分析式鐵譜儀是最先發(fā)明的、最基本和最具有鐵譜技術(shù)特點(diǎn)的鐵譜儀，它與鐵譜顯微鏡組成鐵譜分析系統(tǒng)。
一、分析式鐵譜儀工作原理
分析式鐵譜儀微量泵以很小的氣流量將空氣壓入密封的試管，試管內(nèi)盛有取自機(jī)械潤(rùn)滑系統(tǒng)的分析油樣，在壓縮空氣的作用下油樣被壓滴在以一定角度傾斜放置在高梯度強(qiáng)磁鐵上方的鐵譜基片上，在油樣受重力作用沿鐵譜基片自然流下的同時(shí)，其中所含機(jī)械磨損微粒在磁場(chǎng)作用下克服油的粘滯阻力，根據(jù)其自身粒度由大到小有序地沉積在鐵譜基片上，在油樣全部通過鐵譜基片之后以同樣方法將固定劑泵到鐵譜基片上，將磨粒予以固定制成鐵譜片。利用鐵譜顯微鏡觀測(cè)鐵譜片上的磨粒，就可以得到有關(guān)其形態(tài)、大小、成份及粒度分布分析結(jié)果。利用光密度測(cè)量原理，可以得到分別表征大磨粒和小磨粒濃度的大磨粒覆蓋面積百分比和小磨粒覆蓋面積百分比值，這些結(jié)果傳遞出機(jī)械摩擦副磨損狀態(tài)的重要信息，成為進(jìn)行摩擦學(xué)研究、機(jī)械磨損狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的依據(jù)。
所謂磨粒在鐵譜基片上的沉積規(guī)律是指磨粒在鐵譜片上的沉積位置與磁場(chǎng)、油樣、油樣流速、鐵譜片尺寸、鐵譜片傾角等諸因素，尤其是與磨粒自身粒度間的函數(shù)關(guān)系，當(dāng)鐵譜儀的技術(shù)參數(shù)一經(jīng)確定之后，磨粒沉積位置與其自身粒度的對(duì)應(yīng)關(guān)系是最重要的問題，因?yàn)檫@正是鐵譜技術(shù)與其他磁性分離技術(shù)不同之所在，為了定量的解析這些關(guān)系，有必要對(duì)油樣中磨粒在磁場(chǎng)中沉積這個(gè)物理過程的條件做如下理想假設(shè)：
(1) 油樣是牛頓流體，其中的微粒可近似簡(jiǎn)化為球形，且濃度較低均勻地懸浮在油樣液體中
(2) 屬于鐵磁質(zhì)的鐵系金屬磨粒在磁場(chǎng)的作用下達(dá)到磁化飽和。包括鐵磁質(zhì)、順磁質(zhì)、抗磁質(zhì)在內(nèi)的所有鐵系、有色金屬和其他污染顆粒，其所受的磁場(chǎng)作用力可以用該物質(zhì)體磁化率K，利用公式加以計(jì)算。
(1) 微量泵以均勻速度輸送壓縮空氣，油液在鐵譜基片上以很低的速度勻速流動(dòng)，在包括滴入點(diǎn)在內(nèi)的基片全長(zhǎng)上油流是穩(wěn)定的一維層流狀態(tài)，微量泵的脈沖充氣和油液的間斷滴落不會(huì)引起紊流現(xiàn)象。
(2) 布朗力對(duì)磨粒的作用忽略不計(jì)，只考慮磨粒的宏觀動(dòng)力學(xué)問題，將鐵譜基片及其上的油膜之縱切面、橫截面放大如上圖所示，由于油樣與鐵譜基片上的U形不浸潤(rùn)帶的粘滯性在X方向上存在著流速的梯度，在此，簡(jiǎn)化為只考慮Y方向中軸附近的區(qū)域，即圖中的A區(qū)。因?yàn)橛蜆优c鐵譜基片表面存在粘滯，油膜沿Z方向中各層的流速分布遵循二次函數(shù)規(guī)律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式如圖所示：
懸浮在油樣中的磨粒其上、下兩點(diǎn)處在不同速度的油層，受上高、下低油速的拖動(dòng)，發(fā)生如圖中所示方向的旋轉(zhuǎn)，這種旋轉(zhuǎn)使其損耗一部分動(dòng)能，因而其速度稍低于油流的速度，并產(chǎn)生一上升力F1然而由于磨粒的粒度都在微米級(jí)而且鐵譜基片的長(zhǎng)度也較短，這種機(jī)理的累積效應(yīng)不大可予以忽略，這樣油樣中處在不同高度的磨粒沿油流方向Y的速度Vy可以用相同的表達(dá)式，即：
由此式可以得出以下有關(guān)磨粒在鐵譜片上沉積規(guī)律的分析結(jié)果：
1、 磨粒在鐵譜片上的沉積位置是由諸多因素決定的。其中既有油樣的磨粒本身的性質(zhì)、如粘度、密度也有鐵譜儀的技術(shù)參數(shù)，如磁場(chǎng)、流速、傾角等，為了獲得理想的磨粒沉積狀態(tài)，制取合格的鐵譜片，需要針對(duì)不同的油樣和磨粒分布調(diào)整鐵譜儀的操作參數(shù)。
2、 當(dāng)其他因素不變時(shí)，磨粒在鐵譜片上的沉積位置與磨粒自身直徑的平方成反比，也就是說(shuō)大磨粒首先沉積，小磨粒隨后沉積，從而實(shí)現(xiàn)了由大到小的有序排列。
鐵譜儀的磁通密度越大梯度越高，磨粒材料的體磁化率值越大，磨粒越容易沉積。
本文摘自楊其明著《磨粒分析―磨粒圖譜與鐵譜技術(shù)》一書部分章節(jié)，版權(quán)歸原作者所有，出于傳遞更多信息和學(xué)習(xí)之目的，并不意味亞泰光電贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容真實(shí)性，本文內(nèi)容僅供參考。本文首發(fā)亞泰光電官網(wǎng)，由深圳市亞泰光電技術(shù)有限公司編輯整理，亞泰光電，國(guó)內(nèi)知名工業(yè)內(nèi)窺鏡和油品分析儀研發(fā)、生產(chǎn)廠家，致力于為客戶提供針對(duì)性、專業(yè)化、系統(tǒng)性的設(shè)備診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品解決方案，歡迎您的咨詢與洽談。0755-86656390)
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