專利名稱：油樣磨粒制譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)懸浮在油樣中的微小顆粒進(jìn)行采集以用于測(cè)試、分析的儀器。
目前，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行磨損狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的一個(gè)重要手段就是采用鐵譜技術(shù)。它通過定期取樣、分析、檢測(cè)潤(rùn)滑油或燃油、液壓油中的固體磨損顆粒(以下簡(jiǎn)稱磨粒)的數(shù)量和形態(tài)，從而在不停機(jī)、不拆機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的磨損狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷。但目前已在使用的各種鐵譜儀不同程度地存在以下問題(1)在制譜過程中一般只能采集到油樣中的磁性磨粒，而對(duì)非磁性磨粒或其它性質(zhì)的磨粒則往往采集不到，而且在制譜過程中需要進(jìn)行大量的手工操作、自動(dòng)化程度差，因此對(duì)同一油樣所制得的各次譜片及其分析結(jié)果受許多隨機(jī)因素的影響，重復(fù)性較低；(2)由于不能采集到油樣中的非磁性磨粒，目前一般只用于對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行分析，而液壓油、燃油中因有大量的非磁性磨粒，應(yīng)用效果差；(3)系統(tǒng)為開放式，而制譜過程中所用的清洗液往往具有毒性，因此對(duì)操作人員及環(huán)境造成污染。
本發(fā)明的目的在于提供一種既能采集磁性磨粒又能采集非磁性磨粒的制譜儀；而且還能進(jìn)一步做成封閉式的制譜儀。
本發(fā)明所提出的具體技術(shù)方案如下以旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀為基礎(chǔ)，將制譜基片與襯片一起通過夾具平置于轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)放置的環(huán)形磁鐵至少為兩個(gè)、同心反極安裝，襯片上開有至少一圈小孔、位于磁鐵與轉(zhuǎn)臺(tái)之間的空隙處，轉(zhuǎn)臺(tái)下部有泄油孔；制譜基片采用濾膜制作。
將上述結(jié)構(gòu)封閉安裝在一個(gè)殼體內(nèi)，電機(jī)安裝在殼體外部，殼體下方有儲(chǔ)液箱，儲(chǔ)液箱與真空泵相連，并有管路分別與殼體、油樣瓶、清洗液瓶相連且管路上有閥門，油樣瓶、清洗液瓶還分別通過管路與殼體相連，轉(zhuǎn)臺(tái)下部的泄油孔與儲(chǔ)液箱相通，殼體與儲(chǔ)液箱之間亦有泄油管相通。
對(duì)上述裝置進(jìn)行自動(dòng)控制的系統(tǒng)其硬件結(jié)構(gòu)為溫控系統(tǒng)、鍵盤接中央處理器CPU的輸入端；RST接復(fù)位按鈕；CPU的高位地址線接譯碼器的輸入端，譯碼器的輸出分別選通存儲(chǔ)器ROM、RAM以及兩個(gè)I/O接口，低位地址線分別與存儲(chǔ)器ROM、RAM以及兩個(gè)I/O接口相連，進(jìn)行片內(nèi)尋址；CPU的數(shù)據(jù)線分別接存儲(chǔ)器ROM、RAM以及兩個(gè)I/O接口的數(shù)據(jù)線；兩個(gè)I/O接口的輸出分別連接指示燈、數(shù)碼管和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器。
