摩擦学是一门多学科交叉渗透的实用技术科学,研究作相对运动的相互作用的表面的摩擦、磨损和润滑。磨损是相对运动的接触表面由于摩擦产生的物质损失,占摩擦学损失的80%以上,每年给国家造成上百亿元甚至几百亿元的经济损失。为了减少机械设备中相对运动表面间的摩擦与磨损,通常采用润滑的方式。摩擦副的表面性质和其间的润滑剂是决定磨损情况的两个重要因素。运动件表面的相互摩擦,一方面引起磨损,产生磨损微粒(磨粒)进入润滑系统,另一方面,摩擦副表面的润滑剂在使用的过程中,其物理化学性质也会发生变化。由于油液中的磨粒携带着机器运转状态的大量信息,因此,对磨粒的监测和研究不但能反映机器的磨损程度,而且还能揭示机器的磨损机理,从而为改善机器的工作状况或改进机器的设计提供重要依据。磨粒监测与分析已成为当今摩擦学的一个非常重要的部分。[1]随着生产规模的不断发展和扩大,机器设备正向着大型化、自动化、大功率和高速重载的方向发展。机器故障的机理变得日趋复杂,机器故障与征兆之间的对应关系变得日益模糊和难以确定。一方面,由于缺少有关机器运行的状态数据而难以对机器的运行状态作出一个客观的评价和判断,另一方面,随着传感器技术、微电子技术和计算机技术的不断发展,人们对信息的获取能力以及对信息的综合分析能力和技术也不断提高,建立机器的在线监测与数据采集、分析系统,对大型设备的状态进行适时监测和维修管理已成为可能。

　　1 油液分析状态监测技求的发展现状

　　油液分析状态监测技术是通过分析被监测机器的在用润滑剂(或工作介质)的性能变化和携带的磨损微粒的情况,获得机器的润滑和磨损状态的信息,评价机器的工况和预测故障,并确定故障原因、类型以及采用的维修管理策略。油液分析状态监测技术的发展主要体现在油液分析状态监测系统的技术水平、磨粒分析与润滑剂状态监测的方法及其分析监测仪器的功能。

　　1.2 磨粒监测磨粒监测

　　主要是指对金属磨损颗粒进行检测,同时也含分析的内容。磨粒监测方法最常用的技术手段和仪器设备有光谱法、铁谱技术、颗粒计数法、磁塞法以及对滤出的磨粒进行显微镜观察分析等。

　　1.2.1 光谱法磨粒监测技术光谱法

　　包括原子发射光谱法和原子吸收光谱法。它是磨粒监测中应用最广泛的技术。它可以对润滑油中的磨粒进行多元素定量分析,而且还能检测出润滑添加剂的元素是否正常。

　　1.2.2 光学型磨粒监测技术——颗粒计数法

　　利用润滑油中磨粒的遮光和光散射特性可对油液中的磨粒进行直接监测。其原理是当油液流经具有狭窄通道的传感器时,磨粒的遮光作用便产生脉冲信号,脉冲的宽度与磨粒的大小有关,因而可测出磨粒的分布。

　　1.2.3 铁谱法磨粒监测技术铁谱分析法

　　包括分析式铁谱仪、旋转式铁谱仪、直读式铁谱仪和在线式铁谱仪。其中分析式和旋转式铁谱仪是利用制谱仪或过滤的方法,将润滑油中的铁磁性金属磨粒与油液、煤尘、粉尘等杂质分开,并按一定的规则沉积在玻璃基片(谱片)上,然后对磨粒进行显微镜观察,进行定性和定量分析,诊断出液压和润滑系统的故障,以指导维修。

　　1.2 润滑剂状态监测

　　润滑剂状态监测是实验室通过对润滑剂定期取样,并根据油液品质分析和杂质分析来判断润滑剂的使用效果和剩余寿命。许多油液分析方法是根据一项或几项公认的测试指标来判断油液的工作状态。这些监测方法指标采用的既是物理的又是化学的手段,其中一些典型的润滑剂状态指标是:粘度;TNA(总酸度);TBA　(总碱度);水份含量;固体颗粒总含量。

　　2. 油液分析状态监测技术的应用

　　2.1 摩擦学与设备的维修管理

　　摩擦学是门新兴的技术科学。摩擦学系统包含摩擦副子系统、润滑子系统、状态监测子系统以及补偿和控制子系统等。摩擦学所研究的摩擦与磨损与设备的状态监测、故障诊断密不可分,其中油液分析技术是了解摩擦副运动状态最有效的办法,而设备维修管理中采用的修复技术、润滑技术与故障诊断技术是摩擦学研究的重要内容。图4为设备的维修管理与摩擦学系统的构成。

　　2.2.2 基于摩擦学的设备维修管理

　　大系统随着科学技术的发展,设备维修管理的模式在不断进步,设备的维修思想与维修方式已由过去的事后维修为主、预防维修为辅发展到目前的以预知维修为主的维修管理策略,即由过去的行政性质的管理逐步趋向于技术管理以及经济管理(科学化管理)。[5]图6为基于摩擦学的设备维修管理大系统的构成。系统在基本摩擦学的基础上,通过对设备的状态监测与故障诊断,进行设备的失效分析以及工作状态的判定,最后以报告的形式指导设备的维修与管理,并且作出经济技术的评价与分析。

　　3油液分析状态监测技术

　　在矿山机械中的应用油液分析状态监测技术在矿井提升机、空压机、减速器以及采掘机械中得到普遍应用,其中在采煤机牵

　　设备维修管理大系统的构成引液压系统中的应用效果最为显著。由于采煤机工作在矿井下污染极其严重的环境中,牵引液压系统的故障率极高,严重影响了矿井的正常生产。采用图7所示的油液分析状态监测技术的实施程序以后,使采煤机牵引液压系统的故障率大幅度下降,为矿井的高产高效创造了条件,也为企业带来了显著的经济效益。