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[推荐]铁谱技术在润滑脂研究中的应用 |
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| 铁谱技术在润滑脂研究中的应用 |
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作者：未知 文章来源：网上搜集 点击数： 更新时间：2006-11-14 20:35:39  |
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利用四球机模拟润滑脂的摩擦磨损状态。用铁谱仪监控使用过脂的状态。选出一种溶剂溶解锂基脂，以便铁谱观测。
关键词：铁谱润滑脂工况监测
铁谱技术是70年代国际摩擦学领域中出现的一种磨损颗粒分析新技术。铁谱技术已广泛用于两个重要的技术领域，即摩擦学基础研究和机器状态监测，其作用和 重要性已得到普遍的承认。应当特别指出的是，铁谱技术的出现赋予了摩擦学系统 状态监控 与故障诊断技术新的内涵和强大的生命力，并使其在不断发展的机器状态 监测与故障诊断中占有重要的地位。
润滑脂作为一种石油产品，已越来越广泛地用于减少机械零部件的摩擦磨损。 在一定条件下，润滑脂比润滑油更适用于苛刻条件下齿轮机构、重型滑动轴承等的 润滑。为了更全面地进行工况监测，需要进一步研究润滑脂使用铁谱技术的分析方 法。
目前国内外关于铁谱用于脂润滑状态监控及润滑脂中极压抗磨剂效果评价的报 道尚较少，技术方面仍有一些问题有待解决。本文利用分析式铁谱仪对锂 基脂分析 作了一些工作。
以前铁谱分析润滑油时是在制备铁谱片前使油的浓度、粘度降低以便有好的流 动性。对于脂样品，其胶体性能导致了利用铁谱技术分析所含磨粒的困难。因为铁 谱分析技术无法直接从润滑脂中分离出磨粒，首先需要溶解润滑脂样品，以形成适 当粘度的流体，再按润滑油的分析程序进行铁谱分析。润滑脂经充分溶解后，其中 的磨损颗粒能象一般润滑油中的颗粒那样悬浮。
据资料介绍，脂的溶解性随基础油、稠化剂和固体减磨添加剂的不同而异。这 样就很难找出某一种溶剂可作为各种类型的润滑脂溶剂。资料推荐脂溶剂甲苯-异丙 醇、甲苯-甲基乙基酮、甲苯-正己烷是芳烃、脂肪族与非极性物的混合物，可有效 地溶解皂基和石油基润滑脂。
由于润滑脂的取样与润滑油的不同，须拆开轴承取下全部的润滑脂。因此可以 说，脂样铁谱技术主要用于诊断已失效的轴承，分析其故障的原因，或用于已拆开 的滚动轴承，这就限制了脂样铁谱技术的应用范围。即便如此，脂样铁谱技术仍可 用于研究未用过脂的贮存污染监测以及新型脂抗磨效果的研究。
1 实验部分
仪器和样品
TPF－1分析铁谱仪及附件
(重庆光学仪器厂)
3号锂 基脂； 石油醚； 抽滤瓶； 四球实验机； 真空泵； 正已烷A.R 滤纸 ； 甲苯A.R
1.1 溶剂的选择
制造润滑脂所用的成分是多种多样的，因此选择溶剂比较困难。为了有效地溶 解润滑脂，以得到适当粘度的均相流体进行铁谱分析，对甲苯-正己烷、甲苯-石油 醚进行了试验。在搅拌条件下，选择了甲苯-正己烷作为本实验的溶剂。甲苯-正己 烷的溶剂比为[7∶3。]
1.2 四球机实验
分别取润滑脂在四球机上进行196、245、294N负荷下实验，模拟使用过脂的磨 粒情况，直到该脂超过P↓B值。
1.3 脂样的溶解
将脂样从球上溶解下来，多次洗涤后转入广口瓶中，加盖摇晃均匀，直至脂基 本溶解。此时可观察到底部有白色不溶物，它是不溶于溶剂的皂类。
1.4 过滤