控制系統(tǒng)的軟件流程為開機(jī)后首先進(jìn)行溫控選擇——“是”則進(jìn)入自動(dòng)加熱程序，當(dāng)油樣加熱到預(yù)定溫度時(shí)進(jìn)行基片種類選擇，確定后進(jìn)入自動(dòng)操作程序，完成加樣、沖洗、干燥等流程后重新回到開機(jī)狀態(tài)；“否”則繼續(xù)進(jìn)行自動(dòng)選擇——“是”則進(jìn)行基片種類選擇，確定后進(jìn)入自動(dòng)操作程序，完成加樣、沖洗、干燥等流程后重新回到開機(jī)狀態(tài)；“否”則進(jìn)入手動(dòng)操作程序，進(jìn)行轉(zhuǎn)速、時(shí)間等參數(shù)的設(shè)置和操作類型的選擇，待確定后完成所選定的流程，然后重新回到開機(jī)狀態(tài)。
附

圖1.制譜儀的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2.環(huán)形磁鐵的配置及磁場(chǎng)分布示意圖(以三個(gè)磁鐵的配置為例)。
附圖3.襯片上的小孔位置及譜片上的磨粒分布示意圖。
附圖4.封閉式制譜儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖5.制譜儀的控制系統(tǒng)之硬件框圖。
附圖6.制譜儀的控制系統(tǒng)之軟件流程圖。
本發(fā)明所提出的制譜儀的基本結(jié)構(gòu)由制譜基片1、襯片2、轉(zhuǎn)臺(tái)4、環(huán)形磁鐵6和電機(jī)7所組成，制譜基片與襯片合在一起通過夾具平置于轉(zhuǎn)臺(tái)上，基片在上、襯片在下，基片可采用濾膜或玻璃制作，襯片宜采用剛性材料制作，轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)放置的環(huán)形磁鐵至少為兩個(gè)、同心反極安裝，襯片上所開的小孔3位于最外圈的環(huán)形磁鐵的外徑與轉(zhuǎn)臺(tái)的內(nèi)徑之間的空隙處，轉(zhuǎn)臺(tái)下部有泄油孔5。其工作原理為當(dāng)油樣滴到制譜基片上時(shí)，由于轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力作用而使其沿徑向擴(kuò)散，同時(shí)由于基片下方的環(huán)形磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用而使磁性磨粒沉積，這個(gè)過程與普通的旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀的相同；不過，普通的兩個(gè)環(huán)形磁鐵配置的結(jié)構(gòu)有可能造成磨粒在磁場(chǎng)區(qū)域中的堆積，不利于對(duì)磨粒形態(tài)進(jìn)行定性分析，若采用三個(gè)環(huán)形磁鐵配置的結(jié)構(gòu)，則能使磁場(chǎng)區(qū)域加寬、磨粒分布面積擴(kuò)大，便于在顯微鏡下進(jìn)行觀察(在制譜過程中由于磨粒本身的流動(dòng)性和所受磁力大小的影響，使得大磨粒主要沉積在內(nèi)環(huán)而小磨粒主要沉積在外環(huán)，即附圖中的A區(qū)和B區(qū))；當(dāng)油樣繼續(xù)擴(kuò)散到達(dá)磁場(chǎng)外側(cè)、即附圖中的C區(qū)時(shí)，若基片采用濾膜制作，則由于襯片上所開小孔的泄漏作用，使得油樣主要在此處漏下、而油樣中的非磁性磨粒則留在濾膜上(所采集的非磁性磨粒的最小顆粒由濾膜本身的孔徑尺寸決定)，形成磨粒沉積的第三環(huán)(若基片仍采用玻璃制作，則與普通的旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀類似，只是磁性磨粒的分布區(qū)域擴(kuò)大)；從襯片小孔中泄漏下的油樣沿轉(zhuǎn)臺(tái)底部的泄油孔流出。制譜時(shí)基片和襯片同時(shí)安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上的夾具內(nèi)，當(dāng)對(duì)磨粒進(jìn)行觀察、分析時(shí)，將兩者同時(shí)從轉(zhuǎn)臺(tái)上取下而安裝在顯微鏡下的同樣夾具內(nèi)，因此譜片的中心極易找準(zhǔn)。
