機械故障診斷與維修**
題目：油液分析技術綜述
班級：機0801-1
姓名：張立志
學號：20080529
2023年12月25日
油液分析技術綜述
張立志班級機0801-1 學號 20080529
【摘要】磨損、疲勞和腐蝕是機械零件失效的三種主要形式和原因，而其中磨損失效約佔60%左右。由於油樣分析方法對磨損監測的靈敏性和有效性，因此這種方法在機械故障診斷中日益顯示其重要地位。油樣分析的物件可以是新油也可以是在用油或用過的舊油，從現代診斷技術的觀點出發則主要是對在用油的分析，其目的首先是判斷油液本身是否合乎使用要求，從而確定合理的換油時間，更重要的目的是通過油液帶來的種種資訊判斷機器的工作狀態是否正常。
本文通過對汽油發動機汽缸的早期磨損的分析來理解油樣分析的原理，以及其在實際生產檢測中的應用。
【關鍵字】： 機械故障診斷油樣分析應用
前言 油洋分析是來了解機器的工作狀態已有很長的歷史。最初是通過油液的自身的理化效能如粘度、酸值、水份等的變化來判斷機器的工作狀態的。這種方法為一種廣泛採用的常規分析方法。
但是，由於油液在機器的潤滑系統或液壓系統中，作為潤滑劑或工作介質是迴圈流動的．其中包含著大量的由於各種摩擦剮產生的各種磨損殘餘物，稱為磨屑或磨粒。人們在實踐中認識到這種磨損殘餘物攬帶的關於機器狀態的資訊遠比油液本身理化效能變化的資訊要豐富得多。例如通過各種現代化方法已能對磨粒的成分、數量、形態、尺寸和顏色等進行精密地觀察和分析，因而能夠比較準確地判斷故障的程度、部位、型別和原因。
因此．目前在機械故障診斷領域中．油樣分析方法的概念實際上已無形中轉變成油樣磨損殘餘物的分析了。
我們知道磨損、疲勞和腐蝕是機械零件失效的三種主要形式和原因，而其中磨損失效約佔60%左右。由於油樣分析方法對磨損監測的靈敏性和有效性，因此這種方法在機械故障診斷中日益顯示其重要地位。
1 油液分析技術的主要內容及原理
根據工作原理和檢測手段的不同，當前在機械故障診斷中，油樣分析分為以下幾種：磁塞檢查法，顆粒計數法，油樣光譜分析法，油樣鐵譜分析法。通過對油液中的微小顆粒進行分析判斷其中的成分組成從而分析機械部件的被磨損的材料以及磨損部位。
油樣分析包括取樣、檢測、診斷、**和處理五個步驟進行。
油液分析技術主要分析內容包括兩大類:一是對油液中所含磨損顆粒的數量、大小、形狀、紋理、顏色、成分及其變化情況的分析;二是對油液劣化變質程度的分析,如氧化程度、硫化程度、硝化程度、聚合化程度、汙染程度,被其他油液或水所稀釋的程度、新增劑成分損耗程度等。油液分析的主要作用是監測裝置(工作) 狀態、診斷故障、失效分析、**故障、預防事故,提高裝置可靠性和安全性;油液分析技術的應用使視情維修成為可能,可以最大限度地降低故障和維修帶來的損失,高效地使用裝置。
油液分析技術手段一般可分為油液理化指標及汙染度檢測、油液鐵譜分析及油液光譜分析。對應的油液分析裝置和儀器很多,但基本也可分為三類。第一類是油液理化效能分析儀器,如
粘度計、水分儀、快速油液理化效能分析儀等;第二類是鐵譜儀,有分析式鐵譜儀 、直讀式鐵譜儀 、旋轉式鐵譜儀、**式鐵譜儀等;第三類是光譜儀,有發射光譜儀、原子吸收光譜儀、紅外光譜儀、紫外—可見光分光光度計等。
2 油液理化指標及汙染度
油液理化指標及汙染度檢測主要是通過油液的物理、化學效能指標的變化體現出反映油液的劣化變化程度,分析油液效能下降程度。當其理化指標或汙染度超過一定的數值,就應及時更換油液;當油液被其他水分或雜質汙染或被油液稀釋時也可通過理化效能變化和汙染度來檢測。其主要分析理化專案有:
