铁谱仪的结构与工作原理

铁谱仪的结构与工作原理
目前，国内外已开发出的铁谱仪种类很多，人们也从不同角度提出了不同的分类方法。

由于磁铁装置是铁谱仪的核心部件，若按磁铁的工作原理来分，可分为永磁式铁谱仪和电磁式铁谱仪。

根据机器状态监测方式来分，又可分为离线铁谱仪和在线铁谱仪。

若按实现铁谱定量与定性分析功能需要来分，又可分为分析式铁谱仪、直读式铁谱仪、双联式铁谱仪等，上述三种铁谱仪都属于离线铁谱仪。

此外，若根据铁谱片的制作原理不同分类，又可分为旋转式铁谱仪和固定式铁谱仪。

具体分类如下：
下面介绍几种常用的铁谱仪的结构与工作原理。

分析式铁谱仪是最早开发出来的铁谱仪，它包含了铁谱技术的全部基本原理。

分析式铁谱仪的用途是用来分离机器润滑油样中的磨粒，并能使磨粒依照尺寸大小有序地沉积在一显微镜玻璃基片上，从而制成铁谱片，然后利用铁谱显微镜等观测和分析仪器，实现对磨粒的定性、定量铁谱分析。

分析式铁谱仪的结构与工作原理简图如图1所示。

它将从润滑系统中取得的分析油样经稀释处理后取样到玻璃管中，经微量泵将分析油样输送到安放在磁场装置上方的玻璃基片的上端，玻璃基片的安装与水平面成一定倾斜角，以便在沿油流方向形成一逐步增强的高强度磁场，同时又便于油液沿倾斜的基片向下流动，从玻璃基片下端经导流管排入废油杯中。

分析油样中的可磁化金属磨粒在流经高梯度强磁场时，在高梯度磁力、液体黏性阻力和重力联合作用下，按磨粒尺寸大小有序地沉积在玻璃基片上，并沿垂直于油样流动方向形成链状排列。

在分析油样从基片上流过之后，经用四氯乙烯溶液洗涤基片，清除残余油液，使磨粒固定在基片上便制成了可供观察和检测的铁谱片。

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上图为铁谱片的磨粒尺寸分布。

用于沉积磨粒的玻璃基片又称铁谱基片，在它的表面上制成有U形栅栏，用于引导油液沿基片中心流向下端的出口端到废油杯。

由于铁谱片需要在光密度计上测量磨粒的百分覆盖面积以估计出磨粒的分布密度，并在光学显微镜和扫描电镜下观察与分析磨粒的形态、大小、数量和成分，故对玻璃基片的纯度、均匀度及表面清洁度等都有一定要求，通常铁谱基片应经特殊处理。

分析式铁谱仪的磁铁装置是铁谱仪的核心元件，其构造如图 3所示。

它是由磁铁副、两磁极和磁座板(磁轭)共五块磁材料拼装成U形的一个永久磁铁装置。

由于该磁铁装置设计独特，又采用特殊的磁性材料，产生的磁场是一个高强度和高梯度的发散强磁场。

两磁极间约有lmm的气隙，用铝板隔开，磁铁装置气隙中央的磁感应强度可达，在垂直方向上的磁感应梯度可达0. 4～mm。

在这样的磁场作用下，当分析油样流经位于磁场装置上方的玻璃基片时，油样中的磨粒在连续增高的磁场力的作用下被磁化并迅速在谱片上沉积。

由于玻璃基片是倾斜安装，故油样中的磨粒在进入磁场后，随着流动会受到一个逐渐增强的梯度磁场作用，使大尺寸磨粒首先在人口端沉积，最小尺寸颗粒通常在出口端附近位置上沉积，从而使磨粒能按照其尺寸大小有序地在铁谱片上沉积。

在磁场的作用下，由于磨粒之间的S极与N极相互吸引，从而使它们在垂直于油液流动方向排列成链状，而已经排列成链状的磨粒因受磁力线和磁场梯度等作用，与其上方继续沉积并排列成链状的磨粒将会相互排斥而分开，故磨粒链之间会保持一定的距离。