Mn-Cu阻尼合金與四種金屬材料的摩擦振動(dòng)噪聲特性對(duì)比研究.pdf

1、由摩擦引起的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)從而降低機(jī)械設(shè)備的精度、穩(wěn)定性和使用壽命，而產(chǎn)生的噪聲更會(huì)嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境，危害人們的身心健康。因此，減少振動(dòng)、降低噪聲已成為當(dāng)今亟待解決的難題。近年來(lái)，人們通過(guò)采用具有高減振性能的阻尼合金材料制造成振動(dòng)源和噪聲源等機(jī)械結(jié)構(gòu)件來(lái)減輕或防止振動(dòng)和噪聲已成為一種快捷有效的途徑。然而在實(shí)際生產(chǎn)生活中相互接觸的兩個(gè)物體之間由于不可避免地外界因素而發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)摩擦并產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲現(xiàn)象是比較常見(jiàn)的，因此研究將阻尼合金直

2、接作為摩擦副材料相互摩擦?xí)r對(duì)滑動(dòng)摩擦振動(dòng)噪聲現(xiàn)象的影響情況具有很好的創(chuàng)新性和實(shí)用性，能夠?yàn)榭刂平鉀Q摩擦振動(dòng)噪聲問(wèn)題提供一定指導(dǎo)作用。
　　本文為研究具有高阻尼性能的新型Mn-Cu阻尼合金材料的滑動(dòng)摩擦振動(dòng)噪聲特性，首先在球-平面接觸模式下選取蠕墨鑄鐵(RuT350)、鍛鋼(20CrMnMo)、球墨鑄鐵(QT400)和鋁合金(7075)四種相對(duì)減振性能更低的傳統(tǒng)金屬合金作為對(duì)比材料進(jìn)行了球-盤滑動(dòng)摩擦振動(dòng)噪聲試驗(yàn)，之后又在平面-平面

3、接觸模式下選取蠕墨鑄鐵和鍛鋼兩種金屬合金作為對(duì)比材料進(jìn)行了銷-盤滑動(dòng)摩擦振動(dòng)噪聲試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)摩擦試驗(yàn)中采測(cè)的摩擦噪聲聲壓、振動(dòng)加速度以及動(dòng)態(tài)摩擦力等信號(hào)的分析處理，以及試驗(yàn)后試樣磨損表面磨痕形貌分析，研究了Mn-Cu阻尼合金等不同材料對(duì)摩擦噪聲特性、界面振動(dòng)特性以及摩擦磨損行為的影響情況。此外，綜合對(duì)比分析了兩種接觸模式下Mn-Cu阻尼合金等材料對(duì)摩擦振動(dòng)和噪聲的影響差異和區(qū)別，并結(jié)合試樣表面磨痕形貌來(lái)初步探討和解釋阻尼合金產(chǎn)生影響差異

4、的原因及作用機(jī)理。主要結(jié)論如下:
　　1、在球-盤摩擦噪聲試驗(yàn)中，蠕墨鑄鐵、鍛鋼和球墨鑄鐵材料隨著試驗(yàn)持續(xù)到一定時(shí)間后容易產(chǎn)生高強(qiáng)度、多頻率的連續(xù)摩擦尖叫噪聲，而鋁合金材料在試驗(yàn)初始階段就出現(xiàn)較高聲壓級(jí)的不連續(xù)摩擦噪聲并持續(xù)到試驗(yàn)結(jié)束，且這四種材料在試驗(yàn)穩(wěn)定階段摩擦系統(tǒng)的振動(dòng)加速度和噪聲聲壓時(shí)域信號(hào)均出現(xiàn)明顯的連續(xù)波動(dòng)且振動(dòng)幅值較大;相比之下，Mn-Cu阻尼合金材料在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中只出現(xiàn)低聲壓級(jí)、低頻率的摩擦噪聲，摩擦系統(tǒng)的振動(dòng)和

5、噪聲時(shí)域信號(hào)并沒(méi)有發(fā)生連續(xù)大幅值波動(dòng)。
　　2、在銷-盤摩擦噪聲試驗(yàn)中，兩種法向載荷下蠕墨鑄鐵、鍛鋼和阻尼合金這三種材料對(duì)摩擦噪聲和振動(dòng)特性的影響存在相同的規(guī)律和趨勢(shì):試驗(yàn)中這三種材料都產(chǎn)生了高聲壓級(jí)、頻率成分較復(fù)雜的摩擦尖叫噪聲，噪聲強(qiáng)度由低到高排列依次是蠕墨鑄鐵、阻尼合金、鍛鋼材料，且后兩者的振動(dòng)加速度和聲壓時(shí)域信號(hào)波形明顯比鑄鐵材料的更加連續(xù)、幅值波動(dòng)更大。
　　3、同一接觸模式下不同材料的界面摩擦磨損行為存在明顯的區(qū)

6、別和差異。在球-平面接觸模式下，蠕墨鑄鐵、鍛鋼和球墨鑄鐵材料的磨痕寬度較小，磨痕區(qū)域可觀察到明顯的磨屑堆積、犁溝和剝落等磨損特征，表面磨痕輪廓存在明顯的凹凸不平現(xiàn)象;相比之下，Mn-Cu阻尼合金和鋁合金材料的磨痕寬度更大且深度更深，磨屑產(chǎn)生更多更嚴(yán)重且主要集中分布在磨痕兩側(cè)，磨痕區(qū)域以光滑的犁溝磨損特征為主，表面磨痕輪廓曲線較為平整。在平面-平面接觸模式下，蠕墨鑄鐵、鍛鋼和阻尼合金材料的磨損表面均出現(xiàn)不同程度的磨屑堆積“第三體”層、犁溝

7、以及粘著剝落等現(xiàn)象，其中蠕墨鑄鐵材料磨痕形貌主要以犁溝現(xiàn)象為主，磨損特征相對(duì)更輕微，而Mn-Cu阻尼合金和鍛鋼材料的磨損特征則更加突出，表面形貌也更加“復(fù)雜”。
　　4、在本試驗(yàn)工況條件下，Mn-Cu阻尼合金材料影響摩擦振動(dòng)噪聲的作用機(jī)理主要包括兩個(gè)部分:材料本身特有的減振機(jī)理以及磨損表面的磨屑堆積“第三體”層、粘著剝落和犁溝等界面“不平順”特征引起的界面效應(yīng)。其中在球-平面接觸模式下，Mn-Cu阻尼合金材料由于在本身的減振機(jī)理和