润滑油流过铁谱仪的磁场时,由于磨损油液颗粒受到磁场的作用,使其按照一定的分布规律沉积在铁谱片上,通常讨论沉积规律时主要研究磨粒在谱片上的沉积位置与铁谱仪磁场、润滑油特性、磨粒大小等之间的关系。润滑油以一定速度流过铁谱基片时,由于受到磁场的作用力,润滑油中的磨损油液颗粒形成的分布图。
下面讨论磨损油液颗粒形成分布状态的原因,为了便于分析,作一下几点假设:
1、磨损油液颗粒均匀的分布在油样中,铁系金属油液磨粒在磁场作用下达到磁化饱和,而且各种微粒所受到的磁场作用力都可以用来表示。
2、微粒的形状为球体。
3、油样满足牛顿流体的性质。
4、油样匀速的输送到玻璃基片上,油样在基片上流动为层流状态。
5、布朗力对磨粒不起作用,只考虑磨粒的宏观手力问题。
当油样在玻璃基片上流动时,由于润滑油与铁谱基片之间存在粘滞性,使得油流沿着油膜厚度的流速呈抛物线分布。悬浮于油样中的微粒,由于其上下两个表面处在不同的流层,所以其上下表面的速度也不同,上表面的速度大于下表面的速度,所以,微粒受到一个转矩,从而使其受到一个上升的力。通常,微粒的尺寸很小,这个升力往往忽略不计。同时认为,微粒的速度等于油流的速度,满足相同的变化规律。
油液磨粒在油样中的运动可以理解为水平方向和垂直方向的复合运动,类似于抛物运动。在垂直方向,由于其受到的力不断变化,其运动规律也比较复杂。但是,在磨粒沉积到铁谱基片的过程中,磨粒将沿着铁谱基片的水平方向产生一个位移。经过公式讨论可以得出以下结论:
1、油液磨粒在铁谱基片上的沉积位置由诸多因素决定,其中既有油样和磨粒本身的性质,如粘度、密度,也有铁谱仪的技术参数,如磁场、流速、倾角等。
2、在其他因素不变时,沉积位置与磨粒直径的平方成反比。也就是说,大磨粒先沉积,小磨粒后沉积,这也就解释了在铁谱基片入口分布大磨粒,出口处分布小磨粒的原因。
3、油液磨粒较大,但是在油流中初始高度较高的微粒,与粒度较小,但是初始高度较低的磨粒,有可能沉积在同一区域内。这也从理论上解释了在铁谱基片上,大磨粒沉积区域内有时可以观察到数量不多的较小磨粒的原因。
4、在其他因素不变是,油液磨粒沉积位置与体磁化率成反比,由前面分析知道,不同磁质的颗粒的体磁化率存在着很大的差异。这也从理论上解释了在铁谱基片的出口处有时发现较大有色金属颗粒的原因。
以上主要讨论了分析式铁谱仪磁场中油液磨粒沉积的规律,对于其他种类铁谱仪的磁场中的规律这里就不过多介绍了。