工程机械故障检测与诊断第三章油液铁谱分析技术课件

1、油样铁谱分析技术 是指利用高梯度的强磁场将润滑油中所含的机械磨损碎屑按照其磨粒大小有序的分离出来，通过对磨屑的形状大小成分数量和粒度分布等进行定性与定量的观察判断设备磨损状况预报零部件的失效。 在各种机械设备中，由于金属表面间的相对运动使摩擦副表面不断产生大量的磨削碎片和微粒，即磨损颗粒。对于有润滑油的摩擦副，磨损颗粒会进入润滑油中。尽管磨损颗粒的形成机理非常复杂，磨损颗粒的尺寸极其微小（通常为几十纳米到几十微米），但其数量、尺寸、外貌、成分等却反映了不同的磨损方式和磨损过程，这些不仅为分析研究磨损过程、颗粒的形成提供了直接信息，而且为分析诊断机械设备的运行状态提供了依据。 铁谱分析法主要用于

2、铁质磨粒进行定性及定量分析其分析磨粒尺寸的范围约0.11000m，它包含了对故障诊断具有特殊意义的20一200m尺寸范围。 铁谱分析法测定的主要内容：1. 磨粒浓度和大小2. 磨粒形貌（反应磨粒产生原因和机理）3. 磨粒成分（反应产生的部位）。 铁谱分析法的特点： (1)较宽的磨粒尺寸检验范围；由于能从油样中沉淀1250m尺寸范围内的磨粒并进行检测，且该范围内磨粒最能反映机器的磨损特征，所以可及时准确的判断机器的磨损变化；同时获得磨粒的多种信息。 (2)可以直接观察、研究油样中沉淀磨粒的形态、大小和其它特征掌握磨擦付表面磨损状态，从而确定磨损类型； (3)可以通过磨粒成份的分析和识别，判断不正

3、常磨损发生的部位； 铁谱仪比光谱仪价廉，可适用于不同机器设备。铁谱分析仪器主要有直读铁谱仪和分析式铁谱仪。1铁谱技术的起源与发展 铁谱技术是20世纪70年代出现的一种磨损颗粒分析新技术。它利用高梯度磁场的作用将机器摩擦副中产生的磨损颗粒从润滑油液中分离出来，并使其按照尺寸大小依次沉积在一显微基片上而制成铁谱片，然后置于铁谱显微镜或扫描电子显微镜下进行观察；或者按照尺寸大小依次沉积在一玻璃管内，通过光学方法进行定量检测，以获得摩擦副磨损过程的各类信息，从而分析机器的磨损机理和判断磨损的状态 铁谱技术的原理最早由美国麻省理工学院W. W. Seifert和美国Foxboro公司V. C.Westc

4、ott于1970年提出，并于1971年研制出用于分离磨损颗粒并进行观察分析的仪器铁谱仪和铁谱显微镜。此后，铁谱技术迅速被许多国家所接受，并由最初的实验室磨损机理研究逐步发展成为用于机器状态监测和故障诊断的重要工具。经过30多年来的发展与研究，铁谱技术在摩擦学基础研究和机器状态监测中获得了广泛的应用，其作用与重要性已得到普遍的承认。 不仅在价格昂贵的关键装置（如喷气发动机等）与零件（如滚动轴承）运行中得到普遍应用，而且在批量生产的中小型机械定型前也得到应用，以改进设计和产品结构，提高产品质量。总之，铁谱技术在国民经济建设及国防建设的各个部门，如航空、舰船、铁路、电站以及汽车、拖拉机、液压、机床、

5、矿山、石油、化工等机械设备的状态监测与故障诊断方面，都得到了广泛的应用。 2.铁谱技术的工作范畴 完整的铁谱技术包括从机械设备润滑油液取样开始，一直到完成对磨粒的识别与分析，提出对被监测设备工况状态的报告。铁谱技术的主要工作内容包括以下几方面： (1)油液的取样及处理； (2)分离磨粒，制备铁谱片； (3)磨粒的检测、识别与分析； (4)提出分析结论及报告。目前，实现铁谱技术的基本设备和工具主要有各种类型的铁谱仪、铁谱显微镜、扫描电子显微镜、计算机及磨粒图谱集等。铁谱仪的用途主要是从设备润滑油样中有效地分离出磨粒，制备铁谱片或完成磨粒的有关定量测定与分析。铁谱显微镜的作用主要是进行铁谱片上磨粒

