TW202217302A - 潤滑油品質檢測系統及檢測方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種潤滑油品質檢測方法，其係用於檢測潤滑油的物性指標，藉以評價該潤滑油的品質及使用壽命，包含以下步驟：(a)檢測待測潤滑油在不同溫度下的的基礎物性，以求得該基礎物性與溫度間之物性指標關係式，其中該基礎物性至少包括黏度、及導電度；(b)將該待測潤滑油塗布於前述潤滑油品質檢測系統中之轉動軸的表面，一邊驅動該轉動軸使之以第一轉速轉動，一邊使該待測潤滑油升溫至第一溫度後，檢測該潤滑油在使用狀態下的導電度、以及所承受的扭矩；(c)基於上述步驟(b)所檢測到的導電度以該物性指標關係式計算求得該待測潤滑油在使用狀態下的黏度 μ _f 。

Description

潤滑油品質檢測系統及檢測方法

本發明係關於一種油品的檢測系統及檢測方法，特別是模擬機械作動狀態時進行檢測的潤滑油品質檢測系統及檢測方法

潤滑油是用於保護機械內部組件，能夠在金屬表面形成油膜，降低金屬之間的磨損。一般來說，高負載、極端溫溼度變化與酸鹼環境對油膜品質的衝擊，常常會導致油膜分子結構的劣解，造成油膜磨潤性的失效。因此，油膜黏度值之變化，可視為磨潤系統中主要之觀測指標。在學理上，油膜的潤滑形式可藉由比值λ(0≤λ≤10)，區分為邊界潤滑、流體油膜潤滑(彈液動潤滑、液動潤滑)與混合潤滑；在實務上，當溫度提高時，油膜黏度值也會隨之降低，導致油膜劣化及承壓能力下降。而在機械作動的過程中，金屬表面粗糙度與油膜品質之變異，仍存在理論無法完善解釋之存疑，油膜磨潤性於實務之探究，有其必要性。

關於溫度對15W40的複級機油之黏滯係數、摩擦係數、試片磨耗及氧化層的影響，經研究結果顯示，在相同剪切率下，溫度升高導致基礎油之動黏滯係數與黏度指數下降。另外，當油膜承受壓力、受到運動條件干擾、熱破壞、氧化、添加劑或冷卻劑之污染時，則會造成油膜裂解，促使黏度值降低 。另一方面，油膜之電導特性與應用學理仍缺乏系統性與實務性之探索與驗證，存在理論與實務間之差距。

是以，雖然油膜與導電度之關聯在科學研究方面有些許探討，但迄今並未見實務應用之成果。其原因實為缺乏可供實際模擬溫度變化、轉速變化以及放電信號之裝置與設備。

因此，本發明所強調之實務性，旨在建構一可控之油膜環境溫度與轉速，藉由電氣訊號來偵測油膜導電度，進而推測油品的黏度值與壽命的檢測系統。經由理論之推導，自主研發設計與製造此油膜測試之系統平台，並經由基礎測試、主流測試、演化測試與驗證測試，展示可控制油膜劣化之參數並量測量化指標。藉由量測油膜中之傳導扭矩、黏度與放電信號，並建立參數模型以供預測與應用。再以統計方法驗證殘差之隨機性與系統之穩定性，決策造成油膜品質劣化之顯著參數因子。本技術之實現兼具科學性與實務性，可延伸應用於流體機械之磨潤性監控，達到油膜品質之即時改善，提高潤滑效果與節能之效益。

換言之，本發明可以提供一種潤滑油品質檢測系統，其係包含：轉動單元，其係包含有馬達、扭矩傳感器、套管以及設於該套管內的轉動軸，該轉動軸的外表面塗布有待測油品，且該套管與該轉動軸之間設有一特定間距，該馬達係連接於該轉動軸的一端，用以驅動該轉動軸以特定速度轉動，該扭矩傳感器係用以偵測該待測油品在轉動過程中的所承受的扭矩；熱處理單元，其係包含有加熱器及與溫度感測器，該加熱器用以加熱該轉動軸，該溫度感測器用以偵測該待測油品的溫度；電處理單元，其係包含有電極模組與示波器，該電極模組與該轉動軸電性連接，用以施加電壓於該轉動軸並偵測該待測油品的導電度及放電波形，該示波器與該電極模組電線連接，用以顯示該待測油品的導電度及放電波形；以及電源供應單元，其係於該轉動單元、該熱處理單元、及該電處理單元電性連接，用以提供運作所需電力。

