磨合过程摩擦表面分形参数研究.docx

磨合过程摩擦表面分形参数研究摘要：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.2095-1469.2011.05.006TheFractalParametersofSurfaceProfileduringRunning-inProcessZhouJunjieZhaoJun（SchoolofMechanicalEngineeringBeijingInstituteofTechnologyBeijing100081China）Abstract：Thefractalparametersofsurfaceprofileduringrunning-inprocessareinvestigated.Thelimitationofcurrentfractalpredictionmodelonrunning-inwearisdiscussedthenamathematicalmodelisproposedbetweenthefractalparametersDandGandtheweardepthduringrunning-inprocess.SurfaceprofilecurvesarescannedbyAPE500surfacemorphologymoreovertheD-hformulaandG-hformulaarefittedout.Resultsshowthatforthecastiron-steelfrictionpairDandGdecreasefirstandthenincreasesomewhattobestablelastduringthewholerunning-inprocessandthefractalpredictionmodelofrunning-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]。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]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