6、的定性观察、检测与分析。扫描电子显微镜的用途主要是对有重要信息的磨粒进行深入的微观检测和磨粒材质等分析。目前，在铁谱分析技术中，计算机的作用已不局限于数据处理，计算机已成为磨粒识别与分析的重要工具。随着计算机信息处理技术和人工智能技术的迅猛发展，计算机在自动识别磨粒、铁谱诊断自动化方面将会发挥日益重要的作用。 铁谱技术对磨粒的识别与分析主要分为定性分析和定量分析两种方式。所谓定性铁谱分析主要是对磨损颗粒的形态（形状及表面形貌）、尺寸进行观察，从对磨粒形态特征、颜色、尺寸大小和差异程度以及材质成分组成的分析，来判断机器零部件的磨损类型、部位、严重程度及磨损机理。定量铁谱分析则是借助铁谱片（或铁谱

7、沉淀管）上磨粒的百分覆盖面积来确定不同尺寸磨粒的相对含量，从而定量地给出机件的磨损速度估计。 目前，应用铁谱技术来分析机器的磨损状态，主要是从以下四方面来进行的： （1）根据主要磨粒的形成、颜色和尺寸等特征来判定机器（及有关零部件）所处的磨损阶段以及相应阶段发生的磨损类别（如疲劳、剥落、腐蚀等）及其磨损的程度；（2）根据磨损量（即磨损曲线）对机器的磨损进度进行量的判断；（3）根据磨损严重性，确定机器磨损的剧烈程度；（4）根据磨粒的材质成分来判断机器磨损的具体部位及磨损零件。 由此可见，铁谱技术是一项技术性较高、涉及面较广的磨损分析与状态监测技术。3铁谱技术的特点 多年来的工业应用表明，铁谱技术

8、具有以下基本特点。（1）具有较宽的磨粒尺寸检测范围和较高的检测效率 机械设备摩擦副磨损状态的发展与磨损颗粒的尺寸和数量变化有密切的关系，因而，有效地检测几微米到上百微米的磨粒的数量变化具有特别的意义。目前，国内外对润滑油中磨粒监测分析方法主要有光谱分析法、磁塞检测法和铁谱分析法等。 如表1所示，光谱分析检测磨粒的有效尺寸范围是5m，其中对于2m的磨粒其检测效率就大为降低。磁塞检测法只能有效地检测出上百微米至毫米级的磨粒。 表1 各种分析方法对磨粒尺寸的敏感范围铁谱分析方法对从几微米到几百微米甚至毫米级的磨粒都有满意的检测效果。大量检测表明，这一尺寸范围正是绝大多数机械设备摩擦副发生磨损时产生的

9、磨粒的尺寸范围。 正是由于铁谱技术具有较宽的磨粒尺寸检测范围，所以在机器摩擦副磨损状态分析中，铁谱分析方法较其他方法得到了更为广泛的应用。（2）能同时进行磨粒的定性检测和定量分析 与润滑油磨粒其他分析技术相比，铁谱技术较光谱方法、磁塞方法的一个最大优点就是能够同时实现对磨粒的定性观测（观察磨粒的形态、尺寸、颜色、表面特征等）和定量分析（测量磨粒量、磨损烈度、磨粒材质成分等），这不仅给分析机械设备磨损状态、故障原因和研究设备失效机理等提供了更全面而宝贵的信息，而且大大提高了机械设备状态监测的可靠性。3）能够准确监测机器中一些不正常磨损的轻微症兆，具有磨损故障早期诊断的效果铁谱技术的另一特点就是，

10、它能准确地监测出机械系统中一些不正常磨损的轻微症兆，如早期的疲劳磨损、粘着、擦伤与腐蚀磨损等，从而为设备状态监测人员提供宝贵的信息，避免机械事故的发生。 由于铁谱分析技术具有以上特点，所以在故障诊断中同其他磨屑检测方法相比，它具有自己独特的优势。表2给出了利用各种分析技术对液压油进行故障诊断时，诊断结果可靠性的统计。 表2 诊断结果可靠性的统计 然而铁谱分析技术也有其不可避免的缺点： (1)对润滑油中非铁系颗粒的检测能力较低，故在对如柴油机这种含有多种材质摩擦副的设备进行故障断时，往往感到有所欠缺； (2)作为一门新兴技术，铁谱分析的规范化不够，分析结果对操作人员的经验有较大的依赖性，若缺乏经

