一种金属摩擦磨损自修复过程中的实时监测方法与流程

本发明属于红外监测领域，具体地，涉及一种金属摩擦磨损自修复过程中的实时监测方法。

背景技术：

近年来，针对磨损表面自修复的检测技术有了很大进展，但这些技术大多需要设备多次停机检查；也有人利用扫描电子显微镜、能谱仪和纳米压痕仪等进行形貌，元素和微观力学性能的分析，方法复杂且同样需要机器停止生产。在线检测技术在自修复检测方面的发展为自修复检测提供了一种新的途径。大连海事大学等学者采用接触电阻法对摩擦表面进行润滑测试，但测试结果不具有定量分析能力也不能反映自修复进程；油液在线监测准确性较好，但也存在误差较大，不能直观表述自修复表面；震动噪声检测对外界环境影响比较敏感，目前技术还不成熟。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种金属摩擦磨损自修复过程中的实时监测方法，所采用的技术方案为，其检测步骤为。

1.运行参数确定。首先应用此装置以摩擦副初始温度值为基准每隔0.5度在恒温箱中进行一次标准温度标定，通过装置测量标准温度得到的信号值作为该温度的强度标准，进行多组测量画出温度-红外强度曲线，红外强度的采集时采用多次测量取平均值：

式中k为第n次测量的测试次数，P(i)为红外强度的测量值，E(s,n_j)为第n次的测量均值。

2.进行实际测量，红外传感器分别将反射来的光信号转换成为电信号，输入信号采集器。根据步骤1中的温度-红外强度曲线得到温度值，固定间隔时间进行多次测量得到自修复表面的温度-时间关系曲线。

3.选取自修复前的摩擦副温度与自修复发生时的温度作为基准，根据参考值和2中的曲线对修复效果进行对比做出判断，系统温度变化反应摩擦磨损自修复进程，分析曲线即可得到自修复发生时间以及修复效果好坏。判断结果可由测量值与自修复进行时的温度值进行对比进行判断，

其中D(s,j)为转换后的温度值，D(t)为自修复进行时的温度值，由曲线图分析获得，步骤见具体实施案例。

本发明通过红外传感器对自修复表面摩擦过程中热量的变化过程进行监测，通过信号处理和分析获得整个过程的自修复情况，其优点在于操作简单，不需要停机检查和表面接触测量，因为红外强度与温度的四次方成正比，该设备对温度检测非常敏感，只需要在使用前进行参数的确定校准即可对摩擦过程中的自修复状态进行监测，无需专业知识技能，在无人状态下实现较长时间的测量。

附图说明

图1本发明系统简化方框图。

图2 本发明装置简图。

图3 本发明红外探头原理图。

图4 本发明表面检测流程图。

图5 本发明温度-红外强度测量曲线图。

图6 本发明温度-时间曲线图。

图3 附图说明：1电源、2红外光源、3滤光片、4放大电路、5折射透镜、6整流电路、7凸透镜、8红外光电二极管。

具体实施方式

本发明针对检测表面自修复效果提出了一种新的检测方法，下面以环形滑块表面自修复为例，并结合附图对本发明做详细的介绍，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。具体方法如下。

1.红外光源采用IR12-21C型二极管，接收器采用P3207-08硒化铅光导传感器，测量头距离表面10cm左右。激光二极管由OPA2662构成的驱动电路驱动，由OPA602与三极管2N3906提供偏流电路，为激光二极管提供偏置电流。红外探头如图所示：1，2为独立红外光源，其中2为红外发光二极管。经摩擦表面反射的红外光经滤光片3，透镜5和聚光凸透镜7最终到达红外光电二极管8，该二极管将光限号转换为电信号，电流此时需经过整流电路6和信号放大电路4，最终得到稳定的探测信号。

2.绘制标准温度-红外强度曲线。因滑块表面温升较小，首先以25°C为基准每隔0.5°C在恒温箱中进行一次标准温度标定，最高温度定位40°C。通过红外采集设备标定标准温度的红外强度作为该温度的强度标准值，以此进行换算。输入计算机作为标准值进行温度换算，如图4所示。

3.在机器运行2.5h后将自修复添加剂分散入润滑油添加到摩擦副之间，进行表面温度测定，实验在200N和60m/min速度下运行,添加剂为纳米铜和羟基硅酸镁复合纳米粉体。

4.进行在线自修复检测。红外传感器分别将反射来的光信号转换成为电信号，输入信号采集器，计算所获得的多组红外强度数据的平均值，测量间隔0.1s，每组测5次：

式中P(i)为每次测量的红外强度值，E(s,n_j)为第j次的测量均值。

5.将测量平均值进行红外强度-温度转换，E(s,n_j)经计算机内温度-红外强度曲线转换为温度值D(s,j)，D(t)为自修复进行时的温度值，由曲线图分析获得，如图5中虚线所示。进行多次测量得到自修复表面的温度-时间关系曲线。研究发现自修复发生过程与单纯摩擦时温度有较大变化，自修复进程与摩擦磨损过程交替进行。

6.结果分析。i=D(s,j)/D(t)可从图6中看到，虚线表示自修复发生时的温度，监测状态曲线与自修复测量值的比值越靠近1说明自修复效果越好，曲线则为越快达到稳定值，修复效果越好曲线越接近最优值修复效果越好，从图中可以看出自修复发生在最初的前六个小时内，而不是一开始就发生。刚添加润滑油时温度下降是由于润滑油本身的冷却作用，而发生在12h和31h的摩擦磨损自修复过程时间逐次减小，说明自修复是一个循环过程，而逐渐减小说明性能恢复后自修复过程暂时停止，直到出现磨损后自修复再次进行，最终形成较厚的自修复膜。