【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(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(yùn)含的機(jī)械磨損的信息量大,對(duì)處于惡劣環(huán)境下的礦山機(jī)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(wèn)題。為此,本文根據(jù)鐵譜定量分析要求,設(shè)計(jì)了一套旋轉(zhuǎn)式鐵譜譜片磨粒參數(shù)顯微鏡自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。根據(jù)旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀磁頭結(jié)構(gòu),對(duì)制譜過(guò)程中鐵磁性磨粒的受力情況進(jìn)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(duì)磁頭表面的磁場(chǎng)分布進(jìn)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(cè)分析的磨屑群,并確定了相應(yīng)的定量分析參數(shù)和測(cè)試路徑。針對(duì)譜片磨粒的定量分析參數(shù)和測(cè)試路徑,設(shè)計(jì)由磨粒光密度采集、圖像采集和載物臺(tái)驅(qū)動(dòng)等模塊組成的自動(dòng)測(cè)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(hào)處理模塊和數(shù)據(jù)采集卡組成,實(shí)現(xiàn)磨粒覆蓋率信息采集;磨粒圖像采集模塊通過(guò)微距攝像頭實(shí)現(xiàn)圖像實(shí)時(shí)采集;載物臺(tái)驅(qū)動(dòng)模塊由電動(dòng)載物臺(tái)、運(yùn)動(dòng)控制卡和驅(qū)動(dòng)器組成,實(shí)現(xiàn)譜片視場(chǎng)的自動(dòng)定位采集。同時(shí),對(duì)磁頭和載物臺(tái)加以改進(jìn),分別在磁頭和移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)各采集視場(chǎng)定位。開(kāi)發(fā)基于Labview的測(cè)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(shí)現(xiàn)對(duì)載物臺(tái)的運(yùn)動(dòng)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(dòng)完成磨粒變化趨勢(shì)分析和磨損程度判斷。通過(guò)中間文件傳遞參數(shù)法將Matlab磨粒圖像處理功能集成到測(cè)試系統(tǒng)軟件,實(shí)現(xiàn)圖像中磨粒尺寸與磨粒數(shù)量的統(tǒng)計(jì)功能。對(duì)所設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)標(biāo)定,從線性度、分辨力等方面評(píng)定系統(tǒng)的靜態(tài)特性,并進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的綜合性能。在此基礎(chǔ)上,采用測(cè)試系統(tǒng)對(duì)工況模擬實(shí)驗(yàn)獲取的油樣進(jìn)行監(jiān)測(cè),完成工況判別實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,所開(kāi)發(fā)的自動(dòng)測(cè)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(dòng)采集處理,高效準(zhǔn)確地判別機(jī)械設(shè)備的磨損程度,能夠有效監(jiān)測(cè)機(jī)械設(shè)備的摩擦磨損工況。
【圖文】：

鐵譜分析技術(shù)合理的評(píng)估摩擦學(xué)系統(tǒng)的潤(rùn)滑和磨損狀態(tài)，是油液監(jiān)測(cè)與故障診斷的核心內(nèi)容，是設(shè)備開(kāi)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(yùn)行的重要手段。由于鐵譜分析技術(shù)對(duì)磨損監(jiān)測(cè)的靈敏性和有效性，在機(jī)械故障診斷中獲得廣泛應(yīng)用，其主要特點(diǎn)為：（1）檢測(cè)效率較高，檢測(cè)磨屑尺寸范圍較寬，可同時(shí)檢測(cè)出設(shè)備磨損機(jī)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(duì)磨損故障做出早期診斷，能準(zhǔn)確地檢測(cè)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(cè)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(chǎng)將磨粒有序的分離出來(lái)，通過(guò)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(chǎng)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(guò)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(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH742

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