11、验，往往会造成误诊或漏诊。 磨粒识别技术铁谱分折的目的是通过分折磨粒的特征，来判断摩擦副的磨损程度和磨粒成分，确定设备的磨损部位和失效情况，区分正常磨损和异常磨损，并对磨损失效提出早期预报。其中磨粒识别是很关键的一步。 按照磨损原因的不同，设备磨损可归纳为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种类型。不同类型磨损及特点见下表 在不同磨损状态下形成的钢铁磨粒在显微镜下的形态，大致描述如下； (1)正常滑动磨损残渣。对钢而言，其厚度在l以下的被称为剪切混合层薄层。剥落后形成的碎片，尺寸为0.5一15m。 (2)切削磨损残渣。是由一个磨擦表面切入另一个磨擦表面形成的，或是由润滑油中夹杂的

12、砂粒或其它部件的磨损残渣切削较软的磨擦表面形成的。其形状如带状切屑，宽度为25，长度为25100m。 (3)滚动疲劳残渣。该残渣是由运动零件滚动疲劳、剥落形成的。残渣呈直径为15m的球状，间有厚度为12m、大小为20一50m的片状残渣。 (4)滚动疲劳兼滑动疲劳残渣。主要是由齿轮节圆上的材料疲劳剥落形成的。残渣形状不规则，宽厚比为4：ll0：1。当齿轮载荷过大或速度过高时，齿面上也会出现凹凸不平、表面粗糙的擦伤。 (5)严重滑动磨损残渣。当载荷过大或速度过高时由于磨擦面上剪切混合层不稳定而形成的。残渣呈大颗粒剥落，尺寸在20以上，厚度不小于2，常常有锐利直边。上述五种情况归纳如下表中。常用铁谱

13、仪的结构与工作原理 目前，国内外已开发出的铁谱仪种类很多，人们也从不同角度提出了不同的分类方法。由于磁铁装置是铁谱仪的核心部件，若按磁铁的工作原理来分，可分为永磁式铁谱仪和电磁式铁谱仪。根据机器状态监测方式来分，又可分为离线铁谱仪和在线铁谱仪。若按实现铁谱定量与定性分析功能需要来分，又可分为分析式铁谱仪、直读式铁谱仪、双联式铁谱仪等，上述三种铁谱仪都属于离线铁谱仪。此外，若根据铁谱片的制作原理不同分类，又可分为旋转式铁谱仪和固定式铁谱仪。 铁谱仪具体分类如下： 一、分析式铁谱仪 分析式铁谱仪是最早开发出来的铁谱仪，它包含了铁谱技术的全部基本原理。分析式铁谱仪的用途是用来分离机器润滑油样中的磨粒

14、，并能使磨粒依照尺寸大小有序地沉积在一显微镜玻璃基片上，从而制成铁谱片，然后利用铁谱显微镜等观测和分析仪器，实现对磨粒的定性、定量铁谱分析。 分析式铁谱仪的结构与工作原理简图如图1所示。 图1 分析式铁谱仪工作原理简图由磁铁（电磁铁或永久磁铁）、蠕动泵（亦称微量泵）或气压泵、输油导管、回油管及玻璃基片等组成。分析式铁谱仪分析式铁谱仪由磁铁（电磁铁或永久磁铁）、蠕动泵（亦称微量泵）或气压泵、输油导管、回油管及玻璃基片等组成。 其工作原理为：在磁铁上倾斜地安放一张玻璃基片（倾斜角度为12左右）蠕动泵的滚轮外缘装有输油导管,输油导管的一端置于玻璃基片的上方,另一端插入盛有试样的试管中,启动蠕动泵(或

15、气压泵),使试样以1530mL/h的流速吸入输油导管并流至玻璃基片，然后从与玻璃的下方搭接的回油管流入废油瓶。玻璃基片上划有U形憎油糟，使试样在玻璃基片上沿垂直于磁铁磁力线的方向由上向下流动，在重力、浮力、磁场力和粘滞阻力的共同作用下，试样中的磨粒便牢固地粘附在玻璃基片上，再用四氯乙烯溶剂冲洗，去除基片上的残液，磨粒便牢固地粘附在玻璃基片上，制成了铁谱片。对于铁磁性磨粒，按尺寸大小依次有序沉积，紧靠入口处下方沉积尺寸大于5m的磨粒；在距铁谱片出口端50mm处沉积的磨粒，其尺寸多为12m；在靠近铁谱片出口端，磨粒尺寸更小，甚至不以连续的链线状沉积，有色金属磨粒和非金属微粒不按这种规律沉积，具有随

