如前所述,清洁度是以混在被测物中杂质微粒的质量、大小及数量分布状况来表示的。为了如实地测定出被测物的清洁度,首先,应采用科学的方法将具有代表性的“部分”采集起来,然后,才能据此以进行测定。如果设计的取样方法不科学,取得的样液没有代表性,或者置信度低,或者方法不安全,或者易受二次污染等,那么,测定方法再好也没有任何意义。这正是设计取样方法的重要依据。
1.动态取样
在被测物处于正常工作或某种特定的运转状态下,随机取出部分进行系统循环的工作介质的方法称为动态取样。
由于附在零件表面或混在工作介质中的杂质微粒,有的被冲入工作介质并被运动部件搅拌均匀,因此,这种方法能如实、定量地反映出被测物清洁度的状况,置信度高,重复性、再现性好。动态取样多用于总成、系统清洁度的取样。国外液压、内燃机行业大都采用这种取样方法。
(1)层流法 取样时将油路中进行规则流动的液体引进取样容器。由于在实际工作条件下很难取得规则流动的油液,故很少采用层流法。
(2)湍流法 工作液体在管路循环时,多处于湍流状态,杂质微粒均匀地混杂在工作液体中。由于样液从湍流或“活动过度”的混合的液流断面中取出,接近于实际工作状况,易于实现。因此,在大多数场合下都采用湍流法。
2.静态取样
静态取样是指被测物处于停机或解体的状态,从系统中取出一定的油液或在解体的情况下用清洗取样部位所得的混浊液作为样液。采用静态取样法有时虽然比较方便,但在实际测定过程中常常得出错误的结果。因此,这种方法常用于零件和不能进行动态取样的系统。
实践证明,采集零件所有部位、全部表面和总成乃至整机全部零件、所有部位和一切表面的杂质固然可以反映该零件、总成及整机的清洁度状况,但存在如下弊端:
1)外露部分和虽有杂质存在而不危及可靠性的部分也包括在清洁度之内了。更为甚者,这种方法还把根本不可比的关键部位和一般部位等同起来,形成了不分主次的“一锅粥”。
2)由于影响取样部位的随机因素颇多,采用静态取样方法使得本来就是相对测量的可比性更低了。
3)无论采取怎样的取样方法,也不能把百分之百的杂质都采集起来,因此,重复性和再现性低。
4)取样方法繁琐,取样过程冗长,既费力,又费时。因此,采用洗“通身澡”的取样方法显然是不可取的。
一个生活方面的例子可以给出某些启示:假如要测定一个人的清洁度,采用洗“通身澡”的方式取样是一种方法。如果规定一整套卫生制度并严格执行,如每日洗澡,早晚洗脸洗脚,饭前便后洗手等,那么,只从手指甲、脚趾甲、耳朵孔等一些特定部位取样,同样能够代表人的清洁程度。而且这种从特定部位取样的方法比洗“通身澡”的方法,具有可比性强、重复性再现性高、取样快、误差小和针对性强的优点。
据此,把那些直接危及可靠性的特定零件(并非全部零件)、特定部位(并非所有部位)、特定表面(并非一切表面)作为取样对象,则可清除洗“通身澡”的弊端,从而加快测定速度,提高取样精度。
确定取样部位概括地讲就是确定有油、介质的部分特定部位。
1)有润滑油、燃油、工作介质的部分特定零件、特定部位、特定表面(三特)。
2)传递动力的滑动或滚动摩擦副的部分特定零件、特定部位、特定表面。
应着重指出:
1)并非全部有油、介质的地方都是取样部位。比如,润滑系统中的毛毡油封就不是取样部位。
2)为加快测定速度,提高测定精度,减少随机因素的影响,以提高重复性和再现性,并非全部“三特”都要取样,只对那些最有代表性、对可靠性影响最大和最隐蔽的部分“三特”取样。
3)并非组成传递动力的传力副和滑动、滚动摩擦副的全部零件、所有部位、一切表面都是取样的“三特”部位。暴露在外的传力副、摩擦副及其他部位就不是。传力副、摩擦副的磨损不危及产品可靠性和寿命的部位也不是。
4)压配件、粘接件、不易拆卸的连接件,其结合内表面也不应是取样部位。
据此,就能以零件的部分特定部位、特定表面的清洁度表征该零件的清洁度。以总成、整机的部分特定零件、特定部位、特定表面的清洁度表征该总成和整机的清洁度。