根據本發明之一實施例，該特定間距至少大於該待測油品在該轉動軸的外表面所形成之油膜厚度，該油膜厚度係由以下數學式D計算而得：

...... 數學式D； 式中，h為油膜厚度、μ為待測油品黏度、P為油膜壓力、U為切線速度。

再者，本發明還可以提供一種潤滑油品質檢測方法，其係用於檢測潤滑油的物性指標，藉以評價該潤滑油的品質及使用壽命，包含以下步驟： (a)檢測待測潤滑油在不同溫度下的的基礎物性，以求得該基礎物性與溫度間之物性指標關係式，其中該基礎物性至少包括黏度、及導電度；(b)將該待測潤滑油塗布於前述潤滑油品質檢測系統中之轉動軸的表面，一邊驅動該轉動軸使之以第一轉速轉動，一邊使該待測潤滑油升溫至第一溫度後，檢測該潤滑油在使用狀態下的導電度、以及所承受的扭矩；(c)基於上述步驟(b)所檢測到的導電度以該物性指標關係式計算求得該待測潤滑油在使用狀態下的黏度 μ _f 。

根據本發明之一實施例，該步驟(c)中之該待測潤滑油在使用狀態下的黏度 μ _f 與扭矩Tω符合以下以下數學式(H)：

………………… (H)； 式中， V為電壓、I為電流、N為轉動軸轉速、ℓ為轉動軸長度、r為轉動軸半徑、ω為角速度、c為轉動軸與套管之間的寬度。

根據本發明之一實施例，其中當該潤滑油為K85複級機油時，該步驟(a)中之該物性指標關係式為如以下數學式(I)所示：

………………… (I)； 式中，μ表示黏度、t表示第一溫度、G表示導電度。

根據本發明之一實施例，其中在當該潤滑油為CXL冷凍極壓油時，該步驟(a)中之該物性指標關係式為如以下數學式(II)所示：

………………………(II) ；

式中，μ表示黏度、t表示第一溫度、G表示導電度。

根據本發明之一實施例，當該潤滑油為PM礦物油時，該步驟(a)中之該物性指標關係式為如以下數學式(III)：

……………………(III)； 式中，μ表示黏度、t表示第一溫度、G表示導電度。

根據本發明之一實施例，其中在該步驟(b)中，該潤滑油塗布在該旋轉軸表面上的厚度h符合以下數學式D：

...... 數學式D； 式中，μ為未經使用之該潤滑油黏度、P為油膜壓力、U為切線速度。

根據本發明之一實施例，其中在該步驟(b)， 該第一溫度為在40℃~90℃之範圍；該第一轉速為在120rpm~210rpm之範圍。

根據本發明之一實施例，其中該潤滑油的使用壽命定義為在該潤滑油在轉動過程中所測得之導電度從穩定值開始上升所花費的時間。。

為了使本發明的目的、技術特徵及優點，能更為相關技術領域人員所瞭解，並得以實施本發明，在此配合所附的圖式、具體闡明本發明的技術特徵與實施方式，並列舉較佳實施例進步說明。以下文中所對照的圖式，為表達與本發明特徵有關的示意，並未亦不需要依據實際情形完整繪製。

本文所用單數形式「一」、「一個」及「該」亦包含複數形式，除非上下文清楚地指示其他情況。再者應瞭解，當用於此說明書時，術語「包括」及/或「包含」指定存在所述特徵、元件及/或單元，但是不排除存在或附加一或多個其他特徵、元件及/或單元，合先敘明。又，在以下配合參考圖式之各實施例的詳細說明中，將可清楚呈現，以下實施例所提到的方向用語，例如：「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」等，僅是參考附加圖示的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而並非用來限制本發明。

再者，熟悉此項技術之業者亦當明瞭：所列舉之實施例與所附之圖式僅提供參考與說明之用，並非用來對本發明加以限制者；能夠基於該等記載而容易實施之修飾或變更而完成之發明，亦皆視為不脫離本發明之精神與意旨的範圍內，當然該等發明亦均包括在本發明之申請專利範圍內。

