[实用新型]磨损寿命实时预测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种磨损寿命实时预测装置，能够在线预测机械产品磨损失效时间，帮助设计人员及早预测故障，为产品全周期寿命设计提供有效方法和手段，属于机械可靠性设计分析技术领域。 

背景技术

据统计，在军用装备中，零部件损坏的表现形式最为突出的是磨损。据美军方调研，在伊拉克战争中使用的大部分美军装备先后出现严重磨损，美军曾要求拨款90亿美元，以修复这些严重损坏的武器。对我国某重型战斗机的发动机故障统计表明，17次事故中有88％是由摩擦学问题引起的，造成空中停车、发动机毁损、转子断轴、甚至机毁人亡的严重后果；目前定型的部分中程巡航弹发动机，由于摩擦学问题，实际考核寿命只有设计寿命的1/5～1/3，且寿命分布严重离散。 

摩擦学的可靠性问题已经成为部分重大型号和国防装备的技术瓶颈，现有重大型号也都在寻求可起替代作用的预备方案，以提高系统的可靠性，因此，摩擦学的可靠性问题已经成为不折不扣的关键技术问题。摩擦学研究的重点在于节约资源、延长机械设备的使用寿命，从而提高产品的可靠性。但是，延长的寿命是有限的，对于机械产品来说，特别是大型武器装备，都须面临着维修；那么，“如何从可靠性角度去提高产品抗磨损的可靠性”、“如何去预计产品的抗磨损寿命”、“预计寿命值的可信度是多少”、“什么时候应该对装备进行维修”等这一系列问题依然存在。为解决这些问题，我们急需一套技术能较准确地预测其可靠寿命。 

磨损实时寿命预测问题的关键是磨损量的在线监测，目前磨损量测量的方法包括：称重法、测量磨损斑直径法、磨损深度测量等。称重法是使用最广泛的磨损量测量方法，精度主要取决于测量的仪器，除此之外，气候条件、外部环境的影响，以及试验测量过程中试件的氧化等随机因素都会对测量精度产生影响。更为关键的是称重法需要中断试验，再次进行试验时，试件的固定位置等都会对试验的连续性产生影响。因此，实时在线测量尤为重要，本实用新型提供了一套磨损寿命实时预测装置，能够检测磨损量。 

发明内容

为了解决磨损量在线测量难、精度不准、寿命预测难的问题，本实用新型构建一种磨损寿命实时预测装置，能够在线监测磨损量，帮助设计人员及早预测故障，本发明的磨损寿命实时预测装置包括：实时监测系统和计算机，其中实时监测系统包括扫描电镜、磨损试验机和轮廓分析仪。 

本实用新型发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种磨损寿命实时预测装置，包括：实时监测系统和计算机，其中实时监测系统由扫描电镜、磨损试验机和轮廓分析仪三部分组成，所述磨损试验机包括上下主轴、驱动系统、液压施力系统、摩擦副和电气控制箱，所述扫描电镜安装在磨损试验机机座上，靠近摩擦副，所述扫描电镜能够360度旋转，所述轮廓分析仪安装在扫描电镜的右侧，固定在所述磨损试验机机座上，扫描电镜扫描得到的三维形貌传送到轮廓分析仪，轮廓分析仪对所述三维形貌提取轮廓信息后通过电缆将提取后的信息传送至电气控制箱，电气控制箱通过串口电缆与计算机连接。根据扫描电子显微镜的原理制作扫描镜头，安装在磨损试验机上，设定试验检测时间，试验停止，无需取下试件，即可用扫描镜头扫描试件的三维表面形貌；借助轮廓分析仪，可以快速准确的提取轮廓信息，计算机自动对三维形貌进行特征提取，计算磨损量，达到在线实时预测的目的。 

本实用新型发明的有益效果是，可以在线实时预测磨损寿命，起到预警作用。采用扫描电镜实时扫描摩擦副的表面三维形貌，可以实时在线测量磨损量，从而有效的预测磨损失效时间，手段直接方便，预测精度准确。 

附图说明

图1：本实用新型的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的说明。 

图1为本实用新型结构示意图，磨损寿命实时预测装置包括实时监测系统1和计算机7。实时监测系统由扫描电镜3、磨损试验机2、轮廓分析仪4组成。磨损试验机主要由上下主轴、驱动系统、液压施力系统、摩擦副、电气控制箱5等部分组成。扫描电镜安装在磨损试验机机座1上，靠近摩擦副，扫描电镜可以360度旋转，简便清晰的获取摩擦副的三维形貌，扫描后的三维形貌输入到轮廓分析仪4中，轮廓分析仪4安装在扫描电镜的右侧，固定在磨损试验机机座上，轮廓分析仪可以快速准确的提取轮廓信息，后将其传送至电气控制箱。电气控制箱完成信号的采集、变换、传输任务，通过串口电缆6与计算机测控系统连接。扫描电镜和轮廓分析仪采用塑料壳隔离，防止实验过程中溅油造成的误差。