基于原子吸收光譜法在汽車自動(dòng)變速器故障檢測(cè)中的應(yīng)用探索

【摘要】隨著不斷上升的汽車行駛里程數(shù)，主要金屬含量也隨之攀升。文章在汽車自動(dòng)變速器故障檢測(cè)中創(chuàng)新性應(yīng)用了原子吸收光譜法，通過(guò)對(duì)不同行駛里程采用原子吸收光譜法進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)主要金屬在自動(dòng)變速器油液中的含量，創(chuàng)建出不同行駛里程數(shù)下自動(dòng)變速器主要金屬含量數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)具有故障狀態(tài)的自動(dòng)變速器油液主要金屬含量進(jìn)行測(cè)定后，將其對(duì)比于數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)值，源自吸收光譜法能夠提高維修質(zhì)量、降低汽車維修成本，在不解體的狀態(tài)下，幫助汽車檢測(cè)維修技術(shù)人員對(duì)汽車自動(dòng)變速器故障原因?qū)嵤┰\斷，與此同時(shí)還可對(duì)自動(dòng)變速器磨損等狀況進(jìn)行判斷。

【關(guān)鍵詞】故障檢測(cè)；自動(dòng)變速器；原子吸收光譜法；汽車

在油液磨粒檢測(cè)技術(shù)中最早應(yīng)用到油液光譜分析，在二十世紀(jì)中期，為了能夠?qū)δp狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、軍艦柴油機(jī)等機(jī)械狀態(tài)中應(yīng)用了光譜分析法。原子吸收光譜法，以氣態(tài)的基態(tài)原子外層電子為基礎(chǔ)，對(duì)紫外光和可見光范圍的相對(duì)應(yīng)原子共振輻射線的吸收強(qiáng)度來(lái)定量被測(cè)元素含量的分析方法，是為測(cè)量特定氣態(tài)原子吸收光輻射的方法。原子吸收光譜法主要用于樣品中痕量及微量組分的分析。而油液磨粒光譜分析方在我國(guó)的應(yīng)用于二十世紀(jì)八十年代，對(duì)于監(jiān)控柴油機(jī)運(yùn)動(dòng)部件磨損狀態(tài)采用了油液光譜分析技術(shù)，其應(yīng)用確定了柴油機(jī)的換油周期及壽命，為柴油機(jī)的檢修提供指導(dǎo)。依靠自動(dòng)變速器油液，汽車自動(dòng)變速器實(shí)現(xiàn)液力傳動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)換擋元件的操作，除此之外，還對(duì)制動(dòng)器、自動(dòng)變速器離合器等運(yùn)動(dòng)零件進(jìn)行清潔。

當(dāng)使用汽車自動(dòng)變速器時(shí)間的不斷累計(jì)，日益增多的磨損狀況就會(huì)出現(xiàn)在自動(dòng)變速器各個(gè)運(yùn)動(dòng)零件上，這也增多了自動(dòng)變速器油液中所含的金屬磨屑與磨粒。為了對(duì)自動(dòng)變速器關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)零件磨損情況進(jìn)行有效判斷，就必須對(duì)汽車自動(dòng)變速器油液中主要金屬含量實(shí)施檢測(cè)。

1.原子吸收光譜分析法原理

待測(cè)物質(zhì)包含于油液中，當(dāng)轉(zhuǎn)化成為原子蒸氣，具有一定波長(zhǎng)特征的輻射源自于與待測(cè)含量物質(zhì)相同的元素制作的空心陰極燈，在經(jīng)過(guò)火焰，基態(tài)原子吸收了其中一部分。

