旋转式铁谱谱片磨粒参数显微镜自动测试系统研究

发布时间：2020-04-22 03:37

【摘要】：铁谱量化分析技术作为油液分析技术的重要分支之一,在大型机械设备状态监测和故障诊断中有着广泛应用。其中,旋转式铁谱仪制作的谱片蕴含的机械磨损的信息量大,对处于恶劣环境下的矿山机械,分析效果更为显著,但目前仍存在人工分析效率低、工作量大,以及分析结果不够全面等问题。为此,本文根据铁谱定量分析要求,设计了一套旋转式铁谱谱片磨粒参数显微镜自动测试系统。根据旋转式铁谱仪磁头结构,对制谱过程中铁磁性磨粒的受力情况进行分析,探究磨粒在磁头表面沉积位置的影响因素。利用ANSYS软件对磁头表面的磁场分布进行仿真分析,推导出磨粒在磁头表面的等几率沉积规律。基于磨屑群理论,在旋转式铁谱谱片上构造出适于检测分析的磨屑群,并确定了相应的定量分析参数和测试路径。针对谱片磨粒的定量分析参数和测试路径,设计由磨粒光密度采集、图像采集和载物台驱动等模块组成的自动测试系统。其中,光密度采集模块由透射光源、光电传感器、信号处理模块和数据采集卡组成,实现磨粒覆盖率信息采集;磨粒图像采集模块通过微距摄像头实现图像实时采集;载物台驱动模块由电动载物台、运动控制卡和驱动器组成,实现谱片视场的自动定位采集。同时,对磁头和载物台加以改进,分别在磁头和移动平台上设计谱片定位立柱与定位槽,以谱片磨粒沉积环中心为基准实现各采集视场定位。开发基于Labview的测试系统软件,根据旋转式谱片的磨粒信息采集路径,采用多线程技术,实现对载物台的运动控制,以及磨粒覆盖率信息和磨粒图像信息的采集、处理与分析,并自动完成磨粒变化趋势分析和磨损程度判断。通过中间文件传递参数法将Matlab磨粒图像处理功能集成到测试系统软件,实现图像中磨粒尺寸与磨粒数量的统计功能。对所设计的测试系统进行实验标定,从线性度、分辨力等方面评定系统的静态特性,并进行重复性实验检验测试系统的综合性能。在此基础上,采用测试系统对工况模拟实验获取的油样进行监测,完成工况判别实验,结果表明,所开发的自动测试系统能够实现旋转式铁谱谱片磨粒覆盖率信息和磨粒图像的自动采集处理,高效准确地判别机械设备的磨损程度,能够有效监测机械设备的摩擦磨损工况。
【图文】：

铁谱仪,铁谱分析技术,润滑管理,定性分析方法

铁谱分析技术合理的评估摩擦学系统的润滑和磨损状态，是油液监测与故障诊断的核心内容，是设备开展润滑管理、设备状态维修的重要基础工作，是提高设备可靠性、保证设备安全运行的重要手段。由于铁谱分析技术对磨损监测的灵敏性和有效性，在机械故障诊断中获得广泛应用，其主要特点为：（1）检测效率较高，检测磨屑尺寸范围较宽，可同时检测出设备磨损机理、磨损部位以及磨损程度等方面的信息；（2）结合定性分析方法与定量分析方法，提高了诊断结论的可靠性；（3）可对磨损故障做出早期诊断，能准确地检测出系统中一些不正常磨损的轻微征兆，如早期的疲劳磨损、粘着、擦伤和腐蚀磨损等。1.1.1 铁谱仪种类及原理铁谱分析技术的核心仪器为铁谱仪，根据磨粒分离方法或检测方法的不同，，铁谱仪主要分为直读式铁谱仪[17]、分析式铁谱仪[18]和旋转式铁谱式[19]，如图 1-1 所示。

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1 绪论）直读式铁谱仪式铁谱仪是利用高梯度磁场将磨粒有序的分离出来，通过光电备的磨损状态的定量分析[20]。基本原理如图 1-2 所示，经预处用下流入沉积管，铁磁性磨粒在磁场力作用下，有序的排列在区磨粒尺寸较大，往后磨粒尺寸依次减小。A、B 两束透射光别透射过沉积管内壁上大磨粒与小磨粒集中沉积的区域，光信息处理、转换，最终显示出磨粒覆盖率值 DL和 DS。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH742

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