粘度、ph 值、閃點、水分、機械雜質、顆粒數及乙二醇含量等。汙染度是由於周圍環境的影響以及裝置工作過程中產生的各種磨粒導致潤滑油的汙染變質的程度,油液的汙染加速零部件摩擦副表面的磨損,使裝置的效能下降,使用壽命縮短。大的磨損顆粒的存在嚴重地影響了液壓裝置伺服控制機構和執行控制閥組等的正常工作,導致系統失效。
而通過汙染度監測可以及時淨化在用油中的汙染物以及合理地補油、換油,控制好油液的清潔度,避免各種由於液壓油汙染引起的故障。
3 機械磨損種類
3. 1 切屑磨損
此類磨損是由於乙個表面穿入另乙個表面而產生的。其產生磨粒效應與車床機加工產生切削相似,只是處於顯微數量級。產生該種效應的方式有:
一是較硬的零件可能由於安裝不良或出現裂紋,造成硬的刃邊穿入較軟的表面,此時產生的磨粒通常是粗大的,其平均寬度為2～5μm ,長度為25～100μm;另一種是油液系統中堅硬的磨料顆粒,無論是石英砂一類的汙染顆粒還是來自系統內的零件磨屑,均可能嵌入軟的表面(雙體磨料磨損) ,磨料顆粒自軟表面伸入並穿插入相對磨損表面,此種磨損磨粒粒度與系統中磨料粒度成正比,還可能產生極細的線性磨粒,其厚度只有0. 25μm ,一般磨粒寬度不足於1μm。
3. 2 滾動疲勞磨損
此類磨損一般產生於滾動軸承,有三種型別的磨粒:疲勞剝落磨粒、球狀磨粒和層狀磨粒。疲勞剝落磨粒是在電蝕或麻點形成的,這類磨粒的最大粒度可達100μm ,初始異常狀態可以從大於10μm 的磨粒數量不斷增加而加以推斷,疲勞磨粒是平片狀的,其長軸尺寸與厚度之比約為10∶1 ,一般具有光滑的表面和隨機曲折的輪廓;球狀磨粒產生於軸承疲勞裂紋內部,滾動軸承的疲勞剝落是依據出現大量直徑為1～5μm 的鋼球粒來預斷的,滾動疲勞幾乎不產生大於3μm 球粒,而焊接、磨削和氣蝕等產生的球粒往往大於10μm;層狀磨粒是極薄的游離金屬磨粒,其粒度在20～50μm 之間,其長軸尺寸與厚度之比約為30∶1 。
3. 3 滾動、滑動復合磨損
此類磨損常發生於齒輪系中,齒輪磨損型別是節線處的疲勞、膠合、擦傷。從齒輪節線處產生的磨粒與滾動軸承疲勞磨粒有許多共同點,它們通常均具有光滑的表面和常常不規則的外形。磨粒可能具有長軸與厚度的比值為4∶1～10∶1 ,較厚磨粒是因為齒輪表面存在著拉應力的結果。
齒輪因高速或過高載荷面造成膠合,在膠合狀態下,大磨粒與小磨粒之比很小,所有磨粒均趨於具有被拉毛的表面和不規則的輪廓,小磨粒也可根據它們的特徵與正常磨粒加以區分;一些大磨粒具有表面滑痕表明是滑動接觸,由於膠合的熱效應,通常有大量的氧化物存在,一些磨粒會出現區域性氧化跡象,即有棕色或藍色的回火色。
3. 4 嚴重滑動磨損
主要由於負荷和速度的原因,磨損表面過高時就會出現嚴重滑動磨損,此時切混層變得不穩定且有大磨粒剝落,使得磨損速度加快。此類磨損大磨粒與小磨粒之間的數量比取決於表面被超過的程度,應力值越高,這一比值也越高。
4 汽油發動機氣缸早期磨損分析
隨著現代工業的下斷進步，新技術，新工藝、新材料的廣泛應用，汽車的效能和使用壽命都有了很大的提高，一般來說，汽車的壽命往往取決於發動機的使用壽命，汽車行駛里程的增加，發動機的氣缸出現正常的磨損是不可避免的。在其它條件(如材料、路況)相同的情況下，其磨損的程度會因使用、保養情況的不同而有很大的差異。怎樣使用和保養才能減少氣缸的磨損呢?
