【摘要】：鐵譜量化分析技術(shù)作為油液分析技術(shù)的重要分支之一,在大型機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中有著廣泛應(yīng)用。其中,旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀制作的譜片蘊含的機械磨損的信息量大,對處于惡劣環(huán)境下的礦山機械,分析效果更為顯著,但目前仍存在人工分析效率低、工作量大,以及分析結(jié)果不夠全面等問題。為此,本文根據(jù)鐵譜定量分析要求,設(shè)計了一套旋轉(zhuǎn)式鐵譜譜片磨粒參數(shù)顯微鏡自動測試系統(tǒng)。根據(jù)旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀磁頭結(jié)構(gòu),對制譜過程中鐵磁性磨粒的受力情況進行分析,探究磨粒在磁頭表面沉積位置的影響因素。利用ANSYS軟件對磁頭表面的磁場分布進行仿真分析,推導(dǎo)出磨粒在磁頭表面的等幾率沉積規(guī)律。基于磨屑群理論,在旋轉(zhuǎn)式鐵譜譜片上構(gòu)造出適于檢測分析的磨屑群,并確定了相應(yīng)的定量分析參數(shù)和測試路徑。針對譜片磨粒的定量分析參數(shù)和測試路徑,設(shè)計由磨粒光密度采集、圖像采集和載物臺驅(qū)動等模塊組成的自動測試系統(tǒng)。其中,光密度采集模塊由透射光源、光電傳感器、信號處理模塊和數(shù)據(jù)采集卡組成,實現(xiàn)磨粒覆蓋率信息采集;磨粒圖像采集模塊通過微距攝像頭實現(xiàn)圖像實時采集;載物臺驅(qū)動模塊由電動載物臺、運動控制卡和驅(qū)動器組成,實現(xiàn)譜片視場的自動定位采集。同時,對磁頭和載物臺加以改進,分別在磁頭和移動平臺上設(shè)計譜片定位立柱與定位槽,以譜片磨粒沉積環(huán)中心為基準(zhǔn)實現(xiàn)各采集視場定位。開發(fā)基于Labview的測試系統(tǒng)軟件,根據(jù)旋轉(zhuǎn)式譜片的磨粒信息采集路徑,采用多線程技術(shù),實現(xiàn)對載物臺的運動控制,以及磨粒覆蓋率信息和磨粒圖像信息的采集、處理與分析,并自動完成磨粒變化趨勢分析和磨損程度判斷。通過中間文件傳遞參數(shù)法將Matlab磨粒圖像處理功能集成到測試系統(tǒng)軟件,實現(xiàn)圖像中磨粒尺寸與磨粒數(shù)量的統(tǒng)計功能。對所設(shè)計的測試系統(tǒng)進行實驗標(biāo)定,從線性度、分辨力等方面評定系統(tǒng)的靜態(tài)特性,并進行重復(fù)性實驗檢驗測試系統(tǒng)的綜合性能。在此基礎(chǔ)上,采用測試系統(tǒng)對工況模擬實驗獲取的油樣進行監(jiān)測,完成工況判別實驗,結(jié)果表明,所開發(fā)的自動測試系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)式鐵譜譜片磨粒覆蓋率信息和磨粒圖像的自動采集處理,高效準(zhǔn)確地判別機械設(shè)備的磨損程度,能夠有效監(jiān)測機械設(shè)備的摩擦磨損工況。
【圖文】：

鐵譜分析技術(shù)合理的評估摩擦學(xué)系統(tǒng)的潤滑和磨損狀態(tài)，是油液監(jiān)測與故障診斷的核心內(nèi)容，是設(shè)備開展?jié)櫥芾�、設(shè)備狀態(tài)維修的重要基礎(chǔ)工作，是提高設(shè)備可靠性、保證設(shè)備安全運行的重要手段。由于鐵譜分析技術(shù)對磨損監(jiān)測的靈敏性和有效性，在機械故障診斷中獲得廣泛應(yīng)用，其主要特點為：（1）檢測效率較高，檢測磨屑尺寸范圍較寬，可同時檢測出設(shè)備磨損機理、磨損部位以及磨損程度等方面的信息；（2）結(jié)合定性分析方法與定量分析方法，提高了診斷結(jié)論的可靠性；（3）可對磨損故障做出早期診斷，能準(zhǔn)確地檢測出系統(tǒng)中一些不正常磨損的輕微征兆，如早期的疲勞磨損、粘著、擦傷和腐蝕磨損等。1.1.1 鐵譜儀種類及原理鐵譜分析技術(shù)的核心儀器為鐵譜儀，根據(jù)磨粒分離方法或檢測方法的不同，，鐵譜儀主要分為直讀式鐵譜儀[17]、分析式鐵譜儀[18]和旋轉(zhuǎn)式鐵譜式[19]，如圖 1-1 所示。

1 緒論）直讀式鐵譜儀式鐵譜儀是利用高梯度磁場將磨粒有序的分離出來，通過光電備的磨損狀態(tài)的定量分析[20]�；驹砣鐖D 1-2 所示，經(jīng)預(yù)處用下流入沉積管，鐵磁性磨粒在磁場力作用下，有序的排列在區(qū)磨粒尺寸較大，往后磨粒尺寸依次減小。A、B 兩束透射光別透射過沉積管內(nèi)壁上大磨粒與小磨粒集中沉積的區(qū)域，光信息處理、轉(zhuǎn)換，最終顯示出磨粒覆蓋率值 DL和 DS。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH742

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