【摘 要】
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钢轨波浪形磨耗是指钢轨在其轨顶面的某些部位沿纵向出现的具有一定规律性和周期性的类似波浪形状的磨耗，简称波磨.钢轨波磨是导致轮轨振动、钢轨损坏和噪声的主要原因之一，也是轮轨关系的研究难题之一.由于波磨分类标准较多，分得过细，对波磨的评价和测量提出了很高的要求.因此，方便的测量和定量的描述波磨是研究波磨特征和机理的重要内容.分形几何理论对描述具有自相似性和自仿射性特征的自然现象具有很好的适用性，其独立
【机 构】
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西南交通大学牵引动力实验室摩擦学研究所 四川 成都 610031 荆楚理工学院 机械工程学院 湖北
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钢轨波浪形磨耗是指钢轨在其轨顶面的某些部位沿纵向出现的具有一定规律性和周期性的类似波浪形状的磨耗，简称波磨.钢轨波磨是导致轮轨振动、钢轨损坏和噪声的主要原因之一，也是轮轨关系的研究难题之一.由于波磨分类标准较多，分得过细，对波磨的评价和测量提出了很高的要求.因此，方便的测量和定量的描述波磨是研究波磨特征和机理的重要内容.分形几何理论对描述具有自相似性和自仿射性特征的自然现象具有很好的适用性，其独立尺度的分形参数(分形维数)能较好地表征磨损表面的粗糙度水平特性，为研究不规则磨损表面提供了途径，并为摩擦磨损过程的量化研究建立了科学的方法.本文基于此观点展开对波状磨耗定量描述的试验研究.在销-盘摩擦磨损试验机上进行摩擦振动条件下的金属摩擦磨损试验，通过销-盘的摩擦运动来模拟轮轨间的平均接触应力，使摩擦面发生波状磨耗，采用日本KEYENCE 公司出品的测量精度为0.1μm 的LK-Navigator 激光位移传感器定点测量盘试件的磨痕轮廓尺寸，如图1 所示为盘试件在不同转速下的波磨轮廓曲线.运用功率谱法对磨痕轮廓进行分形表征，计算不同试验条件下的分形维数，研究功率谱法分形维数与盘试件表面轮廓的关系.结果表明：盘试件摩擦面波状磨痕分形特征显著，如图2 所示为不同转速下波状磨痕的分形维数，功率谱法分维数随滑动速度、载荷和滑动时间而变化.在相同载荷下，分形维数随滑动速度的增加而增大；在相同滑动速度下，分形维数随载荷的增加而增大；在相同滑动速度和载荷下，分形维数随滑动时间的增加而减小.分形维数越大，盘试件表面波状磨耗越严重，波磨波长越长.本研究为钢轨波磨的定量描述提供了有意义的参考.
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