本發(fā)明屬于紅外監(jiān)測領域，具體地，涉及一種金屬摩擦磨損自修復過程中的實時監(jiān)測方法。

背景技術：

近年來，針對磨損表面自修復的檢測技術有了很大進展，但這些技術大多需要設備多次停機檢查；也有人利用掃描電子顯微鏡、能譜儀和納米壓痕儀等進行形貌，元素和微觀力學性能的分析，方法復雜且同樣需要機器停止生產。在線檢測技術在自修復檢測方面的發(fā)展為自修復檢測提供了一種新的途徑。大連海事大學等學者采用接觸電阻法對摩擦表面進行潤滑測試，但測試結果不具有定量分析能力也不能反映自修復進程；油液在線監(jiān)測準確性較好，但也存在誤差較大，不能直觀表述自修復表面；震動噪聲檢測對外界環(huán)境影響比較敏感，目前技術還不成熟。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種金屬摩擦磨損自修復過程中的實時監(jiān)測方法，所采用的技術方案為，其檢測步驟為。

1.運行參數(shù)確定。首先應用此裝置以摩擦副初始溫度值為基準每隔0.5度在恒溫箱中進行一次標準溫度標定，通過裝置測量標準溫度得到的信號值作為該溫度的強度標準，進行多組測量畫出溫度-紅外強度曲線，紅外強度的采集時采用多次測量取平均值：

式中k為第n次測量的測試次數(shù)，P(i)為紅外強度的測量值，E(s,n_j)為第n次的測量均值。

2.進行實際測量，紅外傳感器分別將反射來的光信號轉換成為電信號，輸入信號采集器。根據(jù)步驟1中的溫度-紅外強度曲線得到溫度值，固定間隔時間進行多次測量得到自修復表面的溫度-時間關系曲線。

3.選取自修復前的摩擦副溫度與自修復發(fā)生時的溫度作為基準，根據(jù)參考值和2中的曲線對修復效果進行對比做出判斷，系統(tǒng)溫度變化反應摩擦磨損自修復進程，分析曲線即可得到自修復發(fā)生時間以及修復效果好壞。判斷結果可由測量值與自修復進行時的溫度值進行對比進行判斷，

其中D(s,j)為轉換后的溫度值，D(t)為自修復進行時的溫度值，由曲線圖分析獲得，步驟見具體實施案例。

本發(fā)明通過紅外傳感器對自修復表面摩擦過程中熱量的變化過程進行監(jiān)測，通過信號處理和分析獲得整個過程的自修復情況，其優(yōu)點在于操作簡單，不需要停機檢查和表面接觸測量，因為紅外強度與溫度的四次方成正比，該設備對溫度檢測非常敏感，只需要在使用前進行參數(shù)的確定校準即可對摩擦過程中的自修復狀態(tài)進行監(jiān)測，無需專業(yè)知識技能，在無人狀態(tài)下實現(xiàn)較長時間的測量。

附圖說明

圖1本發(fā)明系統(tǒng)簡化方框圖。

圖2 本發(fā)明裝置簡圖。

圖3 本發(fā)明紅外探頭原理圖。

圖4 本發(fā)明表面檢測流程圖。

圖5 本發(fā)明溫度-紅外強度測量曲線圖。

圖6 本發(fā)明溫度-時間曲線圖。

圖3 附圖說明：1電源、2紅外光源、3濾光片、4放大電路、5折射透鏡、6整流電路、7凸透鏡、8紅外光電二極管。

具體實施方式

本發(fā)明針對檢測表面自修復效果提出了一種新的檢測方法，下面以環(huán)形滑塊表面自修復為例，并結合附圖對本發(fā)明做詳細的介紹，應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。具體方法如下。

1.紅外光源采用IR12-21C型二極管，接收器采用P3207-08硒化鉛光導傳感器，測量頭距離表面10cm左右。激光二極管由OPA2662構成的驅動電路驅動，由OPA602與三極管2N3906提供偏流電路，為激光二極管提供偏置電流。紅外探頭如圖所示：1，2為獨立紅外光源，其中2為紅外發(fā)光二極管。經摩擦表面反射的紅外光經濾光片3，透鏡5和聚光凸透鏡7最終到達紅外光電二極管8，該二極管將光限號轉換為電信號，電流此時需經過整流電路6和信號放大電路4，最終得到穩(wěn)定的探測信號。

2.繪制標準溫度-紅外強度曲線。因滑塊表面溫升較小，首先以25°C為基準每隔0.5°C在恒溫箱中進行一次標準溫度標定，最高溫度定位40°C。通過紅外采集設備標定標準溫度的紅外強度作為該溫度的強度標準值，以此進行換算。輸入計算機作為標準值進行溫度換算，如圖4所示。

3.在機器運行2.5h后將自修復添加劑分散入潤滑油添加到摩擦副之間，進行表面溫度測定，實驗在200N和60m/min速度下運行,添加劑為納米銅和羥基硅酸鎂復合納米粉體。

4.進行在線自修復檢測。紅外傳感器分別將反射來的光信號轉換成為電信號，輸入信號采集器，計算所獲得的多組紅外強度數(shù)據(jù)的平均值，測量間隔0.1s，每組測5次：

式中P(i)為每次測量的紅外強度值，E(s,n_j)為第j次的測量均值。

5.將測量平均值進行紅外強度-溫度轉換，E(s,n_j)經計算機內溫度-紅外強度曲線轉換為溫度值D(s,j)，D(t)為自修復進行時的溫度值，由曲線圖分析獲得，如圖5中虛線所示。進行多次測量得到自修復表面的溫度-時間關系曲線。研究發(fā)現(xiàn)自修復發(fā)生過程與單純摩擦時溫度有較大變化，自修復進程與摩擦磨損過程交替進行。

6.結果分析。i=D(s,j)/D(t)可從圖6中看到，虛線表示自修復發(fā)生時的溫度，監(jiān)測狀態(tài)曲線與自修復測量值的比值越靠近1說明自修復效果越好，曲線則為越快達到穩(wěn)定值，修復效果越好曲線越接近最優(yōu)值修復效果越好，從圖中可以看出自修復發(fā)生在最初的前六個小時內，而不是一開始就發(fā)生。剛添加潤滑油時溫度下降是由于潤滑油本身的冷卻作用，而發(fā)生在12h和31h的摩擦磨損自修復過程時間逐次減小，說明自修復是一個循環(huán)過程，而逐漸減小說明性能恢復后自修復過程暫時停止，直到出現(xiàn)磨損后自修復再次進行，最終形成較厚的自修復膜。