為了將未之油液中包含的待測(cè)元素含量有效查出，對(duì)吸收光進(jìn)行測(cè)量后，吸光度-濃度工作曲線可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列試樣作出。自動(dòng)變速器油液中金屬磨粒含量通過(guò)原子吸收光譜法進(jìn)行測(cè)定，需要建立數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)信息為車型相同自動(dòng)變速器行駛里程數(shù)不同時(shí)，自動(dòng)變速器油液中的金屬含量，并找出汽車行駛里程數(shù)與自動(dòng)變速器油液中Cr、Cu、Fe等典型金屬含量之間存在的規(guī)律，這樣做的好處體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面，對(duì)汽車自動(dòng)變速器故障的診斷而言，可將自動(dòng)變速器油液中金屬磨粒含量作為技術(shù)分析依據(jù)；另一方面，可對(duì)汽車自動(dòng)變速器磨損故障進(jìn)行提前預(yù)報(bào)，對(duì)制動(dòng)器、自動(dòng)變速器離合器等關(guān)鍵零部件的磨損情況進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測(cè)。將其概況就是有效延長(zhǎng)使用汽車自動(dòng)變速器壽命，降低維修汽車成本，也避免了對(duì)自動(dòng)變速器總成的拆卸。

2.試驗(yàn)

2.1 溶液與試劑

采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液1000稀釋出Cr、Cu、Fe標(biāo)準(zhǔn)溶液。水是超純水，硝酸選取優(yōu)級(jí)純。0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、8.00、10.00為濃度系列。

2.2 儀器與條件

試驗(yàn)儀器有電子分析天平、電熱板、鉻、銅、鐵空心陰極燈、原子吸收光譜儀。各元素最佳測(cè)定儀器工作條件參照表1所示。

2.3 處理樣品

奧迪A6自動(dòng)變速器油液作為樣品，處理時(shí)，在三角燒瓶?jī)?nèi)放入1.0mL樣品，之后將10mL濃硝酸加入，將漏斗放置上端，對(duì)樣品的加熱、消化可采用恒溫電熱板，讓其緩慢升溫，直至150攝氏度時(shí)，持續(xù)加熱，以近干為標(biāo)準(zhǔn)將其蒸發(fā)，提升溫度至220攝氏度，最后蒸發(fā)干。冷卻樣品殘?jiān)?，?%硝酸溶液加入超聲分次進(jìn)行溶解，再置于100mL容量瓶中，以刻度為標(biāo)準(zhǔn)加入超純水，搖均后待測(cè)。

2.4 測(cè)定樣品

對(duì)各個(gè)元素標(biāo)準(zhǔn)系列，按照表中所示原子吸收光譜儀器條件，分別進(jìn)樣，對(duì)吸光度進(jìn)行測(cè)定，之后橫坐標(biāo)以濃度為基準(zhǔn)，縱坐標(biāo)以吸光度為基準(zhǔn)，進(jìn)行線性回歸。回歸方程如下所示：

Cr：r=0.9996，y=0.0651x+0.0174；

Cu：r=0.9997，y=0.1184x+0.0369；

Fe：r=0.9998，y=0.0549x+0.0368；

2.5 精密度及回收率

按照低、中、高比例將同一樣品加入濃度不同的同種標(biāo)準(zhǔn)溶液中，對(duì)Cr、Cu、Fe回收率進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：Cr、Cu、Fe金屬原色平均回收率為97.7%～101.3%之間，而相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，金屬元素精密度偏差低于3%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明測(cè)定方法可靠且具有良好的實(shí)驗(yàn)精密度。

3.分析結(jié)果與試驗(yàn)驗(yàn)證

典型金屬含量隨著自動(dòng)變速器油液里程數(shù)的增加而增多，典型金屬含量也顯著上升。奧迪A6樣品車輛里程數(shù)不同，根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，從一定程度上，汽車行駛里程數(shù)與典型金屬含量呈現(xiàn)相關(guān)性。以Fe為例，伴隨汽車行駛里程數(shù)的不斷上升，自動(dòng)變速器油液樣品中Fe的含量也在增加，詳情參照?qǐng)D1所示，F(xiàn)e含量在里程數(shù)自動(dòng)變速器油液中，位于上、下兩條界限之間。Cu與Cr與汽車行駛里程數(shù)也呈現(xiàn)出相同的相關(guān)性，都是伴隨汽車行駛里程數(shù)的上升而不斷增多，且Cu與Cr的含量在不同里程數(shù)自動(dòng)變速器油液中，同樣位于上、下兩條界限之間。

