摘 要

磨损和润滑不良是导致机械设备损坏或发生故障的主要原因,在机械设备中,相接触的部件的相对运动,都会发生磨损，而通过检测油液的物理性质和化学性质可以来判断在用油液设备的工况，因此油液的监测就显得极为重要，国内外越来越多新的油液检测设备也被推上市场，油液监测设备的小型化、智能化成为了其发展的新趋势。利用传感器、油泵、计算机等器材，设计了一款在线油液监测设备，该设备可对油液粘度、密度、温度、介电常数、水分、颗粒度进行在线监测，该设备重量轻、占地空间小，可移动、操作简单、维修方便。

关键词：油液监测；机械设计

Abstract

Wear and lubrication is the main cause of equipment damage or malfunction, mechanical equipment. The relative movement of contact parts, are prone to wear, and by testing the physical properties and chemical properties of the oil in the oil liquid can judge the working conditions of the equipment, so the monitoring of oil is extremely important, more and more domestic and foreign new oil detection equipment is on the market, miniaturization, intelligent oil monitoring equipment has become a new trend of its development. The use of sensors, pumps, computer equipment, design an online oil monitoring equipment, this equipment can be used for the on-line monitoring of oil viscosity, density, temperature, dielectric constant, moisture content, particle size, the light weight, small space occupation, can move, simple operation and convenient maintenance.

Keywords: Oil Monitoring ；mechanical design.

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1课题的背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

第2章 被监测油液及其质量指标 3

2.1润滑剂的分类 3

2.2润滑油性能指标 3

第3章 传感器介绍 5

3.1粘度、温度、密度、介电常数四合一传感器 5

3.2含水率传感器 6

3.3颗粒度传感器 7

第4章 建立三维模型 9

4.1油泵模型 9

4.2加热棒模型 10

4.3传感器油槽模型 10

4.4设备外部总体模型 11

4.5内部总体结构 14

第5章 监测油液的其他方式 15

5.1油液性能分析 15

5.2油液监测与诊断技术 15

5.3光谱技术及仪器 19

第6章 总结 21

致 谢 22

参考文献 23

第1章 绪论

1.1课题的背景及意义

磨损和润滑不良是导致机械设备损坏或发生故障的主要原因,在机械设备中,相接触的部件的相对运动,都会发生磨损。其中,润滑油污染是一个重要因素^[1] 。如果继续使用变质的油，就会导致发生严重故障; 反之，如果在油没有变质的情况下而换新油，就会导致资源浪费。为了避免上述问题，就有必要实时地监测油品的使用状况，通过一定的监测数据来衡量油的变质程度，确定合理的换油时机。因此，设计油液在线监控系统，随时掌握油品动态变化，防止作业机械因油品质量不达标而发生故障是本课题的目的所在。

设计油液在线监控系统时刻掌握油品质量变化，当油液受到污染、氧化等原因导致油液变质时直接提醒值班人员以及时更换油液，从根本上解决了由于油品质量下降导致的机械设备损坏或故障，实现了减轻人员工作量、降低事故发生可能以及避免资源的浪费的三重效益。

油液监测技术就是通过分析被监测设备的在用润滑油的性能变化和油中磨损颗粒的情况,获得机械设备润滑和磨损颗粒信息,从而获得机械设备的运行工况和对其故障进行预测,并确定故障原因部位的技术。

1.2国内外研究现状

油液监测技术在国外已经广泛应用。在国内,也越来越受到人们的重视。目前，油液监测技术在汽车、港口、石化、冶金、制气、化工、石油开采、运输、水泥、电力等行业的大型压力机、大型减速箱、高精度伺服液压系统、大型燃气透平机、大型水轮机组等关键设备的润滑磨损状态分析中发挥着重要作用。在一些大型的公司，正逐步把油液监侧提高到了振动监测同等高度的位置。一方面,积极筹建自己的油液检测实验室，首先在硬件设施上提升，如购买先进的光谱仪、铁谱仪；另一方面，加大力度培养油液监测方面的专业技术人员，如定期的邀请油液监测专家对企业的设备维护人员进行系统的知识培训。此外，伴随着当今计算机、网络、通信技术的迅速发展，传统的离线检测模式正在向在线监测的方向发展。在油液监测领域，广州机械科学研究院和西安交通大学合作研制的油液在线监测系统已经成功的应用在了某军舰上，在国内的同类研究中，处于领先的地位^[2]。

外目前采用的磨损检测技术大致包括：光谱型、光学型、导电型、微孔阻尼型等，其中大多数为离线检测形式，存在反应慢、周期长、时效性差等缺点。而现代装备功能、结构日趋复杂，发展在线磨粒监测技术，可实现大量取样、实时监测等功能，已成为现代装备状态监测与诊断领域的必然趋势。

理工大学高慧良利用油液中悬浮颗粒对光线的吸收，研究油液污染监测仪器。提出了基于双光路的油液监测结构并论证了其可行性^[3] 。在对油液中磨损颗粒的含量与油液污染度的关系以及油液污染度与通过油液的光通量的减弱进行分析的基础上，利用油液中悬浮颗粒对光线的散射的特性，对油液的污染度进行监测，选择光线在石英光纤低损耗传输区域和油液对光线最小吸收峰进行测量^[4] 。通过检测参考油液池的透射光强和测量油液池的透射光强，并把两者进行比值运算，以消除光源波动等对测量结果的影响。在微弱信号检测电路设计上，采用前置放大电路对PIN光电二极管输出的微弱电信号进行放大，随之采用滤波电路对放大后的信号进行低频滤波，再由二次放大可以得到油液污染度。

第2章 被监测油液及其质量指标

2.1润滑剂的分类

润滑剂可分为液体润滑剂、半固体润滑剂、固体润滑剂和气体润滑剂四大类。

（1）半固体润滑剂；例如润滑脂，它是用稠化剂和润滑油制成，是一种介乎液体和固体之间的润滑材料，在一定意义上兼有二者的优点。