为探究齿轮的磨损过程,以一对直齿圆柱齿轮为研究对象进行齿轮运转试验。在齿轮运转过程中,每2h或4h对齿面进行粗糙度检测并做好记录,每隔1h或2h停机,从齿轮箱中抽取油液,采用油液颗粒分析仪对其磨粒分析,利用LNF-Q210油液分析仪特有的磨粒自动分类功能分析记录切削磨粒、接触滑移磨粒、疲劳磨粒和总磨粒的浓度。试验结束后,对数据进行了处理,结果显示磨粒浓度和粗糙度在不同运转阶段呈现一定的变化趋势。对其进行分析,结论齿轮运转初期滑移磨粒浓度上升较快,且粗糙度值随齿面磨合而逐渐减小;正常磨损阶段,齿面状态比较稳定,粗糙度值整体变化不大,切削和疲劳磨粒比较平稳,滑移磨粒增加相对较快;齿轮磨损后期,齿面疲劳剥落而快速恶化,粗糙度值快速变大,疲劳磨粒和切削磨粒浓度急剧上升。

对发生液压阀卡滞的双离合变速箱油液进行磨粒分析,利用铁谱分析仪收集分析油液中磨粒特征,发现铁谱片收集的磨粒尺寸较小,对非铁磁性磨粒的收集能力较弱。为了实现对油液中大粒径磨粒和非铁磁性磨粒的分析,提出一种油液磨粒的综合检测方法。该方法首先利用激光粒度分析方法得到磨粒粒径分布图,从而判断油液中是否存在异常粒径颗粒,再通过滤膜谱片技术收集大粒径磨粒,并通过光学显微镜初步判断颗粒的磨损类型和种类,最后通过X射线荧光光谱分析和扫描电镜-能谱分析方法确定磨粒的具体元素成分,确定磨粒的种类。实例分析结果表明,该方法可有效判断双离合变速箱油液中引起液压阀卡滞的异常粒径磨粒的来源、零部件的磨损类型和磨损程度,也能确定磨粒的物质成分,为变速箱故障预防和产品改进提出了新方法。

航空轴承作为典型的摩擦学系统,在高速、高载、高温工况下的磨损失效是其故障预警的重要内容。磨粒作为轴承磨损过程的产物,可以实时反映磨损状态的演变过程,故已经成为滑油监测的重要指标。围绕航空轴承试验中磨粒信息提取方法及其在磨损故障中的预警方法开展研究,通过多参数相关性分析方法获得约减后的参数集,进而通过参数拟合回归及正态分布的验证,建立了基于3σ的磨损故障异常预警判据,最后结合航空轴承疲劳试验的过程数据验证了此方法的有效性。研究工作为航空轴承的磨粒监测方法及磨损故障预警提供了参考。

为探究大型齿轮传动在循环交变载荷作用下的磨损特征与机制,降低齿轮传动系统受非稳定载荷工况影响的故障率,对不同载荷下齿轮磨损特征与运行状态进行分析。从齿轮磨损量、齿面磨损形貌分析、油液分析、磨粒分析4个方面进行磨损机制研究。利用力闭合与弹簧振子系统装置,施加恒定载荷和交变载荷;利用颗粒计数器、分析式铁谱仪和扫描电子显微镜观测油样磨粒和齿轮齿面损伤形貌,以揭示不同载荷的齿轮磨损演化机制。结果表明:不同位置齿面的磨损程度和磨损机制不同,分度圆处磨损较轻,多为接触疲劳磨损;齿顶和齿根处磨损较严重,多为磨粒磨损和黏着磨损,其中齿根处磨损最严重;交变载荷作用下,齿面受到的冲击和振动比恒定载荷作用下更严重,齿面材料发生塑性流动和大面积剥落。

为解决磁滤谱仪的磁铁安装和滤膜放置等问题,对磁滤谱仪进行磁场分析。首先采用ANSYS workbench模块,通过变换2个磁铁块的相对位置和磁极方向,分析沉积面磁感应强度的大小。结果表明：在沉积面上磁铁相互吸引的状态比磁铁相互排斥的状态的磁感应强度要大,2个平行磁铁块距离越近,则在沉积面形成的磁场越强,并且磁场方向与沉积面是平行的。然后采用ANSYS（APDL）模块,在workbench分析的基础上,通过对2个磁铁块的磁感应强度和磁场强度模拟发现,在两者中心位置有磁感应盲区;通过映射路径的方法发现,在磁铁块上方2 mm的平面处出现了磁感应强度最大值,滤膜放置在此位置效果最佳。