首先，請參閱圖1，其為顯示本發明之潤滑油品質檢測系統的配置示意圖，該潤滑油品質檢測系統包含有轉動單元1、熱處理單元2、電處理單元3、以及電源供應單元4。

轉動單元1包含有馬達、扭矩傳感器、套管以及設於該套管內的轉動軸，該套管與該轉動軸之間設有一特定間距，該馬達係連接於該轉動軸的一端，該扭矩傳感器設置於該套管中。在進行品質檢測時，是將待測潤滑油塗布於該轉動軸的外表面上形成一油膜，並且利用馬達驅動該轉動軸以特定轉速轉動，再以該扭矩傳感器偵測該油膜在轉動過程中的扭矩。

熱處理單元2包含有加熱器21及溫度感測器22，該加熱器21與該轉動軸連接，用以加熱該轉動軸使待測潤滑油升溫，該溫度感測器22則是用以偵測該待測潤滑油在被加熱過程中的溫度。

根據本發明之技術思想，加熱器21中設有加熱元件，該加熱元件可以是自鈦金屬管、鈦金屬棒、電阻加熱器、電弧加熱器、紅外線加熱器、加熱棒、及加熱探針中選出之至少一種。

電處理單元3包含有電極模組31與示波器32，該電極模組31與該轉動軸電性連接，能夠施加電壓於該轉動軸並偵測該待測潤滑油的導電度及放電波形，該示波器32與該電極模組31電性連接，用以顯示該待測潤滑油的導電度及放電波形。

該電源供應單元4係與該轉動單元1、該熱處理單元2、及該電處理單元3電性連接，用以提供運作所需電力。

根據本發明的技術思想，該套管與該轉動軸之間的特定間距取決於該轉動軸以及該待測潤滑油的黏度。請參閱圖2A及圖2B，圖2A為顯示該待測潤滑油在本發明之潤滑油品質檢測系統中的流場變化及承壓狀態，圖2B為顯示待測潤滑油在本發明之潤滑油品質檢測系統中的微小流體元素於x方向受力之自由體圖。

根據牛頓第二運動定律整理，可推導得流體力學之運動方程式(motion equation)，亦即Navier – Stokes equation ，再經由圖2B所示之流體動力於潤滑軸承間之運動行為，能夠推導出以下數學式A：

...........數學式A 式中：P為油膜壓力、τ為流體剪應力

由圖2B可考慮無滑移之邊界條件，亦即其邊界條件於y=0時，u=0，及在y=h時，u=U與x軸之壓降可由流體黏滯係數與速度梯度帶入數學式A並積分，如此可得速度u分布之函式，如以下數學式B所示：

......... 數學式B

考慮z軸為單位距離，將數學式2之函數對y軸從0積分到間隙h，即可求得流經yz截面之質量流率Q _f，如以下數學式C所示：

....... 數學式C

當考慮流體為不可壓縮流(incompressible flow)，亦即經過截面積x方向之淨值量流率為零，將式C重新整理可得Ocvirk短軸近似值(Ocvirk’s short bearing approximation) ，如以下數學式D所示：

...... 數學式D

由數學式D可計算出該待測潤滑油在轉動軸表面上所形成之油膜厚度h，而轉動軸與套管之間的間距必須要大於該油膜厚度h，以使油膜能夠於轉動軸與套管之間流動，所控制之速度與誘發之剪力才能加速油膜之裂化。在本發明之實施例中，當轉速為8000 rpm、黏度值90cP時，可計算油膜厚度最大值約為0.6 mm；因此，轉動軸14與套管13之間的間距必須大於0.6mm。在本發明之實施例中，設計轉動軸14與套管13之間的間距為1 mm，使得油膜與套管13的徑向距離為0.4 mm，以便於測試流線間所產生之剪力效應，並於此區間進行放電信號之收集。

本發明之潤滑油品質檢測系統可以即時檢測潤滑油的油膜溫度、導電度與所承受之扭矩，並藉由導電度的改變，透過放電行為來檢測油膜品質，建立油膜黏度值與導電度之關係。其理論基礎由能量守恆原則，分離動件之摩擦耗損，進而量測油膜間之負載與剪力效應，如以下數學式E所示：

.......數學式E 式中：I為電流、V為電壓、T為扭矩、ω為角速度、T _loss為摩擦力所造成之扭矩。

分離動件之摩擦耗損後，剩餘之摩擦損失即為油膜之黏滯力，因此可改寫流體剪應力τ為以下數學式F：

......數學式F

然後利用以下數學式G計算黏滯力所造成之扭矩損耗：

....數學式G 式中：N為轉動軸轉速、ℓ為轉動軸長度、r為轉動軸半徑、c為轉動軸與套管之間的間距。

再將數學式E重新改寫為理論黏滯係數模型，如以下數學式H所示：

........數學式H

藉此可推得黏度μ與扭矩Tω之間的關係。另外，對於待測潤滑油檢測其測試前的基礎物性如黏度、導電率，以求得該基礎物性與溫度間之物性指標關係式，進而能夠獲得黏度與導電度之間的關係式。

