机械密封摩擦副表面形貌的分形几何表征

机械密封摩擦副表面形貌的分形几何表征
机械零部件表面的几何形貌对微观接触、摩擦、磨损、润滑和密封有着显著影响。因而，表面几何形貌的表征一直是摩擦学等学科重要的研究课题之一。机械密封使由一组动、静环摩擦副组成的摩擦学系统，表面形貌及其变化是机械密封加工和工作过程中表现出来的重要特征，这一特征在一定程度上决定着机械密封的摩擦特性和密封特性。因此，研究动、静环摩擦副粗糙表面的固有特性，正确表征摩擦副的初始表面和磨损后的表面，对了解动、静环摩擦副之间的泄露通道状况，以及提高机械密封动、静环的磨合质量具有非常重要的现实意义。
由于粗糙表面形貌及其复杂，一种参数甚至多种参数几乎不可能把表面的形貌特征准确无误的描述出来。为此，人们从不同的角度提出了各种各样的表征参数，如高度标准差、斜率标准差和曲率标准差，但这些方法的表征效果并不令人十分满意。这是因为：**，粗糙表面的高度变化是一个非稳定的随机过程，高度分布的标准差与取样长度有关；**，粗糙表面具有几何自相似和自仿射特征，即若将其轮廓反复放大，就能观察到纳米级甚至更小的粗糙度不断增加的细节，这意味着不能定义表面的斜率和曲率；第三，表面粗糙度等统计学参数具有多重尺度的特性，在一定的测量条件下获得的统计学表征参数，只能反映与仪器分辨率及取样长度有关的粗糙度等信息，而没有反映表面粗糙度的全部。由此可见，有必要寻找一种尺度独立的参数代替尺度相关的传统学参数，用以表征粗糙表面形貌。

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