一种基于电信号的摩擦副磨损状态监测方法

1.本发明涉及磨损监测领域，尤其涉及一种基于电信号的摩擦副磨损状态监测方法。


背景技术：

2.摩擦现象普遍存在于生产实践和日常生活中，摩擦磨损不仅是造成能源浪费，也是造成机械设备故障的主要原因。大多数的零部件都被各种磨损形式损坏。据估计，有近三分之一的能源以各种形式消耗在摩擦上。并且，摩擦导致的磨损是机械设备失效的主要原因，绝大部分的零部件是由于各种形式的磨损而损坏的。实践证明，良好的磨合能够有效地改善摩擦副表面品质、润滑性能和密合性能等，从而使摩擦副的正常工作寿命提高1～2倍。因此，研究摩擦副的磨损过程，对改善摩擦副的力学性能，延长机器使用寿命具有重要意义。
3.摩擦副磨损状态通常借助摩擦副磨损过程中产生的摩擦学特征信息来实现。对于连续运行的机械设备，可以利用摩擦学系统的特征信息，如表面形貌、磨损率、摩擦系数和磨粒等分析摩擦副的磨损过程。然而在机器运行过程中，摩擦副表面形貌、磨损率及摩擦系数等难以实时获取，而油液分析，如磨粒检测多用于机械设备的定期离线监测。因此，有待发明一种新的摩擦副磨损状态监测方法。


技术实现要素：

4.本发明提供一种基于电信号的摩擦副磨损状态监测方法，解决了现有磨损状态监测方法无法准确做到实时监测的问题。
5.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
6.一种基于电信号的摩擦副磨损状态监测方法，包括如下步骤：
7.s1、将静电高阻计两端导线连接摩擦副，信号采集系统采集摩擦副磨损产生的电流信号；
8.s2、将单位时间内磨损产生的电流信号进行取均值处理，得到处理后电流信号，将所有时间产生的处理后电流信号整合，得到处理后电流随时间变化曲线图；
9.s3、根据处理后电流随时间变化曲线图中电流曲线变化特征，实现对摩擦副磨损状态监测。
10.优选地，s1中，所述静电高阻计测得电流信号测量范围为20μa～2ma，所述静电高阻计的分辨率100pa～100na。
11.优选地，s1中，所述静电高阻计两端导线连接摩擦副前，将摩擦副分别接地，排除静电干扰。
12.优选地，s1中，所述信号采集系统每间隔1min采集一次电流信号，采样频率512hz。
13.优选地，s3中，根据摩擦电流曲线变化特征实现摩擦副磨损状态监测；摩擦电流急剧增加时，摩擦副处于初始磨损阶段；摩擦电流缓慢下降时，摩擦副处于磨合磨损阶段；摩
擦电流平稳波动时，摩擦副处于稳定磨损阶段。
14.本发明的有益效果在于：本发明利用电信号对摩擦副磨损状态进行监测，相较以往油样和磨粒监测多用于机械设备的定期离线监测。电信号不仅可以准确地实时监测，同时具有信号容易获取，测量设备成本低和测取信号灵敏度高的优点。
附图说明
15.为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明摩擦副磨损状态监测方法流程图。
17.图2为本发明实施例中摩擦副磨损状态监测装置结构图。
18.图3为本发明实施例一中无油润滑条件下摩擦副磨损试验电流图。
19.图4为本发明实施例二中有油润滑条件下摩擦副磨损试验电流图。
20.附图标号说明：
21.1、下试样；2、上试样；3、加载装置；4、静电高阻计；5、驱动电机；6、绝缘垫片。
具体实施方式
22.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
25.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
26.实施例一
27.一种基于电信号的摩擦副磨损状态监测方法，本实施例在摩擦副磨损装置实现，装置如图2所示，包括上试样2和下试样1，所述上试样2位于下试样1正上方，所述下试样1设置于下试样底座上，所述下试样1与驱动电机5连接，所述上试样2设置于上试样底座下方，所述上试样底座上方设置有加载装置3，所述上试样2和下试样1分别与静电高阻计4相连。所述磨损装置与上试样底座之间设置有绝缘垫片6，所述下试样底座与磨损装置之间设置有绝缘垫片6。
28.驱动电机5带动下试样1进行摩擦试验，绝缘垫片6置于磨损装置与上试样底座之间和下试样底座与磨损装置之间两处，静电高阻计4的导线一端连接上试样2，另一端连接下试样1。其中，本试验中采用球-盘摩擦副作为配副。盘试样为下试样1，φ16mm，表面粗糙度ra＝0.73μm，材质为铸铁，硬度350hv；球试样作为上试样2，φ6mm，原始表面粗糙度ra＝0.125μm，材质为gcr15，硬度750hv；。
29.一种基于电信号的摩擦副磨损状态监测方法，本实施例以无油润滑球-盘磨损试验为例。在具体实施中，如图1所示，详细步骤如下：
30.步骤1、球试样用专用夹具固定不动，盘试样由电机带动做往复运动，运动行程5mm，电机转速400r/min，球-盘试样相对运动的平均线速度为0.067m/s；
31.步骤2、在无油润滑条件下，加载装置的载荷通过球试样施加在盘试样上，施加的正压力为20n，试验时间为60min。加载装置3位于球试样2的上方；
32.步骤3、对摩擦副分别进行接地排除静电干扰，并将静电高阻计两端导线连接摩擦副，应用labview数据采集装置采集静电高阻计测取摩擦副磨损产生的电流信号，每间隔1min采集一次电流信号，采样频率512hz，并将采集的电流信号输入计算机储存；
33.步骤4、对每间隔1min采集一次电流信号取平均值，得到取平均值的电流信号随时间变化曲线；
34.步骤5、如图3所示，根据电流曲线变化特征，监测摩擦副磨损状态。
35.实施例二：
36.本实施例以有油润滑球-盘磨损试验为例。基于实施例一所述装置实现，在具体实施中，详细步骤如下：
37.步骤1、球试样用专用夹具固定不动，盘试样由电机带动做往复运动，运动行程5mm，电机转速400r/min，球-盘试样相对运动的平均线速度为0.067m/s；
38.步骤2、在有油润滑条件下，在油润滑试验中，润滑采用cd40润滑油，密度为0.8957g/cm3，40℃粘度为139.6cst，100℃粘度为12.5cst。加载装置的载荷通过球试样施加在盘试样上，施加的正压力为100n，试验时间为60min。加载装置3位于球试样2的上方；
39.步骤3、对摩擦副分别进行接地排除静电干扰，并将静电高阻计两端导线连接摩擦副，应用labview数据采集装置采集静电高阻计测取摩擦副磨损产生的电流信号，每间隔1min采集一次电流信号，采样频率512hz，并将采集的电流信号输入计算机储存；
40.步骤4、对每间隔1min采集一次电流信号取平均值，得到取平均值的电流信号随时间变化曲线；
41.步骤5、如图4所示，根据电流曲线变化特征，监测摩擦副磨损状态。
42.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其
发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。