溝槽與圓坑型織構(gòu)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(yùn)動并引起強(qiáng)烈自激振動而產(chǎn)生的，其具有頻率高、強(qiáng)度大、影響因素眾多、發(fā)生機(jī)理不明、可重現(xiàn)性差等特點(diǎn)。摩擦尖叫噪聲一方面會引起嚴(yán)重的噪聲污染導(dǎo)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(xué)者研究的重點(diǎn)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(jī)理的研究則鮮見報道。
　　本課題組在前期研究中，研究了往復(fù)運(yùn)動和轉(zhuǎn)動條件下溝槽織構(gòu)表面對摩擦尖叫噪聲的影響，結(jié)果表明不同寬度和間距的溝槽織構(gòu)表面對摩擦尖叫噪聲有很大的影響，但該研究織構(gòu)化表面樣品單一且對于機(jī)理的探討尚且不足。因此，為進(jìn)一步探究不同織構(gòu)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(gòu)和圓坑型織構(gòu)，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(gòu)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(shè)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(gòu)和三種不同直徑與間距的圓坑型織構(gòu)，與光滑表面進(jìn)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(jìn)行復(fù)特征值分析及瞬態(tài)動力學(xué)分析，研究不同織構(gòu)表面對摩擦振動噪聲的影響與機(jī)理。主要結(jié)論如下:
　　1、兩種織構(gòu)表面均能降低摩擦系統(tǒng)高頻尖叫噪聲，織構(gòu)

4、的存在能夠降低摩擦系統(tǒng)的自激振動，溝槽織構(gòu)表面和圓坑織構(gòu)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(gòu)，摩擦力波動越大，織構(gòu)對噪聲的抑制作用越有效。
　　2、溝槽織構(gòu)與圓坑織構(gòu)能夠明顯改善盤試樣上的犁溝和剝落現(xiàn)象，并且織構(gòu)能夠存儲摩擦過程中產(chǎn)生的磨屑，因而織構(gòu)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(fù)特征值分析結(jié)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(qiáng)。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(gòu)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(xué)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(yīng)轉(zhuǎn)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(gòu)使得摩擦力曲線產(chǎn)生了六次波動，因此圓坑織構(gòu)P-4-2對自激振動的抑制效果弱于