[发明专利]一种润滑油微粒分离装置的设计及制作方法

说明书

本发明公开了一种润滑油微粒分离装置的设计及制作方法，采用在压电基底上直接印刷对称的梯形叉指式电极，形成梯形叉指式宽频带声表面波换能器，在两对称的梯形叉指式电极中间采用激光刻蚀形成微流通道。由于声表面波（SAW）的干扰将产生声表面驻波（SSAW）场，所以当含微粒的润滑油浸入微流通道时，微粒会受到声辐射力作用，使微粒向声压节点移动，从而达到分离微粒的目的，且调节不同的声表面波（SAW）发射频率可分离出不同粒径的微粒。本发明可应用于动力系统润滑中微粒分离，可分离粒径10‑60μm的悬浮微粒，监测动力系统中润滑油微粒对机械的运动副磨损状况，同时，分离后的机油可重复再利用。

技术领域

本发明属于机械故障诊断领域，具体涉及一种润滑油微粒分离技术。

背景技术

工程机械的发动机、传动系统和液压系统都使用润滑油，润滑油是机器设备的“血液”，起着密封、润滑、减磨、冷却、清洗、减震和防腐等重要作用。英国乔斯特摩擦学调查报告指出机械设备表面失效70％的原因是由磨损和腐蚀引起的，主要归因于油品污染和润滑不当；中国工程院2006年的咨询研究项目调查显示，消耗在摩擦、磨损和润滑方面的成本估计年均9500亿元，如果能正确运用摩擦学和润滑知识可节省3270亿元，可以很大程度降低设备故障，减少停机时间带来的损失^[1]。检测和研究润滑油中微粒的粒径与组份，可以推断机械部件的磨损程度和磨损类型(如粘着、疲劳、腐蚀等)，控制磨损速度，延长设备使用寿命，避免灾难性突发事故。

润滑油的品质检测和动态分析已成为机械设备诊断和健康评估的重要手段之一。机械正常运行过程中，磨屑微粒大小通常在1-10μm之间，大部分在2μm以下，只有极少数微粒大于15μm，且浓度很低。当过载或者速度过高出现非常规磨损时，微粒尺寸明显增大，可达到10-50μm，少数大于150μm^[2]。研究表明^[3]，无论是设备零部件运行磨损产生的微粒还是其他污染产生的微粒，均以尺寸在20-30μm的微粒对设备的影响最大，且运行时间越长，磨损微粒越大，低于1μm的微粒对磨损基本不产生影响，而大于100μm的微粒可以采用磁塞检查^[4]等方法收集并清除。因此，悬浮于润滑油中的粒径在1-60μm的固体微粒成为监测的焦点，这些悬浮在润滑油中的设备磨损微粒，携带大量有研究价值的信息，这些信息的采集与处理，可用于零部件磨损状况的判别、机器运转状况的评估和设备健康寿命的预测，推断故障可能发生的部位及原因，有效预防灾难性故障的发生^[2]。因此对润滑油进行持续的在线监测变得十分紧迫，润滑油检测的传统方法是在实验室采用一些方法来分析，如光谱分析法^[5]和铁谱分析法^[6]等。传统分析方法虽然可以提供设备零部件磨损的综合信息，检测结果具有一定的准确性，但因技术性太强、检测环境要求严格、设备费用高、测试时间长，易受不确定性因素的影响，即使是富有经验的工程分析人员，检测结果仍然相对离散。这种离线的实验室检测无法提供机器设备健康状况的实时信息，且实验室检测信息的滞后，加大了在役运行设备的事故风险。