鐵譜分析技術(shù)是指通過(guò)對(duì)機(jī)械的潤(rùn)滑油和液壓油內(nèi)所含磨屑的大小、形狀、色澤分析，來(lái)判斷機(jī)械設(shè)備的故障和磨損程度的方法。該技術(shù)的核心是利用高磁場(chǎng)強(qiáng)度分量梯度的磁場(chǎng)，將油內(nèi)的磨屑顆粒與油液、雜質(zhì)分離，并按一定規(guī)律使其沉積于玻璃片上形成譜片，再利用鐵譜顯微鏡對(duì)鏡片上的磨屑進(jìn)行觀測(cè)和分析。
齒輪減速箱是應(yīng)用廣泛的機(jī)械設(shè)備，大部分是主作業(yè)線上的傳動(dòng)部件，由于它們的制造工藝復(fù)雜、制造周期長(zhǎng)、而且成本高，要求它們能在壽命限度內(nèi)可靠地工作。因此監(jiān)測(cè)齒輪箱的工作狀態(tài)，并進(jìn)行故障診斷是很有必要的。
齒輪是減速箱的主要零件，在強(qiáng)度足夠的條件下，齒輪的失效絕大多數(shù)是由磨損造成的。監(jiān)測(cè)和診斷齒輪減速箱通常采用振動(dòng)分析儀、分析鐵譜儀和光譜儀。鐵譜技術(shù)具有采樣簡(jiǎn)便、分析結(jié)果不受工況條件影響的特點(diǎn)，因此在對(duì)回轉(zhuǎn)速度低和背景振動(dòng)復(fù)雜的減速箱的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷有得天獨(dú)厚的優(yōu)越性。
下面通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例，進(jìn)一步說(shuō)明了鐵譜分析技術(shù)在對(duì)以磨損為主要失效原因的油潤(rùn)滑設(shè)備—齒輪減速箱的磨損狀態(tài)和發(fā)生異常磨損原因的分析是非常有效的。
圖1異常磨損銅磨粒 圖2異常磨損齒輪 實(shí)例分析2：上海寶鋼卸料機(jī)減速齒輪異常磨損故障 上海寶鋼有一臺(tái)1200T/H的卸料機(jī)，他們對(duì)卸料機(jī)橫行海側(cè)減速機(jī)進(jìn)行了鐵譜分析。它是采用強(qiáng)制潤(rùn)滑的減速機(jī)，2002年1月19日對(duì)該減速箱油樣分析時(shí)發(fā)現(xiàn)直讀鐵譜數(shù)據(jù)分析DL=21360，DS=7280，磨損嚴(yán)重度指數(shù)Is達(dá)到驚人的40325.12×104，以上數(shù)據(jù)可以通過(guò)(表1)看出減速箱的磨損狀態(tài)的變化。磨損趨勢(shì)圖可以直觀地反映機(jī)器在運(yùn)行過(guò)程中磨粒濃度的變化便于分析其磨損狀態(tài)及磨損發(fā)展趨勢(shì)，從曲線的變化趨勢(shì)可以看出02.01.19分析結(jié)果較上次發(fā)生明顯變化(圖3)。它的變化反映了減速機(jī)的異常磨損狀況的變化。根據(jù)以上定量的數(shù)據(jù)分析，我們不難發(fā)現(xiàn)減速機(jī)存在較嚴(yán)重的異常磨損。 分析日期 99．11．28 00．10．10 02.01.19 02.04.17 02.10.18 DLstd 1820 1995 21360 1494 1374 DSstd 394 515 7280 312 524 WPCstd 2214 2510 28640 1806 1898 ISstd 3157164 3714800 403251200 2134692 1613300 圖3 磨粒濃度趨勢(shì)曲線 圖4 疲勞剝落磨粒 圖5 疲勞剝落磨粒 以上案例說(shuō)明運(yùn)用鐵譜分析診斷齒輪箱的故障，特別是背景振動(dòng)復(fù)雜和運(yùn)轉(zhuǎn)速度低的齒輪箱更有獨(dú)特的效果。鐵譜分析技術(shù)是潤(rùn)滑油檢測(cè)當(dāng)中最為典型也是最為有效的分析方法，使用鐵譜儀對(duì)機(jī)器的內(nèi)燃機(jī)、齒輪箱、軸承、液力系統(tǒng)等關(guān)鍵部件進(jìn)行有效的磨損監(jiān)測(cè)，可以保障重大設(shè)備安全運(yùn)行，減少故障發(fā)生，降低維修費(fèi)用，避免企業(yè)的停工損失等等，具有一系列的實(shí)用價(jià)值。