將上述結(jié)構(gòu)封閉安裝在一個(gè)殼體8內(nèi)，殼體上有可以開啟的蓋子，以便放置和取出基片和襯片；電機(jī)7可以安裝在殼體下方的儲(chǔ)液箱10上，電機(jī)軸9穿過殼體與轉(zhuǎn)臺(tái)相連；儲(chǔ)液箱連接一臺(tái)真空泵14，并有管路分別與殼體8、油樣瓶11、清洗液瓶13相連，管路上有閥門15以控制管路的開通量，油樣瓶、清洗液瓶還分別通過管路與殼體相連。因此，制譜過程可通過以下四個(gè)操作步驟來實(shí)現(xiàn)(1)開機(jī)首先開動(dòng)真空泵，然后打開油樣瓶和清洗液瓶與儲(chǔ)液箱之間的閥門，并且調(diào)節(jié)殼體與儲(chǔ)液箱之間的閥門使殼體中的壓力Pb大于儲(chǔ)液箱中的壓力Pa，這時(shí)因油樣瓶和清洗液瓶中的壓力Pc和Pd與儲(chǔ)液箱中的壓力Pa相等，在Pb的作用下形成從殼體流向油樣瓶和清洗液瓶的氣流，從而對(duì)油樣起到攪拌作用、并阻止清洗液流向殼體；(2)加樣關(guān)閉油樣瓶和清洗液瓶與儲(chǔ)液箱之間的閥門，同時(shí)打開轉(zhuǎn)臺(tái)開關(guān)，這時(shí)Pc和Pd逐漸恢復(fù)原有壓力從而大于Pb，油樣和清洗液即流向殼體內(nèi)，使稀釋了的油樣滴在轉(zhuǎn)臺(tái)上的制譜基片上，并進(jìn)行磨粒沉積的過程；(3)清洗打開油樣瓶與儲(chǔ)液箱之間的閥門，此時(shí)油樣停流而清洗液繼續(xù)流向殼體內(nèi)的制譜基片上，對(duì)制得的譜片進(jìn)行沖洗； (4)干燥打開清洗液瓶與儲(chǔ)液箱之間的閥門，清洗液亦停止流動(dòng)，譜片被甩干后關(guān)閉轉(zhuǎn)臺(tái)開關(guān)。由于采用了封閉式的結(jié)構(gòu)，并通過真空泵建立了系統(tǒng)的壓差，使得制譜過程可以通過泵和閥門、開關(guān)的啟閉來控制，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作打下了基礎(chǔ)；此外，轉(zhuǎn)臺(tái)下部的泄油孔與儲(chǔ)液箱相通(可利用中空的電機(jī)軸作為泄油孔和連接通道，或者另外設(shè)置管路將泄油孔與儲(chǔ)液箱連通)，因此轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)部的壓力Pe等于儲(chǔ)液箱中的壓力Pa，而轉(zhuǎn)臺(tái)外部的壓力即Pb，這樣也就在基片的上表面和襯片的下表面之間形成壓差，使基片和襯片一起被吸附在轉(zhuǎn)臺(tái)上的夾具內(nèi)而不需要采取其它的固定措施。為使油樣具有足夠的流動(dòng)性，可在油樣瓶的下方設(shè)置加熱部件12(如控溫電爐)，以便在溫度較低時(shí)對(duì)油樣進(jìn)行加熱。
為提高自動(dòng)化程度，對(duì)上述制譜儀可采用單片機(jī)系統(tǒng)或微機(jī)系統(tǒng)等進(jìn)行控制。其硬件結(jié)構(gòu)為溫控系統(tǒng)、鍵盤接中央處理器CPU的輸入端；RST接復(fù)位按鈕；CPU的高位地址線接譯碼器的輸入端，譯碼器的輸出分別選通存儲(chǔ)器ROM、RAM以及兩個(gè)I/O接口，低位地址線分別與存儲(chǔ)器ROM、RAM以及兩個(gè)I/O接口相連，進(jìn)行片內(nèi)尋址；CPU的數(shù)據(jù)線分別接存儲(chǔ)器ROM、RAM以及兩個(gè)I/O接口的數(shù)據(jù)線；兩個(gè)I/O接口的輸出分別連接指示燈、數(shù)碼管和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器。整個(gè)系統(tǒng)的工作過程為系統(tǒng)的監(jiān)控程序固化在ROM中；由溫控按鈕、鍵盤按鍵選定參數(shù)，輸入到中央處理器CPU進(jìn)行處理；然后CPU輸出控制信號(hào)，通過I/O接口控制指示燈、數(shù)碼管和驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)作；驅(qū)動(dòng)器再控制電機(jī)和繼電器工作，從而由電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)、繼電器驅(qū)動(dòng)閥門和開關(guān)工作。
