二、柴油机磨损状态测的应用
柴油机磨损状态的铁谱监测，目前已应用于铁路机车、船舶、舰艇等方面。柴油机是一种摩擦副多、润滑状态复杂、工作条件恶劣（高温、往复、变速）、使用材料种类多的机械设备。据统计，一台6缸柴油发动机竟有摩擦副600对以上，而每一对摩擦副的润滑状态又随着运转参数的变化而变化。长期以来，柴油机的磨损，特别是柴油机中三大摩擦副（缸套一活塞环、凸轮一挺杆、曲轴一轴承）的磨损一直是影响柴油机性能和使用寿命的关键问题。因此，研究在不解体、不停车的情况下对柴油机润滑油定量抽样检查，以监测其磨损状态、预防和诊断机械故障、提高运行可靠性，具有极其重要的意义。
目前应用铁谱技术来监测柴油机的磨损状态和进行故障诊断，其实际应用主要有如下几个方面。
1．分析柴油机的磨损类型和识别磨损部件
通过铁谱片加热法，目前，已能分析柴油机的磨损类型和识别其磨损部件。例如，用某台船用柴油机油样制备的铁谱片，经加热330℃后，其大部分磨粒呈现出草黄回火色，表明此时柴油机的磨粒是铸铁材料磨粒。经过观察，发现大部分磨粒已经被严重氧化，加之在谱片加热前已见到一些磨粒有回火色斑点，这些现象表明，这是高温磨损所致，据分析可能是因润滑不良引起。此外，经监测发现磨粒的数量和尺寸比正常状态下多得多，据此说明柴油机已开始发生异常磨损。
对该船用柴油机油样的铁谱分析还发现了严重磨损磨粒，并呈现有蓝色的回火色斑点以及大的暗金属氧化物磨粒，其表面呈灰白色，与钢磨粒加热550℃后颜色特征相同。上述现象表明，这些磨粒在其生成过程中，它们的表面上已产生有一层厚的氧化膜，说明当时的磨损状态已进人异常情况。在取出上述油样数周后，便发生了因一个汽缸油路堵塞而使其咬死损坏的严重故障。
2．柴油机的磨损状态监测及工况诊断
通过定量铁谱分析可以监测柴油机的磨损状态以及设备工况的磨损率，从而给出柴油机的磨损趋势图并进行工况诊断。
在进行机械设备状态监测时，不同的机械设备、不同的工况将会有不同的磨损趋势图。通常，通过对监测对象进行长期监测，记录特定工况条件下设备的磨损趋势图，可以制定出合理的、行之有效的正常磨损基准线和非正常磨损的监督线以及严重磨损的限制线，从而为设备的现场状态监测提供判断准则。如图3所示是取某设备稳定磨损工况阶段多次测量的IS值的平均值IS线值，取该基准线值与3倍的测量值的偏差值之和为限制线值。IS值平均值IS及偏差值S可由下式求得：
 
图3 机械设备磨损趋势图及基准线、监督线及限制线
某汽车制造厂利用铁谱分析方法来研究缩短汽车发动机调试磨合的时间。该厂生产的汽车发动机原先始终采用三阶段总计55min的磨合规程（冷拖20min→空运转15min→低负荷运转20min)。由于汽车生产量的迅速增长以及发动机设计与制造工艺水平的提高，完全有可能也非常有必要缩短调试磨合时间。经试验研究表明，该厂生产的发动机调试磨合规程由原来的55min缩短为35min（冷拖10min→空运转15min→低负荷运转10min），缩短了36.4%。为了检验这一暂行规程的磨合效果及探讨进一步缩短调试磨合时间的可能性，利用铁谱分析方法进行了多种调试磨合方案的试验研究，可以进一步缩短到20min，效率提高了175%。在改进过程中发现，提高零件表面加工质量和清洁度，减少污染颗粒、表面毛刺，加强零件表面清理，提高装配质量，是缩短发动机调试磨合时间的必要条件。
三、滚动轴承和滑动轴承磨损状态监测的应用
轴承是各类机器中的重要支承零件，它的失效或损坏将直接影响机器工作的可靠性。因此，在机器状态监测中，一直将轴承列为监测重点。
近些年来，国内外研究结果表明，当轴承接近疲劳时，球形磨粒的大量出现以及总磨损IG＝(AL－AS)和磨损烈度指数IA＝（AL－AS)值的突然增大，可视为轴承疲劳剥落的先兆。图4是对306轴承疲劳失效过程监测出的铁谱曲线。通过研究，总结出磨损量和磨粒形态与滚动轴承疲劳失效的对应关系，并据此提出提高轴承质量的一些途径。
图4 306轴承疲劳失效的铁谱曲线
铁谱技术监测滑动轴承的工况也同样有效。美国Foxboro公司分析实验室取得了许多这方面的成功应用。例如，在对一台船用电动机轴承监测中，发现其油腔中取出的油样中含有大量的铜合金磨粒和铁的红色氧化物磨粒后，随后对其拆检表明，轴承止推面上的巴氏合金层已发生严重磨损。经重新浇注安装后，油样的直读铁谱读数大大降低。
四、飞机发动机磨损状态监测的应用
飞机发动机是一种可靠性和安全性要求极高的机械设备，因而各国都在积极采用各种先进设备对其进行工况监测。目前铁谱技术已成功地应用于监测飞机发动机的运行状态，进行故障预报。
图5～图7是英国D. Scott等人采用直接铁谱仪监测军用飞机发动机工作状态及磨损工况的实例。其中图5是用直读铁谱仪测定的DL、Ds铁谱读数绘制的Is-t趋势图，表示飞机发动机的磨损状态及工况，图示曲线表明，No.72发动机的状态正常，而No. 21发动机异常，需拆卸检修。
图5 No.21、No.72发动机Is-t曲线
图6 No. 72发动机累积总磨损、磨损烈度趋势
图7 No.21发动机的累积总磨损、磨损烈度趋势
图6和图7是D. Scott等人采用累积总磨损Σ(DL一DS)值的“趋势分析”来预报发动机的磨损状态及工况的实例。这种趋势分析是以时间的函数标绘出发动机的累积总磨损值和累积磨损烈度值的变化曲线，据此来分析与评定发动机的磨损状态和工作状况。监测表明，当累积总磨损值和累积磨损烈度值的曲线随时间而呈稳定升高时（图6），表明发动机工作正常，处于正常的磨损状态。如果这两条曲线的斜率在某一时间迅速增加，即两条曲线出现相互靠近趋势时（如图7所示），则表明发动机已发生严重磨损。当两曲线出现交叉时，表明发动机已开始损坏。通过对两曲线的变化趋势分析，已成功进行了多台飞机发动机磨损状态及工况的分析与诊断工作。
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