在這裡通過對氣缸早期磨損的原因進行分析，提高氣缸的使用壽命。
導致氣缸的早期磨損的原因是多種多樣的，大致上是由以下的幾種情況造成的：
4. 1 潤滑油的品質差
潤滑油的品質主要取決於它的粘度、油性和抗氧化性。潤滑油的粘度隨著溫度的公升高而下降的性質叫做粘度—粘度特性。潤滑油的粘度過大時流動性不好，特別是在低溫啟動時，因為粘度過大而不易快速達到摩擦面，從而使發動機早期磨損，如果潤滑油的粘度過低，會因潤滑油的壓力過低供給不足，不能形成需要的油膜也會造成氣缸的磨損，不合格的潤滑油含水分和雜物較多，抗氧化、抗腐蝕能力較差，使用過程中很容易結膠和積炭，老化變質快。
此時如發動機高速運轉，潤滑油粘度將大幅下降形成油膜的強度不夠。應避免使用假冒偽劣潤滑油的前提下，合理的使用以預防氣缸的早期磨損，延長發動機使用壽命。
4. 2 發動機工作溫度不正常
發動機在正常的溫度下執行，不僅能節約燃油，更重要的是可以減少發動機的磨損，延長使用壽命。在正常溫度下，發動機產生的廢氣被排出氣缸，對氣缸的腐蝕最小。當溫度過低時，廢氣中的碳氧化合物在一定的壓力條件下極易形成酸性物質腐蝕缸壁，實驗證明，溫度越低對缸體的腐蝕性越強，在其他條件相同的情況下，發動機的溫度在30度時，其磨損程度比其正常溫度的大4-5倍。
當溫度超過正常溫度時．潤滑油的粘度急劇下降，活塞環與缸壁的磨擦增大，同時腐蝕性氣體直接作用於缸壁表面使之氧化，溫度越高氧化程度越加嚴重。車輛在使用過程中，特別注意保持發動機的正常工作溫度。
4. 3 空氣、汽油及潤滑油的濾清效果差。
空氣中懸浮著很多塵土，其主要成份是二氧化矽（si02）—一種比金屬更硬的物質。1克塵土進入氣缸，可以使氣缸上部磨損0.0l公釐，安裝空氣濾清器能減少氣缸，活塞和活塞環等零件的磨損。
據有關資料報道：轎車不安裝空氣濾清器，氣缸磨損將增加7倍，活塞磨損過濾增加3倍，活塞環磨損增加8倍。燃油濾清器、機油濾清器等零件如果質量達不到要求，濾清效果變差。
過多的雜質進入油路汽缸內，加劇缸體的磨損，增加故障發生的可能性，如嚴重堵塞，還會導致車輛不能正常工作。
4. 4 油路調整不當
點火提前角不但影響發動機的工作狀況和最大動力性的發揮，還會影響發動機的溫度。如果點火提前角過大，混合氣的壓力、溫度過高爆燃增加，易引起發動機氣門燒蝕、活塞燒壞、斷環及拉缸，導致缸體的早期磨損。如果油路調整不當，混合氣過濃燃燒不充分，廢氣中有未完全燃燒的油滴會竄入曲軸箱內，長期會稀釋潤滑油，增加氣缸的磨損。
4.5 潤滑油的品質差
潤滑油的品質主要取決於它的粘度、油性和抗氧化性。潤滑油的粘度隨著溫度的公升高而下降的性質叫做粘度—粘度特性。潤滑油的粘度過大時流動性不好，特別是在低溫啟動時，因為粘度過大而不易快速達到摩擦面，從而使發動機早期磨損，如果潤滑油的粘度過低，會因潤滑油的壓力過低供給不足，不能形成需要的油膜也會造成氣缸的磨損，不合格的潤滑油含水分和雜物較多，抗氧化、抗腐蝕能力較差，使用過程中很容易結膠和積炭，老化變質快。
此時如發動機高速運轉，潤滑油粘度將大幅下降形成油膜的強度不夠。應避免使用假冒偽劣潤滑油的前提下，合理的使用以預防氣缸的早期磨損，延長發動機使用壽命。
4.6 汽車的長期高速、超載行駛
超速行駛時發動機輸出功率增加，單位里程內發動機的轉速增加，水溫、油溫公升高，潤滑油的粘度下降，氣缸上的油膜因為缸壁溫度的公升高和潤滑油的粘度下降而受到破壞，造成氣缸的早期磨損。同樣嚴重超載執行，發動機長期超負荷運轉，引起氣缸的早期損壞，發生拉缸也就不足為奇。
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