接著，請參閱圖3，其為顯示使用本發明之潤滑油品質檢測系統進行潤滑油品質檢測之方法流程圖，包含有以下步驟：

S1：檢測待測潤滑油在不同溫度下的的基礎物性，以求得該基礎物性與溫度間之物性指標關係式，其中該基礎物性至少包括黏度、及導電度；

(S2：將該待測潤滑油塗布於潤滑油品質檢測系統中之轉動軸的表面，一邊驅動該轉動軸使之以第一轉速轉動，一邊使該待測潤滑油升溫至第一溫度後，檢測該潤滑油在使用狀態下的導電度、以及所承受的扭矩；

S3：基於上述步驟(b)所檢測到的導電度以該物性指標關係式計算求得該待測潤滑油在使用狀態下的黏度μf。

另外，由於一般尚未使用前的潤滑油是不導電的，導電度極低或是趨近於0，當潤滑油被使用在機械設備中時，隨著機械的轉動磨損，潤滑油在機械中所形成的油膜突破絕緣，產生電離通道，導致電壓下降而電流將從電容直接輸出作功進行放電，此時油膜的導電度會從一定值開始上升；因此，透過本發明之潤滑油品質檢測系統，能夠將在該潤滑油在轉動過程中所測得之導電度從一穩定值開始上升所花費的時間定義為該潤滑油的使用壽命。

為了更全面且完整地描述本發明，以下對本發明之實施方案態樣及具體實例進行說明性的描述；然而，此等並無代表本發明的具體實例中可實踐或可利用之唯一形式的意圖。實施例中涵蓋了多個具體實例之特徵和構造；以及操作這些具體實例之過程步驟及順序。然而，在其他實例中，亦可藉由相同或等效的功能及步驟順序來完成。 《建立油品物性指標關係式》

首先，量測不同種類的油品在不同溫度環境中之黏度及導電度。所使用的導電度量測裝置9如圖4所示，包含有電極組91、加熱板92、雷射位移感測器93、示波器94、以及導軌95。導軌95是用以固定電極組91的位置，避免電極組91位移；待測油品塗布在電極組91的兩塊電極板之間，雷射位移感測器93與該電極組91電性連接，用以感測待測油品的厚度h’；加熱板92設置於該電極組91的下方，藉以加熱待測油品；示波器94用以施加電壓至該電極組91，並偵測放電效應於該待測油品中所產生之電壓降、峰值電流值與放電波形，並即時監控導電度。另外，黏度的測量則是利用黏度計量測加熱至不同溫度的待測油品。

在本實施例中，分別採用未經使用之K85複級機油、CXL冷凍極壓油、PM礦物油，量測各油品升溫至40、50、70、80、90℃時的導電度及黏度值。導電度量測裝置的操作條件為：負載：550±5.5g、開路電壓(open voltage)：0.3V、加熱時間：180秒、採樣頻率：125kHz。然後，將測得之導電度及黏度數據繪製成圖5A，其中黑線為表示黏度與溫度之關係曲線，紅線違表示導電度與溫度之關係曲線。

由上表1及圖5A的結果可知：隨著溫度的提升，黏度因分子鏈的破壞而下降，其可能產生游離基的離子區塊(ionic clusters)，使油膜之導電度升高。其中更發現PM礦物油在70 °C時，可能油品分子鏈已大量破壞，導致導電度急遽上升，形成電良導體。

接著，基於上表1之數據推導出K85複級機油、CXL冷凍極壓油、及PM礦物油黏度值與導電度之關係如圖5B所示，且其關係式如下：

K85複級機油之黏度與導電度符合以下數學式I：

........ I

CXL冷凍極壓油之黏度與導電度符合以下數學式II：

........II

PM礦物油之黏度與導電度符合以下數學式III：

....... III

在以上方程式I至III中， μ表示油品黏度、t表示油品溫度、G表示油品導電度。

另外，經由殘差分析檢驗後，上述方程式I至III的精度分別高達94.94%、82.17%、96.28%。 《實施例》

在本實施例中，將K85複級機油塗布於本發明之潤滑油品質檢測系統中的轉動軸表面並驅動轉動軸分別以120rpm、150rpm、180rpm、210rpm之轉速轉動，並且加熱至40℃、50℃、60℃、70℃、80℃以如表2所示之轉速轉動，同時將該潤滑油加熱至如表2所示之溫度。量測潤滑油在轉動過程中的導電度及所承受的扭矩，分別繪製成圖6與圖7。

