磨损状态是机件故障、失效的又一种常见形式。由于机器在正常传动和运行中,需要传递转速、扭矩和功率,这就会在零部件间相互结合、传递和接触的部位产生不可避免的磨损,这种磨损造成的故障在机械设备中所占比重较大,同时事故带来的经济损失也较严重,所以开展磨损监测技术是非常必要的。 一、磨损失效的基本类型 1. 粘着磨损 两个金属表面的微凸部分在局部高压下产生局部粘结(固相粘着),使材料从一个表面转移到另一表面或撕下作为磨料留在两个表面之间,这一现象称为粘着磨损。 2. 磨料磨损 配合表面之间在相对运动过程中,因外来硬颗粒或表面微突体的作用造成表面损伤(被犁削形成沟漕)的磨损称为磨粒(料)磨损。 3.犁削磨损 硬材料表面的微凸点切削较软材料的表面,在较软材料的表面形成“犁沟”。 活塞环与缸套存在粘着磨损、犁削磨损(拉缸现象)、磨料磨损。 4. 表面疲劳磨损 两个接触面作滚动或滚动滑动复合磨擦时,在交变接触压应力作用下,使材料表面疲劳而产生材料损失的现象称为表面疲劳磨损。 5. 冲刷磨损 冲刷磨损是由于含固态粒子的流体(常为液体)冲刷造成表面材料损失的磨损。 6. 腐蚀磨损 腐蚀磨损是金属在摩擦过程中,同时与周围介质发生化学或电化学反应,产生表层金属的损失或迁移现象。 二、影响磨损失效的基本因素 1. 摩擦副材质 材料副的互溶性,相同金属、晶格类型、原子间距、电子密度、电化学性能相近的材料副互溶性大,易于粘着而导致粘着磨损失效。 金属与非金属(如塑料、石墨等),互溶性小,粘着倾向小。 材料副的表面强化处理提高耐磨性。 材料表层组织和结构缺陷。夹杂疏松、空洞、锻造夹层以及各种微裂纹,过高的装配应力等都将使各种磨损加剧。 2. 工况参数 包括接触应力、滑动距离和滑动速度、温度、介质条件与润滑等。 用润滑油劣化分析技术进行磨损监测是简便可行的有效方法,其原理是:根据对油中所含金属微粒的成分、形态及大小的分析,可以得到油液循环着的那些部件的劣化信息。分析金属磨损微粒、测量金属微粒的分布和鉴定金属成分可测定出是哪个部位发生了磨损及磨损程度。润滑油取样分析的检测方法主要有以下几种: 油样光谱分析法 对于油内的某种磨损材料的浓度,可以用辐射光谱分析仪或原子吸收光谱分析仪来测定,这两种仪器都是利用油液中所含元素的原子发出辐射能,进行光谱分析来确定其含量。在封闭的润滑系统和液压系统中,油液中沉积着从零件表面上磨下来的金属微粒,定期将油液取样并测定其中的金属微粒的成分和含量,就可确定零件的磨损趋势和磨损源,如发现某种特定的金属含量比例增大,就表示有该金属制成的零部件发生过度磨损,油样光谱分析磨屑粒度一般能在小于10微米进行取样,但不能给出磨损颗粒的尺寸、形状,因此适于早期的、精密的磨损诊断。 油样铁谱分析法 铁谱技术是20世纪70年代发明的一种新的机械磨损测试方法。它能从油样中将微粒分离出来,并按照微粒的大小排列在基片上,既能读出大小微粒的相对浓度,也能对微粒的物理性能作出进一步分析。 油样铁谱分析能提供磨损残渣的数量、粒度、形态和成分四种参数,通过研究即可掌握有关的磨损情况。
铁谱分析技术所使用的分析仪有铁谱分析仪和直读式铁谱仪等。 磁塞检查法 塞检查法的工作原理是用带磁性的塞头插入润滑系统的管道内,收集润滑油中的磨粒残渣,用肉眼直接观察残渣的大小、数量和形状,判断机器零件的磨损状态。这是一种简便而有效的方法,适用于磨粒残渣尺寸大于50微米的情况。在一般情况下,机器后期均出现磨粒尺寸较大的残渣。因此磁塞检查也是磨损监测中的重要手段之一。
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