對(duì)于上述控制系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的軟件流程如下開機(jī)后首先進(jìn)行溫控選擇——“是”則進(jìn)入自動(dòng)加熱程序，當(dāng)油樣加熱到預(yù)定溫度時(shí)進(jìn)行基片種類選擇，確定后進(jìn)入自動(dòng)操作程序，完成加樣、沖洗、干燥等流程后重新回到開機(jī)狀態(tài)；“否”則繼續(xù)進(jìn)行自動(dòng)選擇——“是”則進(jìn)行基片種類選擇，確定后進(jìn)入自動(dòng)操作程序，完成加樣、沖洗、干燥等流程后重新回到開機(jī)狀態(tài)；“否”則進(jìn)入手動(dòng)操作程序，進(jìn)行轉(zhuǎn)速、時(shí)間等參數(shù)的設(shè)置和操作類型的選擇，待確定后完成所選定的流程，然后重新回到開機(jī)狀態(tài)。該軟件流程可以完成三種控制功能(1)溫度控制功能開機(jī)后打開加熱部件的開關(guān)，對(duì)油樣進(jìn)行加熱，當(dāng)油溫達(dá)到預(yù)定值時(shí)才啟動(dòng)制譜儀，按預(yù)定的參數(shù)值完成整個(gè)操作過程；(2)自動(dòng)運(yùn)行功能直接啟動(dòng)制譜儀，按預(yù)定的參數(shù)值完成整個(gè)操作過程；(3)手動(dòng)運(yùn)行功能可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行參數(shù)調(diào)整或進(jìn)行某一單項(xiàng)操作過程。
本發(fā)明的具體實(shí)施例如下轉(zhuǎn)臺(tái)外徑為50mm，襯片為鋁材，其上的孔徑為1mm、兩圈，環(huán)形磁鐵用3個(gè)，電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)軸為中空狀、將轉(zhuǎn)臺(tái)泄油孔和儲(chǔ)液箱相連，儲(chǔ)液箱與殼體之間的壓差為10Pa，CPU采用8031，譯碼器為139，存儲(chǔ)器分別為2764和6264，I/O接口采用8155。
綜上所述，本發(fā)明所提出的制譜儀能夠?qū)⒂蜆又械拇判院头谴判阅チＨ坎杉?，而且利用真空設(shè)備和自動(dòng)控制系統(tǒng)使得整個(gè)操作過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因此大大提高了用同一油樣所制得的各次譜片的重復(fù)性，并且使液壓油、燃油系統(tǒng)亦能通過油樣分析進(jìn)行運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)；封閉式的結(jié)構(gòu)既能使有毒的清洗液不會(huì)揮發(fā)到空氣中，還可以將儲(chǔ)液箱中收集的廢液進(jìn)行集中處理，因此解決了環(huán)境污染問題。所以，本發(fā)明與以往的各類鐵譜儀相比有了較大的進(jìn)步，給鐵譜技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了條件。
權(quán)利要求
1.一種油樣磨粒制譜儀，包括電機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)、環(huán)形磁鐵、制譜基片等，其特征在于將制譜基片(1)與襯片(2)一起通過夾具平置于轉(zhuǎn)臺(tái)(4)上，轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)部放置的環(huán)形磁鐵(6)至少為兩個(gè)、同心反極安裝，襯片上開有至少一圈小孔(3)、位于磁鐵與轉(zhuǎn)臺(tái)之間的空隙處，轉(zhuǎn)臺(tái)下部有泄油孔(5)；制譜基片采用濾膜制作。