圖6為不同溫度及轉速的扭矩變化示意圖。由圖6之結果可知，當轉速為180 rpm，油膜溫度由40 °C提升至80 °C時，扭矩量測值大幅降低約91%顯示隨著溫度提升會使得油膜的黏度下降。又，圖7為為不同溫度及轉速的導電度變化示意圖相似地，如圖7所示，當轉速為180 rpm，油膜溫度40 ℃提高至70 °C時，導電度會從0.82×10 ^-4S/s上升至49.61×10 ^-4S/s，但當溫度持續提升時，導電度轉為呈現下降趨勢，並在油膜溫度80 °C達到最低之量測值2.51×10 ^-4S/s。 《統計分析》

1.溫度對於油膜基礎物性之影響

將前述實施例所得之數據進行變異數分析(ANOVA)，所得結果如表3所示。

表3

	黏度 (cP)	導電度 (S/s)
差異來源	D.F.	F cal	PCR	D.F.	F cal	PCR
油品種類	2	26.44*	4.06%	2	18.08*	51.57%
溫度	5	238.26*	94.59%	5	3.11	17.22%
殘差(Residual)/誤差(Error)	10	-	1.35%	10	-	31.21%
總變異量	17	-	100%	17	-	100%
*Significance at the 5% level, F 0.05 2, 10=4.10, F 0.05 5, 10=3.33

經過統計與檢定之判定(α=5%)，溫度對黏度為一極顯著影響指標，在F分佈之檢定值高達238.26 (F _cal=238.26 ＞＞F _{5, 10}=3.33)，溫度因子貢獻程度(PCR)為94.59%。雖然不同之油品種類可以改變此差異，但其影響力(F _cal=26.44)不及溫度之表現。再者，在機油中常添加之極壓添加劑含有金屬元素成分，促使導電度高於一般礦物油導電度。使油品之添加成分為控制導電度之主要因子，F值達18.08 (F _cal=18.08＞F _{2, 10}=4.10)，油品因子之貢獻程度為51.57%。

2. 流體速度之剪切效應對油膜黏度之影響

將前述實施例所得之扭矩以統計模型之適切性方法(model adequacy)推演出之擬合值(

)及信賴區間(confidence interval, CI)之範圍，對所建構之品質監測系統進行穩定度之評估。

如圖8A所示，在95%之信賴區間下，在實施例中的全因子驗證測試中，結果皆顯示油膜經扭矩所產生之剪力作用劣化後，僅有一參數組合(70 ℃, 120 rpm)遠離模型擬合曲線，並落在信賴區間之曲線外，為模型中之離群點。

圖8B為殘差隨機分配之半域圖(Daniel half-normal plots)。驗證測試中，觀測油膜劣化後可承受扭矩、量測與參數之誤差皆以隨機分布，不集中於任一測試中。當排除參數組合之兩殘差點(70 ℃, 120 rpm)與(70 ℃, 180 rpm)時，擬合精度從83.86%上升至94.78%，亦即此油膜品質即時監控系統為一穩健設計。

3.流體速度之剪切效應對油膜導電度之影響

將前述實施例1至20所得之扭矩與導電度以統計模型之適切性方法(model adequacy)推演出之擬合值(

)及信賴區間(confidence interval, CI)之範圍，對所建構之磨潤監測系統進行穩定度之評估。

圖9A為呈現實施例所測得之導電度的實驗結果(y _ij)，在95%之信賴區間下，在實施例中的全因子驗證測試之導電度實驗值之分布。結果顯示，導電度實驗結果中，僅有一參數組合(70 ℃, 210 rpm)遠離模型擬合曲線，並落在信賴區間之曲線外，為模型中之離群點。並於圖11(b)中判定殘差分配之隨機性，當排除參數組合之六個離群點(70 ℃, 210 rpm)、(70 ℃, 120 rpm)、(60 ℃, 120 rpm)、(60 ℃, 210 rpm)、(70 ℃, 150 rpm)與(65 ℃, 120 rpm)時，擬合精度從52.92%上升至90.13%。導電度之模型適切性分析中，所有測量值均在信賴區間內，亦即所建構之放電即時監控油膜品質系統之穩定度極高，導電度之量測系統亦為一穩健系統。

