分析式铁谱片定量分析取样方案研究

摘要

磨损使得机械零件表面材料不断损耗造成零件失效，这会导致机械设备出现故障。铁谱技术为机械设备运行状况的监测提供了一种有效的方法，对分析式铁谱片上沉积的磨粒进行观测是其主要手段，而磨粒和杂质共同沉积增大了观测图像的复杂性，使得无论是全谱扫描还是部分观测获得的磨粒沉积面积都会造成定量分析的不准确。铁谱片上约30000个不同的可获取图像的位置，仅分析某一个位置获得的信息是不全面的而全部分析又是不必要也是不现实的，故需要对定量分析时获取图像的取点位置和数量进行深入研究。本论文结合目前在对一张铁谱图像进行处理时，分析人员依靠计算机图像磨粒识别技术可以摆脱传统铁谱定性分析时对经验的依赖，直接分析图像中磨粒的尺寸与数量，使得定量分析更加准确，对分析式铁谱片上的图像获取规律进行了研究，在保证获取代表整张铁谱片磨粒信息的基础上，对取样方案进行规范化，为图像分析自动化的实现奠定了基础。研究内容包括:
　　(1)建立了分析式铁谱片油样流动的数学模型，对影响磨粒沉积的因素进行了分析。得到了磨粒在铁谱片上沉积位置的表达式，分析了磨粒粒度大小、磨粒材料、磨粒进入铁谱片的初始高度以及磨粒形状的不规则性对磨粒沉积位置的影响。
　　(2)确定一种可行的在一张铁谱片上的取点实验方案。通过磨粒运动学分析的方法并结合磨粒满足威布尔分布的特点，确定了铁谱片上沿长度方向的取点方案;采用理论分析与实验结合的方法，确定了铁谱片上沿宽度方向的取点方案。
　　(3)分析了实验数据并简化了取点方案。使用概率统计法、趋势分析法和模糊数学综合评判法三种实验数据处理方法在保证取样点可以充分表达整个铁谱片描述信息的情况下对取点方案进行简化。与简化前的取样方案相比取点数目大大减少，效率有很大提高。
　　(4)对实际机车进行跟踪监测验证结论。对实际运行的机车进行连续跟踪验证了取点方案的可行性。

目录

声明

致谢

摘要

1．1研究背景

1．1．1铁谱技术概述

1．1．2铁谱技术的研究现状

1．2主要研究内容

1．3研究意义

2铁谱磨粒沉积规律的研究

2．1 油样流动的数学模型

2．2影响磨粒沉积过程的因素

2．3本章小结

3铁谱片上取样方案的确定

3．1沿铁谱片长度方向取样方案的确定

3．2沿铁谱片宽度方向取样方案的确定

3．3本章小结

4图像获取处理与取样方案的简化

4．1铁谱图像的获取与处理

4．1．1铁谱图像的获取

4．1．2铁谱图像的处理

4．2第一类摩擦副油样获取的数据及分析过程

4．2．1概率统计法

4．2．2趋势分析法

4．3第二类摩擦副油样获取的数据及分析过程

4．3．1取样方案的简化

4．3．2威布尔分布参数点估计法

4．4本章小结

5实际机车跟踪与方案验证

5．1 磨粒数目与机械磨损状态的关系

5．2验证时各实验环节使用的方案

5．2．1 油液的取样位置与预处理操作

5．2．2铁谱片的制备

5．3取样方案的验证

5．3．1机车跟踪数据

5．3．2数据分析与验证

5．4实际应用时的注意事项

5．4．2取样器及取样瓶

5．4．3 取样间隔

5．4．4油液的预处理

5．5本章小结

6结论与展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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