磨合过程摩擦表面分形参数探究

《磨合过程摩擦表面分形参数探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、磨合过程摩擦表面分形参数探究摘要：研究磨合过程中表面分形参数的变化。分析了现有磨合磨损分形预测模型的局限性，建立了分形参数D和G和磨合过程的磨损深度之间的数学模型。用APE500表面形貌仪扫描出表面轮廓曲线并根据均方根法计算出分形参数，并拟合出了D-h公式和G-h公式。结果表明，铸铁对钢摩擦副整个磨合过程中D和G均先减小后增大最后趋于稳定，磨合磨损分形预测模型应用此公式更具客观性。关键词：磨合；分形参数；表面形貌；回归分析中图分类号：TB42文献标文献标志码：A文献标DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2011.05.006TheFractalPara

2、metersofSurfaceProfileduringRunning-inProcessZhouJunjie,ZhaoJun(SchoolofMechanicalEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China.)Abstract：Thefractaiparametersofsurfaceprofileduringrunning-inprocessareinvestigated.Thelimitationofcurrentfractalpredictionmodelonrunning-inwearis

3、discussed,thenamathematicalmodelisproposedbetweenthefractaiparametersDandGandtheweardepthduringrunning-inprocess・SurfaceprofilecurvesarescannedbyAPE500surfacemorphology,moreovertheD~hformulaandG~hformulaarefittedout・Resultsshowthatforthecastiron-steelfrictionpairDandGdecreasefirstandthenin

4、creasesomewhattobestablelastduringthewholerunning-inprocess,andthefractaipredictionmodelofrunning-inwearismoreobjectivebyusingtheseformulas・Keywords：running-in；fractalparameters；surfacetopography；regressionanalysis磨合是机械系统使用时必经的一个重要过程，对获得稳定的低磨损率，延长工作寿命具有重要意义［1-2］o磨合过程中磨损率较高，表层组织和表面形貌都发生改变［3

5、-5］,磨合过程的主要研究内容之一就是探索表面形貌的变化规律。分形理论为研究磨合磨损提供了新的思路，葛世荣、朱华等［6-7］通过大量试验研究了磨合过程中表面形貌的变化，指出分形参数的改变和表面形貌的变化具有一致的对应关系，并通过建立磨合磨损的分形预测模型对分形参数等影响因素进行了讨论。但是，上述模型没有分形参数的定量表达，影响了模型计算精度。作者根据试验总结了分形参数D和G在磨合过程中的变化规律，通过对数据的回归分析给出了一个分形参数和磨损深度之间的数学公式，完善了磨合磨损的分形预测模型。1磨合磨损分形预测模型表征磨损程度的主要参数为磨损深度率，它和很多因素有关，根据葛世荣

6、等建立的磨合磨损分形预测模型［8-9］,可以把模型简化为,(1)式中：dh/dt为接触表面磨损深度率；P为接触载荷；D和G为分形参数；K代表材料参数。但是容易注意到，上述模型中接触载荷P和材料参数K均可视为常量，但是分形参数D和G会随着磨合过程中表面形貌的改变而改变，并不能将之视为初始值一成不变。事实上，表面磨合时发生磨损首先反映在表面形貌的改变，分形参数D和G随之改变，根据式(1)又反映在磨损深度率的变化上，磨损深度率的变化最后又反过来体现在磨损后的表面形貌上，这是一个互相影响、互相耦合的动态过程。因此,如果要预测整个磨合过程中的磨损量，必须探究磨合过程中分形参数D和G的

7、变化规律。2分形参数变化公式研究磨合过程中表面形貌的变化规律对磨合过程控制，摩擦副表面设计和工作状态识别具有重要意义［9］。传统表征表面轮廓的粗糙度参数太多且尺度依赖性很强，因此，作者采用分形维数D和尺度系数G来研究磨合过程中表面形貌的分形表征和变化规律。由于磨损深度是反映磨合程度的主要参数，而且它能耦合时间、相对滑动距离和材料本身性能对磨损的影响，因此作者假设分形参数的变化只与磨损深度和表面轮廓初始形态相关，这样模型将大大简化而不失合理性。数学表达式如下式中：DO为初始分形维数；GO为初始尺度系数；h为磨损深度。