16、机性。铁谱片的磨粒尺寸分布图 分析式铁谱仪原理图用于沉积磨粒的玻璃基片又称铁谱基片，在它的表面上制成有U形栅栏，用于引导油液沿基片中心流向下端的出口端到废油杯。由于铁谱片需要在光密度计上测量磨粒的百分覆盖面积以估计出磨粒的分布密度，并在光学显微镜和扫描电镜下观察与分析磨粒的形态、大小、数量和成分，故对玻璃基片的纯度、均匀度及表面清洁度等都有一定要求，通常铁谱基片应经特殊处理。 分析式铁谱仪的磁铁装置是铁谱仪的核心元件，其构造如图3所示。 图3 磁铁装置简图 它是由磁铁副、两磁极和磁座板（磁轭）共五块磁材料拼装成U形的一个永久磁铁装置。由于该磁铁装置设计独特，又采用特殊的磁性材料，产生的磁场是一

17、个高强度和高梯度的发散强磁场。两磁极间约有lmm的气隙，用铝板隔开，磁铁装置气隙中央的磁感应强度可达1.8T，在垂直方向上的磁感应梯度可达0. 40.5T/mm。在这样的磁场作用下，当分析油样流经位于磁场装置上方的玻璃基片时，油样中的磨粒在连续增高的磁场力的作用下被磁化并迅速在谱片上沉积。 由于玻璃基片是倾斜安装，故油样中的磨粒在进入磁场后，随着流动会受到一个逐渐增强的梯度磁场作用，使大尺寸磨粒首先在人口端沉积，最小尺寸颗粒通常在出口端附近位置上沉积，从而使磨粒能按照其尺寸大小有序地在铁谱片上沉积。在磁场的作用下，由于磨粒之间的S极与N极相互吸引，从而使它们在垂直于油液流动方向排列成链状，而已

18、经排列成链状的磨粒因受磁力线和磁场梯度等作用，与其上方继续沉积并排列成链状的磨粒将会相互排斥而分开，故磨粒链之间会保持一定的距离。 二、直读式铁谱仪 直读式铁谱仪与分析式铁谱仪非常相似，它们都是利用高梯度强磁场的原理来收集润滑油样中的铁质磨粒。而不同之处在于分析式铁谱仪能在显微镜下观察研究磨料的形貌，而直读式铁谱仪仅能测定磨粒的数量及其大致的尺寸分布。 图4是直读式铁谱仪原理。在直读式铁谱仪中，磨粒的沉积原理与分析式铁谱仪相似，只是用一根玻璃沉淀管来代替玻璃基片。 图4 直读式铁谱仪原理制备在试管中的分析油样在重力和虹吸作用下，经过毛细管而进入沉淀管。油样中的铁磁性磨粒在沉积管下面的高梯度强磁

19、场作用下，会有序地沉积在玻璃管底部。大于5m的大磨粒首先沉积，它们一般沉积在沉积管的入口区；12m的小磨粒沉积在较远处。 1样品油试管， 2沉积管，3光纤， 4光源，5玻璃管， 6磁铁，7光电传感器， 8切换阀壳体，9切换阀柱塞， 10切换阀盖，11行程开关， 12缓冲容器，13微量真空泵 14排气管，15废液杯， 16按钮在大、小磨粒沉积位置分别设置有光束发射装置，光束穿过沉积管，被设置在沉积管另一侧的光电传感器所接收，可以直接测定磨粒浓度的读数。直读式铁谱仪测量磨粒浓度的光路系统如图5所示。 图5 直读式铁谱仪测量光路系统简图 这一光电转换测量系统测出的是因磨粒沉积而覆盖沉积管底部而造成的

20、光强衰减值，并用直读单位DL和DS在液晶数码管上直接显示。DL和DS两个光密度读数分别代表大、小磨粒的相对数量，用来表示摩擦副的磨损状态。磨粒在直读式铁谱仪中沉积管内的沉积排列如图6所示。 由于磁场力的作用，大磨粒（5m）在沉积管的入口区首先沉积，而小磨粒则按它们尺寸大小实现有序沉降、分布沉积。 直读式铁谱仪的主要特点是能迅速、方便、较准确地测定出机器分析油样中的大小磨粒的相对数量，能对机器的磨损状态给出定量分析，因而对机器工况监测特别有用。 使用直读式铁谱仪分析机器润滑油样的步骤如下： (1)制备分析油样； (2)油样在虹吸作用下经毛细管流过铁谱沉淀管； (3)油样中的磨粒在高梯度磁场的作用