實(shí)例分析1：海南某漿紙公司切紙機(jī)減速機(jī)早期磨損故障
海南某漿紙公司有一臺(tái)型號(hào)JH515109-M0020-G01切紙機(jī)理紙部平臺(tái)升降蝸輪減速機(jī)，2010年11月30日通過(guò)對(duì)減速機(jī)進(jìn)行了油樣鐵譜分析時(shí)發(fā)現(xiàn)有大量的薄片狀和切削狀的黃色嚴(yán)重磨損銅磨粒(圖1)，部分顆粒表面有磨痕和氧化回火現(xiàn)象，且部分磨粒尺寸大于300微米，分析判斷設(shè)備有嚴(yán)重滑動(dòng)磨損特征，于是提出警告，建議檢查齒輪的磨損狀況。
通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)減速齒輪已發(fā)生嚴(yán)重的異常磨損(圖2)。由于該減速機(jī)還在保修期內(nèi)，于是通知廠家更換了新的蝸輪減速齒輪，避免了安全事故和減少了經(jīng)濟(jì)損失，目前工作正常。
表1 卸料機(jī)橫行海側(cè)減速機(jī)油樣直讀鐵譜分析結(jié)果
進(jìn)一步應(yīng)用分析鐵譜儀制作了譜片，對(duì)油樣作定性分析。在譜片上可以觀察到有鐵磁性磨粒存在，磨粒多數(shù)是層狀磨粒和疲勞剝落磨粒(見(jiàn)圖4、5)，層狀磨粒尺寸在80×30微米左右，磨粒大多數(shù)呈藍(lán)紫色，且最大尺寸150微米以上的有齒輪表面疲勞磨損剝落的產(chǎn)物，它具有光滑的表面和隨機(jī)曲折的輪廓。通常情況下受拉伸應(yīng)力較大的摩擦副表面，如齒輪的輪齒容易產(chǎn)生片狀疲勞剝離磨粒。
另外，還有一定數(shù)量的黑色氧化物磨粒存在，此黑色氧化物磨粒表明摩擦副之間有異常磨損，黑色氧化物磨粒是由于摩擦副嚴(yán)重潤(rùn)滑不良或缺油并伴隨著高溫而產(chǎn)生的，且磨粒表面局部有高溫的回火色彩，說(shuō)明潤(rùn)滑油性能明顯下降。我們還在譜片上發(fā)現(xiàn)大量的棕褐色和紅褐色的摩擦聚合物，表明齒輪箱有超負(fù)荷作業(yè)。于是提出警告，建議清洗系統(tǒng)，檢修時(shí)注意檢查齒輪的磨損狀況。
在對(duì)減速機(jī)進(jìn)行拆檢后，發(fā)現(xiàn)齒輪表面有嚴(yán)重的點(diǎn)蝕現(xiàn)象，更換了齒輪箱。在這之后，4月17日，對(duì)該油樣進(jìn)行分析，油樣中存在大量的鐵磁性磨粒，其中層狀磨粒數(shù)量較多，磨損率略高，但光、鐵譜數(shù)據(jù)明顯減少，在譜片上可見(jiàn)到正?；瑒?dòng)磨損磨粒與其它的較大磨粒共存。這些較大的磨粒是表面光滑化的過(guò)程中被破碎的磨削波紋和其它各種表面凸起所形成的碎片。在磨合期內(nèi)切混層會(huì)封蓋表面的劃痕和凸起。這些較大的正?；瑒?dòng)磨損磨粒，表明該設(shè)備正處在磨合期。通過(guò)10月18日再次分析，齒輪箱目前正常的運(yùn)行。證實(shí)了我們的診斷結(jié)果，同時(shí)也避免了減速機(jī)齒輪等的失效而導(dǎo)致更大的故障，直接影響正常的生產(chǎn)。
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