溝槽與圓坑型織構表面對摩擦振動噪聲的影響.pdf

1、摩擦尖叫噪聲是由于相互接觸的物體發(fā)生相對運動并引起強烈自激振動而產(chǎn)生的，其具有頻率高、強度大、影響因素眾多、發(fā)生機理不明、可重現(xiàn)性差等特點。摩擦尖叫噪聲一方面會引起嚴重的噪聲污染導致人們生活的不適，另一方面也會降低摩擦系統(tǒng)的各項性能和使用壽命，因此，如何降低及抑制摩擦尖叫噪聲一直是國內(nèi)外許多學者研究的重點問題。由于摩擦噪聲源于接觸界面的不穩(wěn)定振動，因此大多數(shù)研究者從摩擦界面的角度著手，深入研究了界面粗糙度、第三體、磨屑等對摩擦性能和摩擦

2、振動噪聲的影響，但從主動改變界面接觸特征的角度研究摩擦尖叫噪聲及其產(chǎn)生機理的研究則鮮見報道。
　　本課題組在前期研究中，研究了往復運動和轉動條件下溝槽織構表面對摩擦尖叫噪聲的影響，結果表明不同寬度和間距的溝槽織構表面對摩擦尖叫噪聲有很大的影響，但該研究織構化表面樣品單一且對于機理的探討尚且不足。因此，為進一步探究不同織構化表面對摩擦尖叫噪聲的影響，本研究擬在盤試樣表面上加工出發(fā)散型溝槽型織構和圓坑型織構，在相同條件下完成了試驗研究

3、和有限元分析，探討了兩種織構對摩擦尖叫噪聲抑制作用的異同，為抑制界面摩擦尖叫噪聲的表面設計及處理提供參考依據(jù)。
　　本研究在列車制動盤試樣表面加工出三種不同寬度的溝槽型織構和三種不同直徑與間距的圓坑型織構，與光滑表面進行摩擦尖叫噪聲對比試驗。并利用有限元軟件ABAQUS對試驗過程進行復特征值分析及瞬態(tài)動力學分析，研究不同織構表面對摩擦振動噪聲的影響與機理。主要結論如下:
　　1、兩種織構表面均能降低摩擦系統(tǒng)高頻尖叫噪聲，織構

4、的存在能夠降低摩擦系統(tǒng)的自激振動，溝槽織構表面和圓坑織構表面中對摩擦尖叫噪聲的抑制效果最佳的分別是T-30°-1和P-4-2。并且對于同種織構，摩擦力波動越大，織構對噪聲的抑制作用越有效。
　　2、溝槽織構與圓坑織構能夠明顯改善盤試樣上的犁溝和剝落現(xiàn)象，并且織構能夠存儲摩擦過程中產(chǎn)生的磨屑，因而織構的存在改善了界面的摩擦磨損特性和接觸狀態(tài)，從而降低了摩擦尖叫噪聲。
　　3、復特征值分析結果表明摩擦系數(shù)為0.1時，三種接觸表面

5、的第一、二階模態(tài)發(fā)生耦合，且耦合頻率與試驗采集的主頻1200 Hz非常接近。隨著摩擦系數(shù)的繼續(xù)增大，光滑表面的不穩(wěn)定振動傾向也隨之增強。而對于T-30°-1和P-4-2表面，耦合模態(tài)的不穩(wěn)定傾向經(jīng)歷了先增大后減小并在摩擦系數(shù)為0.6時出現(xiàn)模態(tài)分離，這表明兩個織構表面在摩擦系數(shù)逐漸增大過程中，系統(tǒng)產(chǎn)生不穩(wěn)定振動的傾向是先增大后減小，并最終趨于穩(wěn)定。
　　4、瞬態(tài)動力學法計算了三種表面在時域內(nèi)的振動信號和摩擦力信號，三個試樣均出現(xiàn)了不

6、同程度的自激振動，且光滑平面振動最為劇烈。T-30°-1表面的三個信號的振動幅值相較于光滑平面有明顯下降，且其加速度和摩擦力振動曲線均出現(xiàn)了6次間斷性的波動，正好對應轉動半個周期內(nèi)的6條溝槽，因此溝槽的存在有利于抑制系統(tǒng)的不穩(wěn)定振動并降低摩擦尖叫噪聲。P-4-2的三個信號相較于光滑平面有一定降低，但卻高于T-30°-1的加速度振動幅值，且半個周期內(nèi)的6列圓坑織構使得摩擦力曲線產(chǎn)生了六次波動，因此圓坑織構P-4-2對自激振動的抑制效果弱于