滑動(dòng)磨合摩損過程摩擦振動(dòng)檢測與能量特征提取方法研究.pdf

1、磨合是摩擦副的表面性質(zhì)由初始狀態(tài)過渡到使用狀態(tài)的過程，摩擦副的磨合質(zhì)量直接影響著摩擦副的正常使用狀態(tài)。摩擦振動(dòng)是摩擦副磨合磨損過程中表面微凸體碰撞產(chǎn)生的一種物理現(xiàn)象，是摩擦學(xué)系統(tǒng)的輸出特征之一，蘊(yùn)含著反映摩擦副磨合磨損過程的摩擦學(xué)和動(dòng)力學(xué)信息。因此，開展摩擦振動(dòng)的研究可為磨合過程的摩擦學(xué)測試及摩擦學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)辨識(shí)提供一種新思路，對(duì)摩擦副磨合磨損性能的描述和系統(tǒng)的摩擦學(xué)設(shè)計(jì)均有重要意義。
　　為通過摩擦振動(dòng)實(shí)現(xiàn)摩擦副磨合磨損過程中的

2、摩擦學(xué)測試，本文以往復(fù)滑動(dòng)摩擦副磨合磨損試驗(yàn)過程中的振動(dòng)信號(hào)為研究對(duì)象，開展了摩擦振動(dòng)檢測和摩擦振動(dòng)能量特征提取方法的研究，并通過不同條件的磨合磨損試驗(yàn)進(jìn)行了摩擦振動(dòng)檢測及摩擦振動(dòng)能量特征提取方法的驗(yàn)證。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.根據(jù)摩擦振動(dòng)的力學(xué)描述，切向和法向摩擦振動(dòng)是由相同激勵(lì)源同時(shí)激發(fā)的同源信號(hào)。本文通過往復(fù)滑動(dòng)摩擦副磨合磨損試驗(yàn)對(duì)切向和法向摩擦振動(dòng)的相關(guān)性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明切向和法向摩擦振動(dòng)是強(qiáng)相關(guān)的同源信號(hào)。

3、>　　2.根據(jù)切向和法向摩擦振動(dòng)的相關(guān)特性，應(yīng)用諧波小波包變換和互相關(guān)理論，建立了摩擦振動(dòng)的檢測方法，并通過摩擦副磨合磨損試驗(yàn)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:應(yīng)用諧波小波包變換和互相關(guān)理論提取的切向和法向摩擦振動(dòng)信號(hào)為強(qiáng)相關(guān)同源信號(hào)，呈現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律，其振幅與摩擦系數(shù)有一致的變化趨勢，反映了摩擦副從磨合磨損到穩(wěn)定磨損的變化過程。因此，諧波小波包變換和互相關(guān)理論相結(jié)合的方法可實(shí)現(xiàn)摩擦振動(dòng)的提取與識(shí)別。
　　3.為定量地揭示摩擦副磨合磨損過

4、程的演化規(guī)律，本文通過向量合成方法對(duì)切向和法向摩擦振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行合成，根據(jù)相空間重構(gòu)理論，應(yīng)用奇異值分解方法提取了反映合成摩擦振動(dòng)吸引子相空間體積大小的能量特征參數(shù)K，并通過摩擦副磨合磨損試驗(yàn)分析了合成摩擦振動(dòng)能量特征參數(shù)K的變化。結(jié)果表明:當(dāng)摩擦副磨損劇烈時(shí)，合成摩擦振動(dòng)吸引子相空間體積較大，能量特征參數(shù)K亦較大;反之亦然。因此，能量特征參數(shù)K反映了摩擦副磨合磨損過程中合成摩擦振動(dòng)吸引子相空間體積的變化，定量地揭示了摩擦副磨合磨損過程的

5、演化規(guī)律。
　　4.為驗(yàn)證摩擦振動(dòng)檢測及能量特征提取方法，本文進(jìn)行了不同載荷、不同滑動(dòng)速度、不同初始表面粗糙度和不同摩擦副材料的磨合磨損試驗(yàn)，結(jié)果表明，試驗(yàn)條件不同，摩擦副的磨合磨損過程和磨合質(zhì)量均不同，即摩擦副的磨合磨損性能不同，摩擦振動(dòng)反映了不同試驗(yàn)條件下的摩擦副磨合磨損性能的變化:(1)各組磨合磨損試驗(yàn)中，提取的合成摩擦振動(dòng)的振幅及能量特征參數(shù)K均與摩擦系數(shù)有一致的變化趨勢，反映了摩擦副從磨合磨損到穩(wěn)定磨損的變化過程;(2)