CN102830043B - 检测润滑油粘度以及润滑油中铁屑含量的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械润滑油检测装置，具体涉及检测润滑油粘度以及润滑油中铁屑含量的设备，以便操作工作出准确判断是否要更换润滑油。该装置由减速器油箱、手动虹吸枪、高度调节旋钮、限位开关、粘度值表、终点监测传感器、加热器、铁屑探测器等组成；所述的带刻度的烧杯安置于加热器上。所述的铁屑探测器由永久磁铁、金属触点、带螺纹的探测杆、毫安表、报警器、铁屑含量指示表等通过串联连接。本发明结构精巧，运用了传感器、永久磁铁、温度计、监测控制系统等检测技术，设备运转可靠，不会对操作人员造成任何伤害，设备造价适中，使用安全可靠，特别适合齿轮箱、蜗轮蜗杆减速器、油浴润滑轴承等对润滑要求较高的场合。

Description

检测润滑油粘度以及润滑油中铁屑含量的设备

技术领域

本发明涉及机械润滑油检测装置，具体涉及检测润滑油粘度以及润滑油中铁屑含量的设备。

背景技术

在机械运转装置中，粘度是润滑油最重要的质量指标。粘度是流体流动时内摩擦力的量度，是衡量油品在特定温度下抵抗流动的能力。正确选择粘度适当的润滑油，能充分发挥润滑油的作用，保证减速器、齿轮箱、油浴润滑的轴承等处于稳定可靠的工作状况。假如粘度过大，会造成发动机启动困难，增大燃料油的消耗，降低发动机功率；粘度过小，会降低油膜支撑能力，使摩擦面之间不能保持连续的润滑层，增加机件磨损。因此对于生产装置，定期检测运行设备中所用润滑油的粘度变化以及润滑油中铁屑的含量，判断设备是否需要换油，对保证设备的“安、稳、长、满、优”运行有着非常重要的意义。粘度的测定方法和表示方法很多。常用的有雷氏粘度，赛氏粘度，恩氏粘度，运动粘度等。各种粘度间的换算，通常可通过查表的方法转换得出近似值。我国通常根据GB/T265-88《石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法》测定润滑油的运动粘度，国内的许多运动粘度测定仪也完全依据GB/T265-88生产。

粘度是一个流体力学中的量，同时也是材料学中一个重要的参数，在力学上对它的理论研究很多，在材料学上更多的是研究粘度对物性的影响。两个学科的研究应用共同推动了粘度测量的发展。17世纪牛顿粘性定律提出以后，粘度测量才有了理论基础。由于流体力学的复杂性，不同流体之间及不同温度的粘性特征相差很大，至今各国标准粘度液都不同。所以粘度测量的方法也有很多，它们的差别很大。归纳起来总共有6种方法。

(1)旋转法

旋转法是当今粘度测量最普遍的方法，完全遵守牛顿粘性定律，旋转粘度计也是商品化最早的粘度计。1934年，Brookfield售出了他的第一台表盘式粘度计。此后，他与父亲和兄弟一起开办了一个公司并将表盘式粘度计投放市场，这一产品后来成为世界粘度计的标准。许多国家也都开发了同类产品，如日本东京计粘度器的B仪表、美国CANNON公司的V200O系列，我国上海天平仪器厂的NDJ系列，成都仪器厂的NDJ99型，法国、英国、澳大利亚等也有同类产品投放市场。在控制速率式旋转粘度计中除了布式粘度计外还有内旋式、外旋式粘度计。通过文献检索，除此之外还有控制应力式的Stomer粘度计、美国CANNON公司的ETS——100OThormerStomer旋转粘度计等。随着电子技术的发展，旋转粘度计逐渐由表盘式向数字式过渡，粘度计的自动化水平和精度越来越高。

