染分析 2022-3-826n液壓系統的油樣由微量泵吸入，然后然后輸出至呈一定角度傾斜的玻璃滑片上。滑片下有高梯度的磁場裝置。在油液緩慢下流的過程中，油液中的可磁化顆粒在磁場的作用下沉積在滑片上。根據根據Stokes定律：定律：大顆粒及重顆粒先沉積，小顆粒及輕顆粒后沉積，然后是非鐵磁性顆粒在重力作用下沉積。這樣這樣，顆粒在滑片上按大小和重量有規律地排列分布。滑片經清洗殘油和固定顆粒的處理后，制成鐵譜基片。n應用鐵譜顯微鏡，對基片上沉

29、積的顆粒進行尺寸、形態、成份、數量等定量的觀察和分析，并由此判斷判斷設備的摩擦磨損狀態與故障情況。 第三節第三節 油液污染分析油液污染分析 2022-3-827 實驗表明，較大尺寸的顆粒（5m）一般沉積在基片上端液流入口處（距下端出口處約5456mm處），而較小的亞微米顆粒（1m）一般沉積在距液流出口處約30mm以下的區域，其排列分布見圖9-7及表9-2。譜片上距出口端距離（譜片上距出口端距離（mm） 圖圖9-7 鐵譜基片上顆粒尺寸分布示意圖鐵譜基片上顆粒尺寸分布示意圖 表表9-2 譜片上不同位置沉積的顆粒尺寸譜片上不同位置沉積的顆粒尺寸 位 置（距油樣出口端距離，mm）磨粒尺寸（m）5556

30、（入口端）255012400.751.5300.51.0200.250.75100.10.5第三節第三節 油液污染分析油液污染分析 2022-3-8282油樣制備油樣制備油樣的制備是做好鐵譜分析的關鍵，因為取樣是否正確取樣是否正確，油樣油樣有無代表性有無代表性，必然影響到設備工況判斷的正確性。 油液取樣油液取樣n取樣可分為靜態取樣靜態取樣和動態取樣動態取樣兩種。靜態取樣是指從靜止的或接近靜止的液流系統部分取樣，一般是指油箱油箱中取樣。動態取樣是指從流動的液體中取樣，一般是指從液壓系統的回油管回油管路路上取樣。n由于顆粒的沉降作用，油箱中顆粒的分布是不均勻的。因此在油箱中取樣時，取樣管應插入油面

31、高度一半以下的深度，同時盡可能地將取樣管始終固定在一個位置上取樣，以取得有代表性油樣。考慮到大顆粒先沉降，必要時可將取樣管接近油箱底部取樣，但需與箱底沉積物之間距離大于25mm，以避免吸入其它雜物。同時要避免在死角處取樣。第三節第三節 油液污染分析油液污染分析 2022-3-829n對于循環液壓系統循環液壓系統，宜在回油管路上取樣，取樣點應設置在過濾器之前過濾器之前。同時，最好選擇在紊流斷面紊流斷面處。n取樣時間應盡可能在液壓系統運轉狀態運轉狀態下進行。處于管路取樣容易實現，對于油箱取樣，有時需停機才行。此時應在停機后盡可能短的時間內進行，一般不應超過兩小時。n取樣的時間間隔取決于設備的性質、

32、使用情況以及設備工況取樣的時間間隔取決于設備的性質、使用情況以及設備工況監測的要求。監測的要求。機械磨損一般有三個階段：跑合磨損階段、穩定磨損階段、劇烈磨損階段。在在穩定階段穩定階段取樣間隔可稍長些，取樣間隔可稍長些，而在而在跑合和劇烈磨損階段跑合和劇烈磨損階段因磨損變化率大，所以取樣間隔應因磨損變化率大，所以取樣間隔應短些。短些。 油樣處理油樣處理n油樣必須經過處理才能進行鐵譜分析，處理主要是指加熱攪加熱攪拌拌和稀釋稀釋。第三節第三節 油液污染分析油液污染分析 2022-3-8303顆粒識別顆粒識別n鐵譜分析技術就是根據油液中的鐵譜分析技術就是根據油液中的顆粒的濃度、形態、成分、類型、顆粒的

