铁谱技术作为油液分析的一种重要手段,在大型机械设备的状态监测和故障诊断中得到了广泛的应用。传统的铁谱分析技术以离线方式为主,尽管分析结果可靠,但实时性较差。近年来也有部分研究基于分析式铁谱仪的制谱原理开发了在线式铁谱仪,但由于存在磨粒堆积、图像采集效果差等问题,限制了其应用范围。本文针对上述问题,尝试设计了一种在线旋转式铁谱仪,获得了更好的磨粒在线捕集和成像效果。分析了影响磨粒在线捕集和成像质量的因素,针对原始油样粘度大及磨粒沉积面积小导致磨粒沉积率低,磨粒表面残留油液和气泡导致磨粒图像边缘模糊从而影响成像效果的问题,对在线旋转式铁谱仪进行了详细功能需求分析并制定了总体设计方案,将其细化为油样处理、自动制谱、磨粒图像采集和通信控制四个模块。对旋转式铁谱仪的磨粒沉积过程进行动力学分析,推导出了与磨粒沉积有关的仪器系统参数。参考离线铁谱仪的磁头结构,设计了单沉积环且磁场强度可调的磁头,实现了不同大小磨粒的顺序沉积,并采用ANSYS有限元分析方法对磁头的磁场梯度分布进行了仿真优化。分析了在线旋转式铁谱仪的制谱需求,对其油样处理模块、在线制谱模块和磨粒图像采集模块进行了设计。其中,油样处理模块主要包括微量泵、气压供液装置、试剂瓶和振荡混匀器,实现了对采集油样的稀释和振荡混匀;在线制谱模块主要包括电磁磁头、沉积腔、支撑轴系和驱动电机,实现了对处理油样的在线制谱;磨粒图像采集模块包括磨数字显微相机和照明光源,实现了铁谱磨粒的显微图像采集。其中特别针对在线磨粒图像采集无法施加透射光的限制,设计了一种LED结合导光板的明场漫射背光照明方式,并以光照度均匀性为指标,通过Trace Pro光学仿真,优化了LED的数量。基于Lab VIEW软件平台,开发了在线旋转式铁谱仪的上位机通讯控制软件,实现了油样处理、在线制谱、图像采集过程的远程协同控制,并能够对采集的磨粒图像进行简单预处理。在实验室搭建了在线旋转式铁谱仪实验台,利用采煤机摇臂齿轮箱的油样进行了在线制谱和图像采集试验,采用定量分析和定性分析等手段,提取了铁谱图像中磨粒的数量、颜色、形状和纹理等特征信息,对其图像采集效果进行了评价。并通过与离线式铁谱分析方法获得的磨粒图像进行比较,对其性能进行了综合评价。该论文有图74幅,表4个,参考文献96篇。