(2)毛细管法

毛细管法也是当今使用较普遍的一种方法，特别是在低温测量领域。19世纪，法国科学家提出了毛细管测量粘度的泊萧叶定律，奠定了毛细管测量粘度的理论基础。随着人们对毛细管粘度计的不断改良，毛细管粘度计得到了很好的发展，其中ISO3105的重力型毛型管法中就有19种粘度计。不少自动装置采用特别设计的毛细管粘度计，如美国CANNON公司的直管式、法国ISL公司与英国STANHOPE-SETA公司的折管式，这些毛细管粘度计在设计上符合泊式定律，也属于ISO3150中的粘度计。国内关于毛细管粘度计自动测量法的研究及产品的开发20年前就开始起步，80年代福建泉州电子仪器厂开发出国内第一代产品，至今已有不少产品投放市场，并已更新换代多次。近10来来也有一些单位进行研制，并有产品投放市场，多数应用于石油化工领域，有的应用于药品及血液粘度分析。

(3)粘度杯法

粘度杯法是毛细管法的一种特例。为了加快流速，节省测量时间，毛细管长度缩短，管径扩大，做成短管型或开口粘度杯。粘度杯法测量过程简单易行，便于现场操作而被广泛采用。如恩氏粘度计、美国的福特杯和日本察恩杯等。我国参考福特4号杯，略作改动后制成我们常用的涂-4杯。它可把液体流出粘度杯的时间t(秒)通过公式换算成运动粘度。

(4)落体法

在目前，落体法中有三种粘度计，即：落球式、落柱式、气泡式，其中落球式粘度计比较常见。落球式粘度计又叫Hoepler粘度计，取名于德国HAAKE公司的一位化学家，他在20世纪30年代发明了这种粘度计。这是一种简单且精确的粘度计，适用于从气体到低、中粘度的透明或半透明流体。至今在工业和研究领域仍有它很重要的地位，尤其是用于测定低粘度的牛顿流体，如人血浆、饮料、啤酒等。目前市场上落球式粘度计只有德国HAAKE公司的产品，在我国比较少见。

(5)振动法

振动法的原理是：处于流体内的物体振动时会受到流体的阻凝作用，此作用的大小与流体的粘度有关。常用的振动式粘度计有超声波粘度计，其探测器有一个弹片。在受脉冲电流激荡时，弹片产生超声波范围的机械振动，当弹片浸在被测样品中时，弹片的振幅与样品的粘度和密度有关。在已知密度的情祝下，可从测出的振幅数据求得粘度数值。日本AND公司的SV系列正弦波振动式粘度计就是基于这一原理设计的。中国市场上基本没有，而且超声波粘度计价格比较昂贵，不太适合大面积推广。

(6)振荡杯法

振荡杯法是测量低粘度小范围粘度的主要方法，这种方法在上世纪30年代就提出。但由于振荡杯的运动非常复杂，并且数学模型难以准确的建立，所以没有推导出准确的粘度计算方程。50年代相继有人建立了含校正因子的粘度算法，虽然没有精确的数学模型，但粘度计的测量结果精度非常高。2000年，美国奥本大学对外宣布他们成功研制出了基于精确数学模型的振荡杯粘度计，这种粘度算法理论精度达到0.01％，但是目前中国市场该仪器极少，不能满足广泛的市场需求。

润滑油中含水量的大小决定水分破坏油膜，降低润滑性，加剧摩擦付部件的磨损，能够与油品起反应，形成酸、胶质和油泥水能析出油中的添加剂，降低油品的使用性能，低温时使油品流动性变差，腐蚀、锈蚀设备的金属材料，高温时润滑油变稀释，所以检测时温度也是一个非常重要指标。

在工业企业的中，目前润滑油是否要更换，机器维修工只凭主观感觉，或者凭借机器运转多长时间来判断，这样非常不科学。另外，润滑油中是否存在铁屑对润滑性能影响很大，如能及时清除铁屑就能保持良好的润滑性能，能否设计一种能自动监控润滑油粘度，以及检测润滑油中铁屑含量，并及时更换润滑油，保持齿轮箱中润滑油具有良好的润滑性能。该种检测设备正是目前很多企业所渴望的。

发明内容

本发明针对上述存在问题，提出了检测润滑油粘度以及润滑油中铁屑含量的设备，该设备可以检测由于齿轮箱、蜗轮蜗杆减速器、油浴润滑等装置运转时间长，温度高，维修人员很难在透过减速器箱体观看润滑油是否润滑良好，该设备可以检测润滑油的粘度以及润滑油中铁屑含量，以便维修人员决定是否要更换润滑油。