根据上述条件和被测物的具体情况,就可确定具体的“三特”。如选择液压系统的工作液及其容器、管路作为特定部位,如选择液压元件中的滑阀作为特定零件,选择滑阀的部分滑动表面作为特定表面。
3.取样瓶的清洗(www.daowen.com)
显而易见,取样瓶中的任何残存污染物都会影响样液的分析精度。因此,应特别注意取样容器的选择和清洗,避免任何化学反应并应尽可能使其洁净。
当然,取样瓶所需清洁度直接与取样对象的污染程度有关,换句话说,污染严重的样液无需使用特别洁净的取样瓶。但一般地讲,容器的清洁度应比所要取样的油液清洁度至少高两个数量级。然而,由于在取样分析之前,样液的污染度是不知道的,因而应使用较洁净的容器。
对于取样容器中残存污染物基本上有两种处理方法。第一种方法是将取样容器的污染度压低到对样液清洁度的影响无足轻重的程度;第二种方法是把测得的样液清洁度做适当修正。后一种处理技术要求较高,因为修正值一般是一个未知的很小的量。
(1)取样容器的选择 取样容器的大小、样式和材质五花八门。首先容器必须与所取的样液相容,任何化学反应都会显著改变样液的清洁度,容器必须能防止含有杂质的样液从容器表面渗透,而且这种容器也较容易清洗。容器的合适容量为样液的150%。瓶盖一般不用纸垫盖,更不要用了再用,推荐用塑料或四氯乙烯的瓶盖,并在容器和瓶盖之间加尼龙或聚酯薄膜。
(2)取样瓶的典型清洗程序 该程序适用于对取样瓶要求较高的场合。
1)倒掉取样瓶内的盛物,并用溶剂冲刷取样瓶以去除残余油渍。
2)将用0.45μm滤膜过滤过的热水及清洗剂倒入超声波清洗槽内,然后将取样瓶和瓶盖放入清洗槽内。
3)开动超声波清洗机,运转3min。
4)让超声波清洗机排液,拿出取样瓶及瓶盖,在流动水中清洗,直至可见的清洗剂全部去除为止。
5)再把取样瓶和瓶盖放入盛有洁净热水的超声波清洗槽中清洗3min。
6)排水,取出取样瓶和瓶盖,并在洁净的流动水中清洗。
7)重复步骤5)和6)。
8)用洁净的异丙醇冲洗取样瓶及瓶盖,并在瓶中保留一部分异丙醇。
9)用不生电的塑料(尼龙和聚酯)剪成便于封盖瓶口的方块,用过滤的溶剂冲洗,封在瓶口上,用橡皮圈扎牢。
10)把瓶盖盖在塑料片上。
如样液对容器清洁度要求不太高,可根据上述清洗程序酌情减少部分环节,也可不使用超声波清洗机。
(3)取样容器清洁度的质量控制 把相当于容器容量50%的“超净液”倒入容器内。超净液应尽可能洁净,因为其中的任何污物都会粘附在取样容器中。然后盖上塑料薄膜和瓶盖,并以样液分析时同样的方式搅拌超净液,进行超净液的颗粒计数,并以计数值乘以倒入的超净液体积与容器总体积之比,所得的积即为取样瓶的清洁度(可参考GB/T17484—1998《液压油液取样容器净化方法的鉴定和控制》ISO3722—1976,IDT)。
图6-27 管路动态取样装置
4.典型取样方法
(1)管路取样 从被测系统的管路取出的样液必须准确合理地反映被测系统杂质微粒的分布和污染度。GB/T17489—1998《液压颗粒污染分析从工作系统管路中提取液样》介绍了一种管路动态取样方法,如图6-27所示,下面可用盖有塑料薄膜的取样容器接收取样液。
样液从管路的混合区域取出,通过完全打开的球阀和毛细管节流,穿过薄膜流入取样容器。在系统启动的动态取样期间,打开球阀,一定量的油液便从取样装置中冲出,穿破盖在取样容器口上的塑料薄膜,薄膜覆盖在瓶口可以减少进入容器的大气污染物。
(2)油箱的取样 管路的动态取样被推荐为获得最有代表性样液的方法,但在许多情况下,常感到不方便,甚至不现实。在此种情况下,可采用GB/T17489—1998中图6-28所示的装置。
图6-28 油箱取样装置
油箱取样法是在工作状态下进行的。利用一支取样管,在其一端连接一个堵头,置于油箱1/2高度处,取样管的另一端接至取样容器,利用真空将油液从油箱经取样管吸入取样瓶。取样前取样装置应予以彻底地冲洗。
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