21、下进行沉积； (4)用光电转换系统测定磨粒的光密度读数，并以DL、DS数码直接显示 铁谱显微镜由反射光源、透射光源、载物台、照相机等构成。由于铁谱显微镜有反射光源和透射光源，故又称为双光显微镜。反射光源和透射光源可以同时使用，也可以单独使用，其光强可以分别调节。透射光从显微镜的下部发出经过折射镜折射后向上穿过放在载物台上的铁谱片进入物镜，再通过双路镜到达目镜，从而更清晰的观察铁谱颗粒。 铁谱显微镜原理图：铁谱分析程序第1步油液取样取样技术是油液分析技术成败的关键一步。取样注意事项： 取样位置 取样时间 取样周期 取样记录取样器具（包括油样瓶、取样管、取样器等）要清洁干净，防止污染；二次取样时应

22、采用两根取样胶管。对中、高速柴油机,每次取一个系统油样即； 对单缸独立润滑系统的柴油机应分缸取样。取样部位：取样部位一般定在回油管放油阀、滤器前、曲轴箱等部位。当送检油样仅测理化指标时，也可在进机前位置取样。关键是确保所取油样应具有代表性，能正确反映所监测设备的磨损情况。取样部位一经确定，每次取样应在同一个部位进行。 取样周期:取样量：对做铁谱光谱颗粒计数和污染度测试时，每次取样300ml，对需做滑油粘度、水分检测或异常样品须取样500ml。一般要求取油量是配发油样瓶的3/4。 取样时机：取样应在机械设备运行状态下进行。特殊情况必须停机取样时，应在停机后30分钟内取样。注意：取样时，必须保证取

23、样口周围清洁，无污染杂质。应先从取样口放掉一部分油后，再接取拟送检的油样，保证送检油样的均匀性与代表性。 取样后应立即盖紧取样瓶盖，防止泄漏（在盖取样瓶盖之前，禁止用任何物品擦拭取样瓶！）然后将样品瓶外表擦干净，贴牢标签(取样卡)，防止脱落，并保持标签清洁、字迹清楚，尽量避免油渍污染。凡首次对某一设备进行油液监测取样送检时，还应提供一个与该设备所取油品牌号完全相同的新油作比较用，当该设备更换不同牌号的油品时，应重新送该牌号新油，以确保监测结果的连续性与准确性。取油样后，应及时送化验室检测。取样记录：包括静态数据和动态数据两部分。静态数据：取样机械名称、使用单位、型号、功率、转速、润滑油的容量和

24、牌号等。动态数据：取样机械的各类待征数，如油样编号、机械使用时数、润滑油使用时数、油温、水温、水压、故障征兆、分析重点及建议等。取样记录表应与油样瓶一起送往实验室。第2步: 油液预处理1.样品加热：将盛有润滑油样品的瓶子放入干燥箱中，使样品在655的温度下，保持30分钟，目的是使样品的粘度降低，便于对样品振荡。2.振荡：手动振荡和器械振荡，目的是使因沉淀而聚集的磨粒得以分散，并使各种尺寸的磨粒都能悬浮在样品中。3.稀释：包括浓度稀释和粘度稀释浓度稀释当油样中磨粒浓度高时，为避免磨粒在铁谱片上（或沉积官内）发生堆积现象影响观察与分析所采取的措施；粘度稀释是在油样中加入一定量的四氯乙烯，目的是降低

25、样品的粘度，以改善油样的流动性。第3步 制谱第四步观察分析1）谱片的定量分析 通过加装在显微镜上的光密度计对谱片不同沉积区域（一般指大颗粒沉积区域和小颗粒区域）的透光度进行测量，检测出磨损烈度，在铁谱分析技术中，认为这个数值能反映大小磨损的数量差，称之为定量铁谱。分析式铁谱仪可以测量出大磨粒区和小磨粒区的覆盖面积百分比Al、As。AlAs磨损浓度（也称磨损量），其值越大表示磨损的速度越快；Al - As磨损烈度，表征不正常磨损状态的严重程度，I0磨损烈度指数I0它是一个判别磨粒发展进程的指标，反映了磨损的进度和严重程度，即全面反映了磨损的状态。直读式铁谱仪可以直接读出大磨粒读数Dl和小磨粒读数