本发明涉及的技术解决方案：

该装置由减速器油箱(1)、手动虹吸枪(2)、高度调节旋钮(3)、立柱(4)、重物(5)、计时器开始输入线(6)、计时器中断输入线(7)、开关触发圆盘(8)、限位开关(9)、粘度值表(10)、高度调节杆(11)、温度计(12)、活塞杆(13)、被测润滑油(14)、带刻度的烧杯(15)、终点监测传感器(16)、加热器(17)、基座(18)、铁屑探测器(19)组成；所述的带刻度的烧杯(15)安置于加热器(17)上；所述的加热器(17)安装在基座(18)上；所述的基座(18)上与立柱(4)连接为一整体；所述的限位开关(9)安装在开关触发圆盘(8)下方；所述的重物(5)安装在活塞杆(13)上；所述的铁屑探测器(19)安装在减速器油箱(1)底部的箱体墙壁上；所述的温度计(12)安装在带刻度的烧杯(15)上方；所述的终点监测传感器(16)安装在活塞杆(13)底部；所述的粘度值表(10)通过计时器开始输入线(6)与限位开关(9)连接，粘度值表(10)通过计时器中断输入线(7)通过导线与终点监测传感器(16)连接。这样通过重物在被测润滑油中下落的时间长短来判断润滑油的粘度。因为温度对润滑油影响很大，温度高了，润滑油就会变稀了；温度低了，润滑油就会变粘稠；所以要加热到统一温度到40度来检测润滑油粘度。

本发明进一步技术解决方案是：所述的加热器(17)为酒精加热器。酒精加热器火焰熄灭后即会没有温度，润滑油不会升温。如采用电热丝加热，断电后还有余热，润滑油还会升温，测出润滑油粘度不准确。

所述的铁屑探测器(19)由永久磁铁(20)、金属触点(21)、带螺纹的探测杆(22)、减速器外侧螺母(23)、接线桩(24)、软导线(25)、电源(26)、毫安表(27)、报警器(28)、铁屑含量指示表(29)、滑动变阻器(30)、橡皮垫圈(31)组成，所述的电源(26)、毫安表(27)、报警器(28)、铁屑含量指示表(29)、滑动变阻器(30)通过串联连接。铁屑探测器(19)可以检测减速器底部润滑油中铁屑含量。由永久磁铁(20)具有吸引铁屑作用，当铁屑被吸引来达到一定数量，使得两个金属触点(21)导通，从而报警器(28)报警，铁屑含量指示表(29)显示润滑油铁屑的含量。

所述的金属触点(21)安装在永久磁铁(20)的两侧。所述的两个金属触点(21)比永久磁铁(20)长4～5mm，这样结构有利于吸引铁屑，铁屑被吸引来达到一定数量，使得两个金属触点(21)导通，从而报警器(28)报警。经过试验表明，金属触点(21)比永久磁铁(20)长4～5mm才不至于报警过早或过迟。

所述的铁屑探测器(19)装置的线路里安装有报警器(28)，铁屑含量指示表(29)与滑动变阻器(30)，所述的报警器(28)为220V25瓦声光一体化报警器。线路中设有滑动变阻器(30)以便调节电流大小，不至于烧毁电路以及毫安表(27)，铁屑含量指示表(29)可以定量检测减速器油箱(1)铁屑含量。报警器(28)为220V25瓦声光一体化报警器可以方便操作者看清、听清报警器的发光与蜂鸣。

所述的铁屑探测器(19)设有减速器外侧螺母(23)与橡皮垫圈(31)所述的铁屑探测器(19)安装在减速器油箱(1)底部的箱体墙壁上；就是将铁屑探测器(19)带永久磁铁(20)一端安装在减速器内部，将铁屑探测器(19)带接线桩(24)、软导线(25)一端安装在减速器外部，减速器外侧螺母(23)与橡皮垫圈(31)可以防止减速器漏油。

所述的高度调节旋钮(3)、限位开关(9)、高度调节杆(11)安装于立柱(4)上，这样有利于整个装置平稳。

所述的活塞杆(13)为空心管状，活塞杆(13)内部放置有导线，导线将计时器中断输入线(7)与终点监测传感器(16)连接。

本发明有益效果：

一、采用本发明装置，该设备可以检测齿轮箱、蜗轮蜗杆减速器、油浴润滑等装置中润滑油的粘度和润滑油中铁屑含量，以便操作工及时发现，更换润滑油，避免机器长时间运转造成润滑油失效等故障发生，本发明检测润滑油粘度以及铁屑含量快捷简便，直观。过去操作工一直凭借个人感觉来确定是否要更换润滑油。本发明解决了人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题。