另外，將前述實施例所得之導電度及扭矩進行變異數分析(ANOVA)，所得結果如表4所示。

表4

	扭矩 (N∙m)	導電度 (S/s)
差異來源	D.F.	F cal	PCR	D.F.	F cal	PCR
溫度	8	23.34*	83.04%	8	1.95	37.03%
轉速	3	1.51	0.67%	3	0.85	6.06%
Residual/Error	24	-	16.29%	24	-	56.91%
殘差(Residual)/誤差(Error)	35	-	100%	35	-	100%
(*Significant at the 5% level, F 0.05 3, 24=3.01, F 0.05 8, 24=2.36)

在經由上述表4之結果可知，溫度對油膜可承受之扭矩有顯著影響，F值分別達23.34 (F _cal=23.34＞F _{8, 24}=2.36)，溫度對扭矩觀測指標之貢獻度為83.04%。此現象與油膜基礎物性測試結果相符，因油品隨溫度上升造成其黏度值急遽下降，使油膜間之摩擦力下降，降低對扭矩之承受能力。另一方面，溫度對導電度之觀測則呈現隨機之影響，但不具顯著性。推測其原因為極性添加劑對導電能力之干擾，需進一步進行時域與頻率域之轉換，方能辨識其干擾源。

經由上述實施例可知，本發明之潤滑油品質檢測系統及檢測方法具有以下優點：

1.建立電氣訊號與油膜品質之關聯：扭矩訊號之擷取配合流體力學之公式計算，建立黏滯力與導電率之關係式，以觀測導電率於迴轉運動中對機件磨潤狀態之影響。

2.真實環境模擬：本系統可控制多變的環境溫度及迴轉速度，並擷取油品抗剪能力及導電能力之訊號以推導參數模型。

3.品質即時監控：透過改變線速度與油膜溫度來設定導電率之閥值做為失效基準，觀測電氣迴路於油膜間產生電離通道所需時間，判斷不同油膜之磨潤性，並結合統計模型建立最佳化參數以及預測油膜失效時間。

綜上所述，本發明之內容已以如上之實施例舉例說明了，然而本發明並非僅限定於此等實施方式而已。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可再進行各種之更動與修飾；例如，將前述實施例中所例示之各技術內容加以組合或變更而成為新的實施方式，此等實施方式亦當然視為本發明所屬內容之一。因此，本案所欲保護之範圍亦包括後述之申請專利範圍及其所界定之範圍。

1:轉動單元 2:熱處理單元 21:加熱器 22:溫度感測器 3:電處理單元 31:電極模組 32:示波器 4:電源供應單元 9:導電度量測裝置 91:電極組 92:加熱板 93:雷射位移感測器 94:示波器 95:導軌 S1~S3:步驟

圖1為顯示本發明之潤滑油品質檢測系統的配置示意圖。 圖2A為顯示該待測潤滑油在本發明之潤滑油品質檢測系統中的流場變化及承壓狀態圖。 圖2B為顯示待測潤滑油在本發明之潤滑油品質檢測系統中的微小流體元素於x方向受力之自由體圖。 圖3為顯示使用本發明之潤滑油品質檢測系統進行潤滑油品質檢測之方法流程圖。 圖4為顯示本發明之實施例中所使用之導電度量測裝置結構圖。 圖5A為顯示本發明之實施例中之K85複級機油、CXL冷凍極壓油、PM礦物油的導電度及黏度與溫度之關係示意圖。 圖5B為顯示本發明之實施例中之K85複級機油、CXL冷凍極壓油、PM礦物油的導電度與黏度之關係示意圖。 圖6為顯示本發明之實施例中之扭矩與溫度、轉速之關係示意圖。 圖7為顯示本發明之實施例中之導電度與溫度、轉速之關係示意圖。 圖8A為顯示本發明之實施例1至20所測得之扭矩的實驗結果(yij)，在95%之信賴區間下，全因子驗證測試之扭矩實驗值之分布。 圖8B為顯示基於圖8A的殘差隨機分配之半域圖 圖9A為顯示本發明之實施例所測得之導電度的實驗結果(yij)，在95%之信賴區間下，全因子驗證測試之導電度實驗值之分布。 圖9B為顯示基於圖9A殘差隨機分配之半域圖