26、Ds。Dl 大磨粒读数值用“Dl”表示，主要代表大磨粒（大于5m）和部分小磨粒的相对浓度；Ds小磨粒读数值用“Ds”表示，主要代表小磨粒（12m）的相对浓度；2）谱片的定性分析 利用双光显微镜（或称铁谱显微镜）对谱片上的磨屑进行大小、形状、色泽、表面纹理等的观察、磨损类型的识别，称之定性铁谱，还可以测量磨粒尺寸，鉴别其成分和测定表征磨粒数量的光密度值以及对磨粒进行显微摄影。该法的本质是根据个别异常磨屑的特征判断设备的磨损部件曾发生过的摩擦磨损过程。正常磨损图谱：一些典型的铁铺图谱照片： 分析式铁谱分析技术的特点和应用 A基本属于离线分析方法，每一个样品分析时间长； B不仅可以观察到磨粒的大小，

27、还可以观察到磨粒的形貌和颜色；可以监测摩擦副工况和研究磨损机理； C铁谱分析的规范化不够，分析结果对操作人员的经验有较大的依赖性，若缺乏经验，往往会造成误诊或漏诊； D要完整监测磨损工况，还需要与其它监测方法配合。铁谱分析技术的应用 A、柴油机磨合的铁谱监测 B、诊断柴油机故障例如: Z12V-190B柴油机磨合阶段地直读铁谱磨损趋势曲线。见下图。案例1：柴油机机油化验 工厂原来规定，磨合时间是330min。 直读铁谱结果表明，至B时，磨合已基本结束，磨损颗粒观察也表明，运转180min油样中主要是正常磨损颗粒了。B、诊断柴油机故障铁谱分析：在谱片上发现大量红色氧化物，明显表明油中有进水的迹象

28、；光谱分析：滑油中钠元素的含量高达500ppm，明显高于其它油样，初步判断为滑油中进海水；理化分析：使用SYP1015石油产品水分试验器，测试结果为水分含量为1.5。综合判断：柴油机滑油中有海水，含量1.5，已经导致油液中产生大量的红色氧化物。结论建议：拆检柴油机滑油相关系统，更换润滑油。拆检结果：柴油机滑油冷却器盘管腐蚀导致海水泄漏进柴油机滑油。注意：发现滑油内有海水时，必须立即拆卸清洗，更换滑油，以免时间长而使海水蔓延机件锈蚀严重。 例1: 在42-160型柴油机监测中，发现腐蚀磨损颗粒，结合光谱和理化分析，及时判明是进海水造成的。案例二：伊兰特5000KM机油化验报告P9231616：绿

29、色背景光下拍摄的铁磨粒磁力线（放大200倍） 点评：活塞钢套磨损轻微，铁磨粒极少。说明润滑效果比较理想。P9231618：无绿色背景光下拍摄的金属铜颗粒（放大500倍） 点评：此颗粒为非正常磨损颗粒。表面红颜色为回火色，天蓝色为钢磨粒，粘贴到了这颗大金属颗粒上。有回火色证明润滑不良造成缸内温度过热。如果非正常磨损颗粒较多较大，说明活塞钢套已经严重磨损。 P9231621：绿色背景光下拍摄的纤维（放大200倍） 点评：可能是从外界进入油箱内的植物纤维。如果纤维物质太多，说明油箱密封效果不理想。P9231629：绿色背景光下拍摄的油污（放大500倍） 点评：所谓油污就是润滑油燃烧不充分造成的积碳，

30、说明润滑效果不理想。P9231626：绿色背景光下拍摄的非金属晶粒（放大500倍） 点评：可能是从外界混入油箱内的石英晶粒。这种晶粒的硬度很高，进入缸套后会加大磨损。如果此类晶粒太多，说明油箱密封效果不理想。从油样整体分析看，此车磨损比较轻微，密封比较理想。和美国制造的行进在青藏线上的机车车况比较，此车的车况极好，和刚换完新润滑油油样内容的量相当。这和此车经常更换滤清器和润滑油有关。 案例三：变速箱润滑油铁谱分析磨合前期图2和3为磨合前期油样的铁谱分析磨粒形态图。磨粒形态分析表明，谱片上出现了各种粒度较大的金属磨粒和其它微粒，甚至看到大量非金属的污染颗粒，磨粒形态各异，磨粒大小差异较大，磨粒种