用滤纸在抽滤机上过滤沉淀，经一段时间后，滤纸上存留的物质变得粘而滑腻 ，将所得滤液转入烧杯中，以用于制备铁谱片。铁颗粒的直径小，可透过滤纸进入 滤液，并不影响铁谱观测。
1.5 分散
将溶解后的脂样预热加温至60±5℃，温度升高，样品粘度下降，加上猛烈摇晃 容器，使磨粒均匀分布，凝聚的磨粒团块得以分散。
1.6 清洁铁谱片
将铁谱片擦干净，置于显微镜下观察，直到谱片清洁无颗粒和纤维为止。
1.7 稀释
用取样器抽取1 ml甲苯-正己烷溶剂溶解脂样，进行稀释，加入3 ml四氯乙烯。 稀释的目的在于增加油样的流动性，改善磨粒在磁场中的沉淀条件。
1.8 开机
打开铁谱仪电源，开动微量泵，使样品流经磁场上方的玻璃基片，注意不要让 油样流出凸槽，然后使四氯乙烯流过玻璃基片，以便磨粒固定在基片上。由于强磁 场作用，铁粒子整齐有序地排列成铁谱吸引固着在玻璃片上，即成铁谱片。
1.9 谱片观察
先用10倍物镜观察、调整焦距，使之清晰。注意记下所见到的磨粒形状、大小 、 必要时可加入偏光镜以区分纤维与磨粒。然后使用40倍物镜，以便观察更仔细。 同时可用相机拍摄 磨粒的形状。
1.10 光密度测量
装入密度测头，调准0和1点，加入校准密度片，使光密度为0.42±5 %。将谱 片调至颗粒密度最大处，测光密度为A↓L，左右移动，然后将谱片移至小颗粒区， 取最大密度为As。
对磨粒进行数据、形状汇总，依经验判定脂样状态并提出可否使用的建议。
2 结果与讨论
2.1 四球机实验
3号锂基脂在不同负荷下的四球机试验结果见表1。
表1 3号锂基脂的磨斑直径
负荷燉Ｎ（ｋｇ）
１９６（２０）
２４５（２５）
２９４（３０）
平均磨斑直径/ｍｍ
０．３０
０．３４
０．４４
2.2 铁谱分析
不同负荷下测得的铁谱分析结果见表[2。]
2.3 综合磨损指数-负荷关系曲线
综合磨损指数ZMZ能反应磨损的严重程度。为了考察综合磨损指数ZMZ 随负荷的变化情况，我们在196、245、294N条件下分别作了试验。试验结果见图1。
2.4 磨损状态判断
根据谱片观察磨粒形貌，大小、数量及
表2 铁谱分析结果
名称 光密度（Ａ） 综合磨损指数（ＺＭＺ） 谱片观察
锂基脂（无负荷） Ａ Ｌ ＝７．８％（４７ｍｍ）
Ａ Ｓ＝４．３％（４２ｍｍ） 42.35 颗粒数适中，４７ｍｍ处有
少量的三氧化二铁
锂基脂
（２９４Ｎ） Ａ Ｌ ＝１０．８％（４５ｍｍ）
Ａ Ｓ＝５．７％（４０ｍｍ） 86.39 有少量摩擦聚合物，三氧化二铁颗粒大且多，谱片 排列整齐
锂基脂
（２４５Ｎ） Ａ Ｌ ＝１０．５％（４６ｍｍ）
Ａ Ｓ ＝４．１％（４１ｍｍ） 93.44 正常磨粒多，有少量摩擦聚合物物
锂基脂
（１９６Ｎ Ａ Ｌ ＝７．９％（４５ｍｍ）
Ａ Ｓ＝３．８％（４０ｍｍ） 47.97 整个谱片颗粒细小，多为
正常磨粒，分布稀，三氧化二铁颗粒少，有摩擦聚合
图1 ZMZ—负荷的关系曲线。
对光密度的测量等，对3号锂基脂使用状态作如下评述：在无负荷或196N、245N负荷 下，该锂基脂的磨粒为正常磨粒，脂可继续使用。当负荷达到294N时，出现不少氧 化物颗粒，并有少量摩擦聚合物，此时应引起注意。
3 结论
(1)铁谱技术可成功地用于润滑脂样品的分析，并能根据磨粒的大小、成分及形 貌来对其所润滑的部件进行磨损状态研究。
(2)甲苯和正己烷的混合溶剂能溶解锂基脂，并用力摇晃，效果较好。
(3)本实验采用过滤方法较好地解决了脂的皂化物不溶解影响铁谱片观察的问题 。
(4)本实验仅对锂基脂的铁谱分析进行了研究，对其它种类润滑脂未进行实验。 这些仍有待今后进行研究。
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