1:轉動單元

2:熱處理單元

21:加熱器

22:溫度感測器

3:電處理單元

31:電極模組

32:示波器

4:電源供應單元

Claims (10)

1. 一種潤滑油品質檢測系統，其係包含： 轉動單元，其係包含有馬達、扭矩傳感器、套管以及設於該套管內的轉動軸，該轉動軸的外表面塗布有待測油品，且該套管與該轉動軸之間設有一特定間距，該馬達係連接於該轉動軸的一端，用以驅動該轉動軸以特定速度轉動，該扭矩傳感器係用以偵測該待測油品在轉動過程中的所承受的扭矩； 熱處理單元，其係包含有加熱器及與溫度感測器，該加熱器用以加熱該轉動軸，該溫度感測器用以偵測該待測油品的溫度； 電處理單元，其係包含有電極模組與示波器，該電極模組與該轉動軸電性連接，用以施加電壓於該轉動軸並偵測該待測油品的導電度及放電波形，該示波器與該電極模組電線連接，用以顯示該待測油品的導電度及放電波形；以及 電源供應單元，其係於該轉動單元、該熱處理單元、及該電處理單元電性連接，用以提供運作所需電力。
2. 如請求項1之潤滑油品質檢測系統，其中該特定間距至少大於該待測油品在該轉動軸的外表面所形成之油膜厚度，該油膜厚度係由以下數學式D計算而得：

   

   ...... 數學式D 式中，h為油膜厚度、μ為待測油品黏度、P為油膜壓力、U為切線速度。
3. 一種潤滑油品質檢測方法，其係用於檢測潤滑油的物性指標，藉以評價該潤滑油的品質及使用壽命，包含以下步驟： (a)      檢測待測潤滑油在不同溫度下的的基礎物性，以求得該基礎物性與溫度間之物性指標關係式，其中該基礎物性至少包括黏度、及導電度； (b)      將該待測潤滑油塗布於請求項1或2之潤滑油品質檢測系統中之轉動軸的表面，一邊驅動該轉動軸使之以第一轉速轉動，一邊使該待測潤滑油升溫至第一溫度後，檢測該潤滑油在使用狀態下的導電度、以及所承受的扭矩； (c)      基於上述步驟(b)所檢測到的導電度以該物性指標關係式計算求得該待測潤滑油在使用狀態下的黏度 μ _f 。
4. 如請求項3之潤滑油品質檢測方法，其中該步驟(c)中之該待測潤滑油在使用狀態下的黏度 μ _f 與扭矩Tω符合以下以下數學式(H)：

   

   ………………… (H) 式中， V為電壓、I為電流、N為轉動軸轉速、ℓ為轉動軸長度、r為轉動軸半徑、ω為角速度、c為轉動軸與套管之間的寬度。
5. 如請求項3之潤滑油品質檢測方法，其中當該潤滑油為K85複級機油時，該步驟(a)中之該物性指標關係式為如以下數學式(I)所示：

   

   ………………… (I)； 式中，μ表示黏度、t表示第一溫度、G表示導電度。
6. 如請求項3之潤滑油品質檢測方法，其中在當該潤滑油為CXL冷凍極壓油時，該步驟(a)中之該物性指標關係式為如以下數學式(II)所示：

   

   ………………………(II) 式中，μ表示黏度、t表示第一溫度、G表示導電度。
7. 如請求項3之潤滑油品質檢測方法，其中當該潤滑油為PM礦物油時，該步驟(a)中之該物性指標關係式為如以下數學式(III)：

   

   ……………………(III) 式中，μ表示黏度、t表示第一溫度、G表示導電度。
8. 如請求項3之潤滑油品質檢測方法，其中在該步驟(b)中，該潤滑油塗布在該旋轉軸表面上的厚度h符合以下數學式4：

   

   ...... 數學式4 式中μ為未經使用之該潤滑油黏度、P為油膜壓力、U為切線速度。
9. 如請求項3之潤滑油品質檢測方法，其中在該步驟(b)， 該第一溫度為在40℃~90℃之範圍；該第一轉速為在120rpm~210rpm之範圍。
10. 如請求項3之潤滑油品質檢測方法，其中該潤滑油的使用壽命定義為在該潤滑油在轉動過程中所測得之導電度從穩定值開始上升所花費的時間。

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