二、本发明结构精巧，运用了传感器、永久磁铁、温度计、监测控制系统等检测技术，设备运转可靠，不会对操作人员造成任何伤害，设备造价适中，使用安全可靠，具有一定的经济适用价值。铁屑探测器既能检测润滑油中铁屑的含量，也能吸出润滑油中微小铁屑的作用，从而大大降低了润滑油中铁屑含量，保持减速器等机械设备良好的润滑效果。本发明与现有技术相比具有更好的技术效果，例如，使得润滑油的质量及时改善、良好润滑使得机械加工产量提高、可以节约润滑油等能源。

三、本发明具有广阔的推广应用前景，可以广泛地应用于机械加工生产企业，特别适合齿轮箱、蜗轮蜗杆减速器、油浴润滑轴承等对润滑要求较高的场合。

附图说明

附图1为本发明的总体结构示意图；

图1中：减速器油箱1、手动虹吸枪2、高度调节旋钮3、立柱4、重物5、计时器开始输入线6、计时器中断输入线7、开关触发圆盘8、限位开关9、粘度值表10、高度调节杆11、温度计12、活塞杆13、被测润滑油14、带刻度的烧杯15、终点监测传感器16、加热器17、基座18、铁屑探测器19。

附图2为本发明的铁屑探测器19的结构示意图

图2中：永久磁铁20、金属触点21、带螺纹的探测杆22、减速器外侧螺母23、接线桩24、软导线25、电源26、毫安表27、报警器28、铁屑含量指示表29、滑动变阻器30、橡皮垫圈31。

具体实施方式

如图1所示，本发明装置主要是为了检测减速器中润滑油的粘度以及铁屑含量，以便操作工做出准确判断是否要更换润滑油。打开要检测的箱盖，将手动虹吸枪(2)伸到减速箱底部，用手动虹吸枪(2)来吸取减速箱里的陈旧的润滑油，被测润滑油(14)被吸到带刻度的烧杯(15)中，带刻度的烧杯(15)平稳地放置于铁架台上，然后通过加热器(17)对被测润滑油(14)统一进行加热到40度，因为温度对润滑油影响很大，温度高了，润滑油就会变稀了；温度低了，润滑油就会变粘稠；所以要加热到统一温度在检测润滑油粘度。这样夏天或冬天就不会因为天气差异而产生检测的润滑油的粘度不一致了。温度计(12)放置于被测润滑油中，以便及时观察润滑油的温度，加热时要不断搅拌润滑油，以使得带刻度的烧杯(15)中润滑油上下温度基本一致。加热到40度时，调整好高度调节旋钮(3)与高度调节杆(11)的高度，启动粘度值表(10)上按钮，打开限位开关(9)从而使得开关触发圆盘(8)迅速旋转到旁边，此时重物(5)下落进入被测润滑油(14)中，如润滑油粘稠，重物下落时间必然较长，如润滑油比较稀，重物下落时间必然较短。当重物落到底部触及终点监测传感器(16)，终点监测传感器(16)立即通过活塞杆(13)中导线与计时器中断输入线(7)“通知”粘度值表(10)重物已经落到底部。重物在开始下落时，限位开关(9)通过计时器开始输入线(6)“通知”粘度值表(10)重物开始下落。根据重物下落的总时间，这样粘度值表(10)就“自动计算出”该种类润滑油润滑油粘度。从而让操作工判断该润滑油是否要更换了。其中基座(18)、立柱(4)等零件是该粘度检测设备的骨架部件，起稳定作用。

