溝槽型織構表面影響界面摩擦振動噪聲的機理研究.pdf

1、摩擦振動噪聲嚴重影響各種摩擦系統(tǒng)的精度、可靠性以及正常使用，并導致嚴重的噪聲污染。摩擦界面特征是影響摩擦噪聲的關鍵因素，目前界面特征與摩擦噪聲關系的研究主要集中在考察摩擦界面形貌因素（粗糙度、微凸體、磨屑等）對摩擦噪聲的影響。近年來的研究表明，表面織構可以有效地改善界面的摩擦學性能。然而，目前國內外關于表面織構如何影響摩擦噪聲的研究極少報道。因此，開展表面織構對摩擦振動噪聲特性影響的研究并揭示其作用機理具有很好的創(chuàng)新性，并對控制摩擦噪聲

2、的表面設計具有重要指導意義。
　　本文在列車制動盤蠕墨鑄鐵材料表面上制備出不同尺寸的溝槽型織構表面，將其和光滑表面進行摩擦噪聲對比試驗，并利用有限元軟件ABAQUS對試驗進行數值模擬分析，研究并探討了溝槽型織構表面對界面摩擦振動噪聲的影響及其機理。主要結論如下:
　　1、試驗結果表明，當摩擦系統(tǒng)發(fā)生自激振動時，摩擦力和振動加速度信號均產生強烈的高頻波動，系統(tǒng)產生尖叫噪聲。本研究條件下溝槽型織構表面對界面摩擦振動噪聲具有重要影

3、響，特定尺寸(T-500-250)的溝槽型織構表面對摩擦尖叫噪聲的產生具有明顯的抑制作用。
　　2、三種表面在試驗初期均沒有產生明顯的尖叫噪聲，T-500-125和T-500-250兩種織構表面在半個周期內的摩擦力信號存在8次波動，其數目與滑動位移內對磨球所經過的溝槽數目相對應。在穩(wěn)定階段，T-500-125織構表面產生明顯的尖叫噪聲，其溝槽棱邊磨損嚴重，摩擦力信號的波動消失，而T-500-250織構表面在整個試驗過程中均無尖叫噪

4、聲產生，其溝槽棱邊則相對保存的較為完整，摩擦力信號仍可觀察到8次明顯的波動。因此可以推測，溝槽的存在是導致摩擦力產生這種波動的主要原因，其對抑制摩擦尖叫噪聲的產生起到了關鍵作用，即對磨球與溝槽棱邊的撞擊有效的打斷了摩擦界面連續(xù)的接觸，擾亂摩擦系統(tǒng)的自激振動，進而抑制了尖叫噪聲的產生。
　　3、利用有限元分析軟件ABAQUS對球—平面、球—溝槽以及球-倒圓角溝槽這三類不同接觸狀態(tài)下的摩擦系統(tǒng)的動力學行為進行分析，在復特征值分析對模型

5、可靠性驗證的基礎上，利用瞬態(tài)動力學分析方法很好地模擬出對磨球滑過溝槽時系統(tǒng)的動力學行為，驗證了試驗現象并揭示了溝槽型織構表面對界面摩擦振動噪聲的作用機理，即:當對磨球滑過溝槽表面時，溝槽與對磨球將產生撞擊，并打斷了摩擦界面的連續(xù)接觸，導致摩擦信號產生波動，這種波動擾亂摩擦系統(tǒng)的自激振動，抑制摩擦振動高頻成分的產生，從而抑制了尖叫噪聲的產生。
　　4、建立一個三自由度的數學模型模擬對磨球與溝槽相對滑動時摩擦系統(tǒng)的動力學特性，研究了接

6、觸傾角對摩擦系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，得出溝槽和對磨球之間的接觸傾角的大小對摩擦系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要的影響，當接觸傾角較小時，摩擦系統(tǒng)不會發(fā)生不穩(wěn)定振動。證實了本研究中由于接觸傾角非常?。▽δデ虻闹睆竭h大于溝槽寬度），對磨球與溝槽棱邊的撞擊不會導致摩擦系統(tǒng)發(fā)生強烈的不穩(wěn)定振動，相反的，這種撞擊將打斷摩擦系統(tǒng)的自激振動，并抑制了尖叫噪聲的產生。
　　5、利用ABAQUS瞬態(tài)動力學分析研究當摩擦系統(tǒng)產生摩擦振動噪聲時的界面特性，得出摩擦系統(tǒng)在發(fā)