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铁谱典型磨粒及磨粒群的分形维数研究

邱显焱  
【摘要】: 铁谱监测技术是一种重要的故障诊断方法,具有较宽的颗粒尺寸检测范围和较高的检测效率,因而得到了广泛使用,但在监测过程中人的主观因素严重影响了其潜在技术特点的发挥,更由于铁谱磨粒复杂的形态特征,使至今没有一个能客观、全面描述磨粒的定量参数。磨粒的显微观测表明,磨粒具有多尺度分形特征,随着分形几何理论的引入和计算机图像处理技术的发展,使铁谱磨粒的定量分析与自动识别成为可能。 本文改造了传统的铁谱磨粒分析实验装置,把普通铁谱显微镜与CCD配合辅之以电子计算机构成了图像数字化处理系统,为铁谱磨粒分析由人工识别向计算机自动识别的转化准备了硬件基础。本文基于步长法和盒维数的原理开发了磨粒分形维数计算软件,通过实验法、现场收集和磨粒照片3种方法收集了球形磨粒、切削磨粒、片状磨粒、块状磨粒以及层状磨粒各100个样本,用编制的软件计算出五种典型磨粒的轮廓分形维数范围,还仿真计算和分析了磨损过程磨合阶段的切削磨粒群、球形磨粒群以及两者混合磨粒群的盒维数。 计算结果表明,上述五种典型磨粒轮廓分形维数为正态分布,球形磨粒为D(μD,σ~2)~D(1.0231,8.727E-05),切削磨粒为D(μD,σ~2)~D(1.0990,0.001526),片状磨粒为D(μD,σ~2)~D(1.0945,0.000734),块状磨粒为D(μD,σ~2)~D(1.1744,0.001562),层状磨粒为D(μD,σ~2)~D(1.2585,0.001399);切削磨粒群盒维数比球形磨粒群要大得多,混合磨粒群的盒维数介于球形磨粒群和切削磨粒群之间,在磨损过程磨合阶段,磨粒群盒维数随着磨粒数量的减少而增大。以上结论丰富了铁谱技术的内容,对磨粒的自动识别和磨损状况实时监测具有重要的理论意义和实用价值。


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