万耀青郑长松马彪
摘要任何新产品研制中，都要考虑润滑和液压油的选择问题。在研制军用车辆综合传动系统中，选用专门研制的国产油代替进口油，经受了400h的可靠性试验；采用6种监测仪器的油品分析，预测故障症兆，圆满地完成试验。
关键词综合传动系统油品分析可靠性试验故障诊断
中图分类号TH117文献标识码B
一、可靠性试验背景
在研制军用车辆综合传动中，选用一种润滑与液压共用的油品，是必须妥善解决的问题。它既是液压系统传递能量的介质，又要满足各摩擦副的润滑性能要求，诸如在规定寿命周期内的磨损状态、污染状态和油品性能衰变的影响等。
所研制的综合传动系统，包括前传动齿轮、液力变矩器和闭锁离合器、多个挡位的变速系统和液压换挡的多个片式离合器、多工位液压换挡滑阀、功率汇流行星机构、无级转向轴向柱塞泵和多个压力阀（安全阀、溢流阀、节流阀）等，构成直驶与转向一体的复杂传动系统。
在选择油品上，有两种对策：(1)选用国外同类产品的进口货（例如壳牌劲霸15W/40），但供货保障和价格较贵有一定限制；(2)研制与进口油性能相近的国产油，但必须经受严格的可靠性台架试验，实际进口油也要经受这种试验，都存在一定风险，特别是不能因考核油品而把数量很少的样机造成颠覆性损坏。笔者采用第(2)种对策，如何对油液监测与诊断，捕捉故障症兆，及时预报，是需要解决的关键之处。
二、综合传动系统的可能故障分析
在样机研制及试验过程中发现，可能故障主要由磨损、污染和油品衰变三种原因所造成。结合综合传动系统结构特点，对可能故障分析如下。
(1)闭锁离合器和6个换挡离合器的摩擦副可能烧伤，丧失换挡功能，特别是相对转速高的离合器。
(2)齿轮磨损（点蚀、胶合等）；铸铁密封环严重磨损，导致离合器结合油压因漏油而降低。
(3)由于结合油压下降，使离合器打滑而加剧磨损和烧伤；由于漏油不能保证足够润滑流量，加剧摩擦副磨损。
(4)各支承轴承和汇流行星排的行星轮轴承磨坏。
(5)换挡滑阀和各压力阀被污染颗粒堵塞、卡死而丧失功能。
(6)轴向柱塞泵的变量斜盘与滑履因缺油而研伤，使工作失常。
(7)油品衰变，主要包括黏度、积碳、氧化物、硝化物、硫化物、乙二醇、燃油稀释和含水量等降解程度，降低润滑性能。
三、取样规范和监测仪器种类选择
1．取样规范
在用油的油样，包含丰富的磨损、污染和油品衰变等可能故障信息，故取样必须规范，使油样分析结果对故障症兆具有代表性、及时性和灵敏预测性。主要规范如下。
(1)取样部位。应在油品经各机器摩擦副之后。从油箱中取样，似乎有代表性，但油液扰动大，只能不得已时采用。本产品尽管润滑与液压共用一种油品，但液流经两个分系统工作后流入油箱，故分别在供油泵的粗滤和精滤器之间及液压系统回油口分别取样，使之分别捕捉故障信息。在整个试验中，取样部位不变。
(2)取样时机器状态。应在热机状态，使磨损物均匀悬浮在油液中，不会因沉淀而丢失信息。
(3)取样时机器工况。综合传动系统由柴油机作动力，应在不同负荷（以油门开度的百分比表示）、不同转速和不同挡位下取样，见表1。
表1取样时机器工况
(4)取样间隔。见表1，当任一分析指标出现临界值时，需加密取样，以排除取样或分析的偶然性，若仍为临界状态，应及时分析原因，排除后继续试验。
(5)应取1～2个基准油样。机器启动空转，待油温、油压正常，油液正常循环后，可以开始试验。此时取基准油样，目的是与加载后的油样分析有对比性，并验证机器已正常运转，可以正式试验。
2．监测仪器种类选择
根据可能故障分析，在具有风险的可靠性试验中，采用哪些监测仪器，既能及时捕捉故障症兆进行预报，又能达到可靠性试验的全面指标，选用如下6种仪器。
(1)原子发射光谱仪。是快速、准确监测油中不同磨损金属元素、污染元素和添加剂元素含量（μg/ml）的仪器，根据各摩擦副材料的主要金属元素种类及相应的界限值（浓度和趋势的正常、临界和异常三种界限值），初步判断有无故障、故障程度和部位。
(2)分析式铁谱仪。监测油中磨粒形貌和尺寸，识别故障模式。
(3)颗粒计数仪（污染监测）。监测油的污染度，预测各液压元件可能被堵塞或卡死。
(4)傅里叶变换红外光谱仪。监测油的降解（衰变）程度，根据各化合物的图谱，预测油液可继续使用的潜力。
(5)度仪。监测油液黏度的变化规律。
(6)PQL铁量仪。监测油中Fe大颗粒的含量；原子发射光谱仪只能监测≤10μm颗粒，分析式铁谱仪可监测≤100μm颗粒，而PQL可监测≤500μm颗粒。
这6类仪器相辅相成地可以覆盖本试验应监测的故障症兆。但应注意，每个油样都应经原子发射光谱仪和颗粒计数仪分析，其他仪器可抽样监测；由于这些仪器都只能离散取样和离线分析，故适当加密取样是必须的，弥补信息的丢失。此外，在相应部位装有几种压力表、温度计和流量仪，密切关注其正常与否的范围。
四、结论
限于篇幅，不能把详细分析结果列出，仅将所得重要结论阐述如下。
1．故障可能性来源于两方面，一是油品性能不良，二是结构设计、制造和装配本身存在缺陷。由于本定型样机之前已经过原理样机、初样机的设计改进，本次可靠性试验中未发现重大故障。
2．选择6种监测仪器可完全满足诊断要求。以前未进行这种监测，缺乏预知性，一般经200h试验后即全部换油，不仅浪费油料，也不能揭示油品的潜在能力。本次试验，由于进行了全面监测，未换油情况下完成了规定的400h试验，又后续试验100h，对今后研制其他产品以及如何正确使用产品都有重要意义。
3．试验后经全面拆检，发现有几处已达临界状态，有2处已达异常。尽管如此，完成了可靠性试验，不仅考核了国产油代替进口油的可靠性，也考核了综合传动设计、制造和装配质量。
4．从科学性说，一台产品的可靠性试验，还缺乏统计性，在小批量生产中应继续进行。但本次试验取得了可贵的实践经验，为今后奠定了应用基础。
参考文献
1王文清．机械装备光谱油液分析故障诊断中界限值制定与知识库建立的研究与应用．北京理工大学硕士论文，1994