一輛奧迪A6轎車，其行駛里程數(shù)為57000公里，檔位于D檔車輛起步后，沖擊感體現(xiàn)在每個(gè)檔位，但工作中的變速器出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。從出現(xiàn)的故障來(lái)看，故障疑為自動(dòng)變速器離合器出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，因此，將自動(dòng)變速器油液抽取出，并對(duì)油液中Cr、Cu、Fe典型金屬含量采用原子吸收光譜儀進(jìn)行測(cè)定，通過(guò)測(cè)定得出結(jié)果，Cr、Cu、Fe含量均超過(guò)圖示中的上界限，因此，可以初步診斷出故障，確定為自動(dòng)變速器中離合器嚴(yán)重磨損。在解體自動(dòng)變速器后，更換嚴(yán)重磨損的離合器，從而消除故障。

4.結(jié)束語(yǔ)

原子吸收光譜法，以氣態(tài)的基態(tài)原子外層電子為基礎(chǔ)，對(duì)紫外光和可見光范圍的相對(duì)應(yīng)原子共振輻射線的吸收強(qiáng)度來(lái)定量被測(cè)元素含量的分析方法，是為測(cè)量特定氣態(tài)原子吸收光輻射的方法。

原子吸收光譜法主要用于樣品中痕量及微量組分的分析。原子吸收光譜法是二十世紀(jì)五十年代中期誕生并在逐漸獲得發(fā)展的新型的儀器分析方法，在農(nóng)業(yè)、食品、地質(zhì)、冶金、機(jī)械、化工、環(huán)境保護(hù)、材料科學(xué)輕工、生物醫(yī)藥等各個(gè)領(lǐng)域中，原子吸收光譜法都取得了不小的成效。

采用原子吸收光譜法能夠?qū)ψ詣?dòng)變速器磨損情況進(jìn)行判斷，文章簡(jiǎn)要介紹了汽車自動(dòng)變速器故障采用原子吸收光譜法進(jìn)行檢測(cè)的應(yīng)用。該方法具有提高維修質(zhì)量、降低維修汽車成本、提高可靠性，有助于汽車檢測(cè)維修技術(shù)人員對(duì)汽車自動(dòng)變速器故障原因進(jìn)行診斷與確定，有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速器磨損的判定。

參考文獻(xiàn)

[1]吳君，馮勇，鄭堯軍.基于圖形化測(cè)控的汽車自動(dòng)變速器教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013（5）.

[2]劉浩，陳黎萍，艾應(yīng)偉，裴娟，李偉，周南華，郭聰.用原子吸收光譜法分析鐵路運(yùn)輸對(duì)周邊臍橙種植園土壤元素的影響[J].光譜學(xué)與光譜分析，2010（6）.

[3]楊南南.淺談職業(yè)教育教學(xué)資源的開發(fā)——以汽車自動(dòng)變速器維修課程開發(fā)為例[J].教育探索，2011（9）.

[4]肖開提阿布力孜，彭秧，王吉德，司馬義努爾拉.原子吸收光譜法研究聚丙烯腈樹脂對(duì)銅、鉛、鎘和鋅的吸附性能[J].光譜學(xué)與光譜分析，2010（4）.

[5]董鑄榮，梁松峰，賀萍.汽車自動(dòng)變速器輸出軸角加速度檢測(cè)通道的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)電工程，2012（8）.

[6]徐曉宏，趙萬(wàn)忠，王春燕，陳偉.基于NLPQL算法的電動(dòng)輪汽車差速助力轉(zhuǎn)向參數(shù)優(yōu)化[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版，2012（9）.