如图2所示，铁屑探测器(19)设有减速器外侧螺母(23)与橡皮垫圈(31)，所述的铁屑探测器(19)安装在减速器油箱(1)底部的箱体墙壁上；就是将铁屑探测器(19)带永久磁铁(20)一端安装在减速器内部，将铁屑探测器(19)带接线桩(24)、软导线(25)一端安装在减速器外部，减速器外侧螺母(23)与橡皮垫圈(31)可以防止减速器漏油。当减速器中润滑油铁屑比较多时，由永久磁铁(20)就会吸引铁屑，当铁屑积聚到一定程度，就会使得两个金属触点(21)导通，从而报警器(28)报警。还可以从铁屑含量指示表(29)看出润滑油中铁屑含量，方便操作者清除铁屑或者更换润滑油。经过试验表明，金属触点(21)比永久磁铁(20)长4～5mm才不至于报警过早或过迟。报警器(28)选用220V25瓦声光一体化报警器，可以方便操作者看清报警器发光、听清报警器的蜂鸣。25瓦功率报警器音量适中，在噪声比较大车间能听到，电压选用220伏特交流电，不需要变压，方便直接接入线路中。滑动变阻器(30)可以根据电路中电流大小调节电阻，以防止电流过大烧毁仪表线路等设备。铁屑探测器(19)既有吸出润滑油中铁屑的作用，也能检测润滑油中铁屑的含量。

综合图1，图2既可以检测润滑油粘度又可以检测润滑油中铁屑含量，方便操作者监控减速器中润滑油润滑情况，以便让操作者来准确判断是否需要更换润滑油。

综上，本发明所设计的检测润滑油粘度以及润滑油中铁屑含量的设备，可以达到预期的目的。

Claims (3)

1.检测润滑油粘度以及润滑油中铁屑含量的设备，其特征在于：该设备由减速器油箱(1)、手动虹吸枪(2)、高度调节旋钮(3)、立柱(4)、重物(5)、计时器开始输入线(6)、计时器中断输入线(7)、开关触发圆盘(8)、限位开关(9)、粘度值表(10)、高度调节杆(11)、温度计(12)、活塞杆(13)、被测润滑油(14)、带刻度的烧杯(15)、终点监测传感器(16)、加热器(17)、基座(18)、铁屑探测器(19)组成；所述的带刻度的烧杯(15)安置于加热器(17)上；所述的加热器(17)安装在基座(18)上；所述的加热器(17)为酒精加热器；所述的基座(18)与立柱(4)连接为一整体；所述的限位开关(9)安装在开关触发圆盘(8)下方；所述的铁屑探测器(19)由永久磁铁(20)、金属触点(21)、带螺纹的探测杆(22)、减速器外侧螺母(23)、接线桩(24)、软导线(25)、电源(26)、毫安表(27)、报警器(28)、铁屑含量指示表(29)、滑动变阻器(30)、橡皮垫圈(31)组成；所述的电源(26)、毫安表(27)、报警器(28)、铁屑含量指示表(29)、滑动变阻器(30)通过串联连接；所述的铁屑探测器(19)安装在减速器油箱(1)底部的箱体墙壁上，就是将铁屑探测器(19)带永久磁铁(20)一端安装在减速器内部，将铁屑探测器(19)带接线桩(24)、软导线(25)一端安装在减速器外部，设有减速器外侧螺母(23)与橡皮垫圈(31)以便防止减速器漏油；所述的金属触点(21)安装在永久磁铁(20)的两侧，永久磁铁(20)具有吸引铁屑作用，当铁屑被吸引来达到一定数量，使得两个金属触点(21)导通，从而报警器(28)报警；所述的两个金属触点(21)比永久磁铁(20)长4～5mm；所述的温度计(12)安装在带刻度的烧杯(15)内部的上方；所述的重物(5)安装在活塞杆(13)上；所述的终点监测传感器(16)安装在活塞杆(13)底部；所述的粘度值表(10)通过计时器开始输入线(6)与限位开关(9)连接，粘度值表(10)通过计时器中断输入线(7)通过导线与终点监测传感器(16)连接；所述的活塞杆(13)为空心管状，活塞杆(13)内部放置有导线，以便于导线将计时器中断输入线(7)与终点监测传感器(16)连接。

2.根据权利要求1所述的检测润滑油粘度以及润滑油中铁屑含量的设备，其特征在于：所述的报警器(28)为220V25瓦声光一体化报警器。

3.根据权利要求1所述的检测润滑油粘度以及润滑油中铁屑含量的设备，其特征在于：所述的高度调节旋钮(3)、高度调节杆(11)安装于立柱(4)上。

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