33、濃度、形態、成分、類型、大小、分布和材料大小、分布和材料等數據信息，分析判斷設備的等數據信息，分析判斷設備的磨損狀態、磨損部磨損狀態、磨損部位、磨損機理位、磨損機理，進行，進行故障診斷故障診斷。n不同的磨損機理磨損機理，在摩擦副表面會產生不同形態和尺寸的磨損微粒。根據微粒的形態、尺寸和產生方式的不同，大致可分為以下幾種主要類型： 正常摩擦磨損顆粒正常摩擦磨損顆粒n指在設備正常運轉狀態下，金屬表面在摩擦力周期性的反復作用下，兩摩擦表面上生成的剪切混合層由于疲勞而產生小片剝落，呈光滑表面的“鱗片鱗片”狀狀。這種正常摩擦磨損顆粒，其尺寸一般在0.515m，或更小些，其厚度為0.151m。第三節第三節

34、 油液污染分析油液污染分析 2022-3-831 切削磨損顆粒切削磨損顆粒n其形狀象象切削加工時產生的切屑。主要是由于由于摩擦副中存在硬質微凸刃道或外部進入的硬質磨粒，在摩擦過程中產生產生微切削而形成。平均寬度為25m，長度為25100m的切削顆粒為銳刃道在滑動表面“切削”形成；厚度在0.25m，長度為5m的切削顆粒為兩滑動面間的磨粒雜物“切削”產生。若液壓系統中大的切削顆粒（如長度大于50m）迅速增加，則表明摩擦副即將失效。 疲勞磨損顆粒疲勞磨損顆粒n是指運動副因接觸疲勞而產生的磨損顆粒，通常發生在滾動軸承、齒輪傳動中。尺寸在10m左右，最大可達100m。其長度與厚度之比為4：1到10：1。

35、如果系統中大于10m的顆粒明顯增加，尺寸進一步擴大，這就表明表面小塊剝落由微觀轉為宏觀，這是失效的前兆。因此，可根據大于10m顆粒數的增長速率來判斷零部件的磨損是否正常。第三節第三節 油液污染分析油液污染分析 2022-3-832 嚴重滑動磨損顆粒嚴重滑動磨損顆粒n一般在20m以上。長度與厚度之比約為10：1。顆粒表面常有劃痕，有直的棱邊，有整齊的刃口。磨損愈劇烈，其劃痕和直線刃口愈明顯。 有色金屬磨損顆粒有色金屬磨損顆粒n有色金屬磨損顆粒具有特有的金屬光澤，這是區別于其他磨損顆粒的重要標志。注：注：液壓系統的油液中，除了鋼鐵磨損顆粒、有色金屬磨損顆粒外，還有鐵氧化物、潤滑油變質產物、摩擦聚合

36、物和外來污染顆粒（如泥沙、灰塵、煤屑、纖維物質等）。這些都是需要給予正確的識別。第三節第三節 油液污染分析油液污染分析 2022-3-833小小 結結n液壓設備是一種流體驅動的裝置，是機械設備中的重要組成部分。據有關資料統計，液壓設備故障約占整個設備總故障的30%左右左右。n液壓元件最主要的失效機理是磨損磨損和疲勞疲勞。n目前，確定液壓設備狀態的常用方法有功能診斷法功能診斷法、振動診斷法振動診斷法、聲學診斷法聲學診斷法和參量診斷法參量診斷法等。n油液分析包括兩大內容兩大內容：一是油液本身的物理化學性能分析；二是油液的污染分析。n油液診斷方法的基本步驟為采樣采樣、檢測檢測、診斷診斷、預測預測和處理處理。目前已經使用或正在研究的油樣分析監測方法包括油液光譜分析法油液光譜分析法、油油液鐵譜分析法液鐵譜