31、类多，磨粒视场不清楚。磨合时磨削成分主要为磁性颗粒的钢铁材料，亦有少量非磁性颗粒的Al、Cu和一些金属氧化物以及油的聚合物等杂质，磨屑形状主要为长条扁平状，其宽度在10m以下，这属于典型的粘着磨损颗粒。同时在谱片上发现卷曲线条状的磨屑占多数，这属于典型的磨料磨损颗粒。在谱片上发现有少量非常细小的微粒，这说明腐蚀磨损已经开始产生。 （2）磨合中期图4和图5是采用蓝色投射光、红色反射光的照明方式，在显微镜下放大200倍时的磨粒形态图。由谱片图上的磨粒形态可以看出：磨粒分布均匀，具有高度抛光的表面，沿磁力线呈链状分布，说明磨损主要元素为金属元素，异常磨粒很少，磨粒视场清晰可见，虽然谱片上仍可见到大的

32、金属磨粒，但是磨粒大小差异较磨合早期要小的多。为了更清楚地观察磨粒和获得更多的磨粒信息，将显微镜的放大倍数调至500倍，此时磨粒形态如图6所示。图中既有表面呈现红色的磨粒，又有表面呈现黑色的磨粒。从沉积方式上看，它们沉积在磁力链上，说明磨粒都具有磁性，所以可以判断这两种磨粒为铁系磨粒。从颜色上可以看出磨粒发生了氧化反应，据此可以更进一步地确定磨粒是铁系氧化物磨粒：红色的为Fe2O3团粒，黑色的为Fe3O4团粒，因发生粘着磨损而产生。前者是因为油样中有水分，后者是因为系统润滑不良，而发生了粘着磨损所产生的。磨合期内，磨损表面上的微凸体被压平，并沿微凸体的峰顶形成折檐。这些折檐随后被破碎，形成细长

33、的片状磨粒，如图7所示，随着磨合时间的增加，这类磨粒的数量逐渐减少，直至原始加工条痕被封盖或被磨去。磨合后期在磨合即将完成之时，润滑油中磨粒粒度已大大减小，并且粒度都不大，磨粒种类少，磨粒整体浓度不高，分布较均匀，并且均为正常磨粒。如图8所示，铁谱分析片上大、小磨粒区均被较小磨粒覆盖，沉积链细长、排列均匀，几乎不存在大磨粒。此时，综合传动装置各零部件已结束磨合过程而进入正常磨损期。磨粒数量分析磨粒数量变化可以利用PODS磨损颗粒分析仪进行分析。下图为变速箱传动装置磨合过程中的磨损颗粒数量变化规律。磨损颗粒数量变化 由图中可知，在磨合开始阶段，润滑油中磨粒很少，此时磨损刚开始，产生的磨粒很少，经

34、过一段时间后，润滑油中磨粒急剧增多，说明各个零件都开始进入磨合期。但随着磨合时间的推移，油液中磨损颗粒在过滤器的作用下数目逐渐减少，磨合进行到60min左右时，颗粒数目趋于平稳，磨损浓度达到平衡。这与铁谱分析的结果一致。案例四：某大型工程机械齿轮传动装置 油样理化分析指标正常，光谱分析结果如表所示。 主要磨损及污染元素 FeCuPbAlCrNiMoSi测定值（mg/kg） 130.32.03.00.00.21.69.7对于大型工程机械来说，以上各磨损金属元素的浓度很低，由此很容易得出磨损正常的判断 然而铁谱分析发现，油中存在较多的严重滑动磨粒、疲劳剥落颗粒和球形磨粒等异常磨损颗粒，见图1图2。据此我们得出设备存在异常磨损的结论。在此后设备检修时，现场实地观察发现，齿轮表面出现大量剥蚀坑，尺寸大者达1厘米以上。图1 200X粘着磨粒、疲劳磨粒、球形磨粒等 图2 200X 严重滑动磨粒等根据异常磨损部位和性质的分析以及用户和技术讨论会上有关专家提供的情况可以确认，设备发生异常磨损的主要原因是由材料强度相对不足引起的块状疲劳剥落