2.如權(quán)利要求1所述的油樣磨粒制譜儀，其特征在于將轉(zhuǎn)臺(tái)、制譜基片與襯片、環(huán)形磁鐵等封閉安裝在一個(gè)殼體(8)內(nèi)，電機(jī)(7)安裝在殼體外部，殼體下方有儲(chǔ)液箱(10)，儲(chǔ)液箱與真空泵(14)相連，并有管路分別與殼體、油樣瓶(11)、清洗液瓶(13)相連且管路上有閥門(15)，油樣瓶、清洗液瓶還分別通過管路與殼體相連，轉(zhuǎn)臺(tái)下部的泄油孔與儲(chǔ)液箱相通，殼體與儲(chǔ)液箱之間亦有泄油管相通。
3.如權(quán)利要求1或2所述的油樣磨粒制譜儀，其特征在于設(shè)置了自動(dòng)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)為溫控系統(tǒng)、鍵盤接中央處理器CPU的輸入端；RST接復(fù)位按鈕；CPU的高位地址線接譯碼器的輸入端，譯碼器的輸出分別選通存儲(chǔ)器ROM、RAM以及兩個(gè)I/O接口，低位地址線分別與存儲(chǔ)器ROM、RAM以及兩個(gè)I/O接口相連，進(jìn)行片內(nèi)尋址；CPU的數(shù)據(jù)線分別接存儲(chǔ)器ROM、RAM以及兩個(gè)I/O接口的數(shù)據(jù)線；兩個(gè)I/O接口的輸出分別連接指示燈、數(shù)碼管和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器。
4.如權(quán)利要求3所述的油樣磨粒制譜儀，其特征在于控制系統(tǒng)的軟件流程為開機(jī)后首先進(jìn)行溫控選擇——“是”則進(jìn)入自動(dòng)加熱程序，當(dāng)油樣加熱到預(yù)定溫度時(shí)進(jìn)行基片種類選擇，確定后進(jìn)入自動(dòng)操作程序，完成加樣、沖洗、干燥等流程后重新回到開機(jī)狀態(tài)；“否”則繼續(xù)進(jìn)行自動(dòng)選擇——“是”則進(jìn)行基片種類選擇，確定后進(jìn)入自動(dòng)操作程序，完成加樣、沖洗、干燥等流程后重新回到開機(jī)狀態(tài)；“否”則進(jìn)入手動(dòng)操作程序，進(jìn)行轉(zhuǎn)速、時(shí)間等參數(shù)的設(shè)置和操作類型的選擇，待確定后完成所選定的流程，然后重新回到開機(jī)狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及對(duì)懸浮在油樣中的微小顆粒進(jìn)行采集的儀器。它以旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀為基礎(chǔ),將制譜基片1與襯片2一起置于轉(zhuǎn)臺(tái)4上,襯片上開有小孔3,基片采用濾膜制作,從而將油樣中的磁性和非磁性磨粒全部采集;再將它們做成封閉式結(jié)構(gòu),并通過真空系統(tǒng)和控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制譜過程的自動(dòng)化,可以大大提高采用同一油樣多次制譜的重復(fù)性,并且使液壓油、燃油系統(tǒng)亦能進(jìn)行油樣分析,同時(shí)解決了制譜過程的環(huán)境污染問題。
文檔編號(hào)G01N15/02GK1257999SQ98111620
公開日2000年6月28日 申請(qǐng)日期1998年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月18日
發(fā)明者左洪福, 干敏梁, 吳惠祥, 邱根良, 江涌 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)