往復(fù)滑動(dòng)摩擦副磨合過(guò)程摩擦振動(dòng)非線性特征研究.pdf

1、磨損是相互接觸的物體在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中表層材料不斷損傷的過(guò)程，機(jī)器設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生磨損。磨損是造成零件失效和材料損耗的主要原因，60-80％機(jī)械零件的失效是由磨損引起的，世界工業(yè)化發(fā)達(dá)國(guó)家能源約30％以不同形式的磨損消耗。因此，監(jiān)測(cè)機(jī)械設(shè)備的摩擦磨損狀態(tài)，識(shí)別設(shè)備早期磨損故障對(duì)于機(jī)器的節(jié)能減耗、合理運(yùn)行及安全生產(chǎn)均具有重要的意義。
　　摩擦振動(dòng)是機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中摩擦副摩擦磨損產(chǎn)生的一種現(xiàn)象，蘊(yùn)涵著反映摩擦副摩擦磨損

2、狀態(tài)的信息，可實(shí)時(shí)在線采集而不影響設(shè)備正常運(yùn)行。因此，開(kāi)展摩擦副摩擦磨損過(guò)程中摩擦振動(dòng)的研究，準(zhǔn)確提取摩擦振動(dòng)特征，可為機(jī)械設(shè)備磨損狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷提供理論依據(jù)和方法。
　　摩擦振動(dòng)信號(hào)能夠反映摩擦副的磨損狀態(tài)，但是含有噪聲的摩擦振動(dòng)信號(hào)不能真實(shí)反映摩擦副的磨合磨損狀態(tài)。本文以在磨合磨損試驗(yàn)中采集的振動(dòng)信號(hào)為研究對(duì)象，采用諧波小波包變換理論，結(jié)合摩擦系數(shù)與磨損表面，探討了摩擦振動(dòng)信號(hào)的降噪方法。結(jié)果表明:諧波小波包變換的方法可實(shí)

3、現(xiàn)摩擦振動(dòng)信號(hào)的提取。
　　在摩擦振動(dòng)信號(hào)降噪研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)磨合磨損試驗(yàn)研究了摩擦振動(dòng)的時(shí)域特性和頻域特性。(1)時(shí)域特性研究表明:摩擦振動(dòng)信號(hào)是微弱信號(hào)，具有幅值小能量低的特點(diǎn);隨著磨合過(guò)程的進(jìn)行，摩擦振動(dòng)信號(hào)的振幅呈減小趨勢(shì)。載荷、潤(rùn)滑介質(zhì)和材質(zhì)影響摩擦振動(dòng)信號(hào)振幅的變化，隨著試驗(yàn)載荷的增加，摩擦振動(dòng)信號(hào)的振幅增大;亦均不相同;初始表面對(duì)磨合初期的摩擦振動(dòng)信號(hào)的振幅影響明顯，隨著磨合的進(jìn)行，這種影響逐漸減小。(2)頻域特性

4、研究表明:摩擦振動(dòng)信號(hào)的頻譜中以邊頻為主，沒(méi)有明顯固有頻率出現(xiàn)，摩擦振動(dòng)信號(hào)具有非線性特征。摩擦振動(dòng)激發(fā)的信號(hào)的頻率分布范圍與摩擦副材質(zhì)有關(guān)，而與載荷、潤(rùn)滑介質(zhì)及初始表面等試驗(yàn)條件無(wú)關(guān)。本文試驗(yàn)結(jié)果表明高熵合金材質(zhì)的摩擦副摩擦振動(dòng)信號(hào)頻率分布范圍在2000-3000Hz;鑄鐵材質(zhì)的摩擦副摩擦振動(dòng)信號(hào)頻率分布范圍在2000-3000Hz;中碳鋼材質(zhì)的摩擦副摩擦振動(dòng)信號(hào)頻率分布范圍在3000-4000Hz。
　　摩擦磨損過(guò)程是極其復(fù)雜

5、的非線性動(dòng)力學(xué)過(guò)程，混沌理論是非線性問(wèn)題研究的有效手段，本文在摩擦振動(dòng)信號(hào)特性研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用混沌理論研究了摩擦振動(dòng)信號(hào)的非線性動(dòng)力學(xué)特征。采用最大Lyapunov指數(shù)法、贗相空間法、功率譜方法、Poincare截面法及頻閃采樣法分析了摩擦振動(dòng)信號(hào)混沌的動(dòng)力學(xué)特征;計(jì)算了摩擦振動(dòng)信號(hào)的混沌特征參數(shù)關(guān)聯(lián)維和K熵，提取了摩擦振動(dòng)信號(hào)混沌吸引子;通過(guò)試驗(yàn)探討了摩擦副在不同磨損狀態(tài)下摩擦振動(dòng)信號(hào)混沌吸引子在相空間中的演變歷程，結(jié)果表明:摩擦振