分析式铁谱仪与旋转式铁谱仪的对比研究

　　分析式铁谱仪是铁谱技术诞生以来,最先出现的一种铁谱仪,其对铁谱分析技术的发展发挥了重要的作用。但随着铁谱分析技术的发展,分析式铁谱仪的 缺点逐渐表现出来,而旋转式铁谱仪(本文均指KTP-1型旋转式铁谱仪而言)就是在克服了分析式铁谱仪不足的基础上研制而成的一种铁谱分析仪器。本文的目 的就是将分析式铁谱仪与旋转式铁谱仪的性能特点进行了对比分析。

　　1　理论上磨屑的沉积机理对比

　　分析式铁谱仪与旋转式铁谱仪均是利用高梯度的强磁场,在油样流动过程中将润滑油中的铁磁性磨屑与油液分离,并使其按一定规律沉积在置于磁场上方的玻璃基片上形成谱片。

　　对于分析式铁谱仪而言,由于玻璃基片有一个自上而下的倾斜角度,制谱时油样在自身重力沿谱片U型槽方向分力的作用下自上而下流动,在流动过程中 悬浮在油样中的磨屑在磁场力、油液的阻力、浮力及磨屑本身重力等的共同作用下,不同尺寸的磨屑沉积在谱片的不同位置上,理论上磨屑的沉积位置由以下的式子 决定[1]。(z为与谱片表面处置方向的坐标)。

　　式中: D-磨屑的直径;

　　ρp-磨屑的密度;

　　ρf-油样的密度;

　　g-重力加速度;

　　u-油样沿谱片表面的流动速度;

　　β-玻璃基片与垂直轴线的夹角;

　　z0-磨屑在油样中的高度;

　　H-测算点的磁场强度;

　　B-测算点处铁磁性磨屑内部的磁磁感应强度。

　　对于旋转式铁谱仪而言,制谱时油液在谱片旋转产生的离心力作用下,不断地向谱片的径向方向甩去,油液中的磨屑也几乎和油液同时向径向方向运动; 在磨屑向谱片径向运动的同时,磨屑还受到磁场力、重力等的共同作用不断地向谱片的表面沉积,不同尺寸的磨屑沉积在谱片的不同径向位置上,理论上磨屑的沉积 位置由以下式子[2]决定。

 (2)

　　式中:

　　B-测算点处铁磁性磨屑内部的磁磁感应强度,其在r, z轴方向的分量分别是: Br, Bz;

　　χm-铁磁性磨屑的磁化率;

　　μ-铁磁性磨屑的磁导率;

　　ω-旋转式铁谱仪的制谱转速;

　　D-磨屑的直径;

　　ρp-磨屑的密度;

　　ρl-油样的密度;

　　r-谱片内圈的半径;

　　η-油样的动力粘度;

　　δ-谱片内圈油膜的高度(厚度);

　　zp-磨屑在油样中的高度。

　　由以上两种铁谱仪制谱时,磨屑在谱片上沉积位置的理论表达式可以看出,理论上两种铁谱仪均可在磁场力等的作用下由大到小依次沉积在谱片上。但由于两种铁谱仪磁场形成磁力线的方向与油液的流动方向之间的关系不同,使得制谱时磨屑在谱片上的实际沉积规律明显不同。