基于销/盘试验机的摩擦噪声试验与仿真研究

为了研究摩擦噪声的产生机制和影响因素,利用销/盘试验机对以转子式压缩机曲轴-法兰材料制成的销/盘试样进行摩擦噪声试验研究;应用ABAQUS有限元软件,建立销/盘试验机有限元模型,利用复特征值分析方法预测该系统摩擦噪声的主频,并与试验结果进行对比;讨论相关参数对系统的稳定性和摩擦噪声的影响。结果表明：销与盘法向和横向振动的耦合是引起系统自激振动和摩擦噪声的重要因素;当系统摩擦界面处的摩擦因数大于系统临界摩擦因数时,系统开始出现不稳定振动,且摩擦因数越大,系统越不稳定,越易出现摩擦噪声;法向载荷对系统稳定性的影响不大;选择具有合适弹性模量的摩擦副材料可以抑制摩擦噪声的产生。     

基于盘-销系统的摩擦尖叫条件下的动态时滞摩擦特性分析

为研究摩擦副间摩擦特性,建立盘-销模型台架试验系统,采用三向力传感器在发生和不发生摩擦尖叫条件下测量摩擦接触作用力,并利用小波分解方法将摩擦接触力分解为准静态分量和动态分量;在此基础上提出摩擦因数传递函数的概念,进行传统摩擦因数和新摩擦因数传递函数的计算与分析.对比分析发现:在系统发生摩擦振动或者噪声的条件下,采用摩擦因数传递函数评价摩擦特性更加合理.研究结论有助于深化摩擦因数特性的认识以及摩擦振动和噪声发生机理的研究.     

CRH2盘形制动系统制动尖叫噪声研究

为了研究高速动车组的制动尖叫噪声,建立CRH2拖车盘形制动系统的摩擦耦合有限元模型,对其进行运动稳定性和制动自激振动的瞬态动力学分析,研究了摩擦因数、闸片以及制动盘弹性模量对制动系统尖叫噪声的影响。结果表明：随着摩擦因数μ的增大,盘形制动系统发生制动尖叫噪声的趋势增加;随着闸片弹性模量的增大,制动系统发生制动尖叫噪声的趋势增加,并且激发的噪声频率也明显变大;随着制动盘弹性模量增大,制动系统发生制动尖叫噪声的趋势先降低后增大。     

陶瓷髋关节假体系统摩擦噪声问题的有限元分析

建立陶瓷髋关节假体系统有限元模型,采用ABAQUS复特征值分析法对陶瓷髋关节假体系统可能出现的摩擦噪声问题进行分析,并探讨了系统参数和振动噪声之间的关系。研究结果表明,髋臼子系统和球头子系统均有可能是摩擦噪声的主要声源。摩擦因数增大导致髋关节系统发生模态耦合,从而增强系统的振动强度和噪声产生倾向。髋关节系统摩擦噪声主要出现在其绕X轴和Y轴转动,但是两种状态产生振动的振型模态有所区别。通过对速度和系统摩擦振动噪声的关系研究后发现,髋关节异响问题往往出现在速度较低的时候,当速度大于一定临界值时,系统保持稳定。此外,当载荷越大时,摩擦界面形成应力集中和能量堆积,导致系统产生更多频率的不稳定振动,且振动强度和倾向增大。合理地选择球头直径,对改善髋关节摩擦噪声有积极的效果。文中当球头直径为36 mm时髋关节系统处于稳定状态,没有摩擦振动噪声产生。另外,通过降低股骨柄弹性模量,使其等于股骨弹性模量后,能够显著改善系统振动噪声倾向,降低振动强度,这对改善摩擦噪声问题有积极作用。     

闸片沟槽织构对盘式制动尖叫的影响

为研究制动闸片沟槽织构对盘式制动系统制动尖叫的影响,基于摩擦自激振动理论,建立盘式制动系统普通闸片和沟槽闸片有限元模型,采用复特征值分析法研究该盘式制动系统的摩擦自激振动特性。利用该有限元模型开展沟槽的宽度和深度的参数化分析,获得其对制动尖叫的影响规律。结果表明：制动闸片与制动盘间的摩擦自激振动是导致制动尖叫发生的主要原因,沟槽型闸片对抑制制动尖叫具有明显效果;当闸片沟槽深度在5~20 mm区间内,盘式制动系统的稳定性随沟槽深度的增大而呈现逐渐降低的趋势,表明沟槽深度越小,发生摩擦自激振动的可能性越小;在沟槽宽度5~20 mm范围内,随沟槽宽度的增大,盘式制动系统的稳定性先增大后降低,在沟槽宽度为10 mm时,系统发生制动噪声的可能达到最大。     

盘-销系统摩擦尖叫的时变性:发生机理与关键影响因素

为解释摩擦尖叫时变性的基本机制,建立盘-销系统并完成摩擦尖叫台架试验,成功反复再现间歇性和持续性尖叫。试验时,记录不同速度和法向力载荷工况下的摩擦噪声、动态接触作用力和销端部振动加速度信号。通过试验信号的小波分解、时频分析和馈入能量的计算,系统分析盘-销系统发生时变性摩擦尖叫的机理与因素。研究发现,摩擦尖叫的间歇性或持续性取决于摩擦接触法向力准静态分量的大小。当法向力准静态分量较小时,系统发生间歇性尖叫,反之则发生持续性尖叫。制动盘和销的模态耦合导致摩擦尖叫,尖叫频率会随着法向力准静态分量的变化成比例变化,且与摩擦接触力之间存在显著的滞环效应;能量馈入是产生摩擦尖叫的重要前提,而且馈入能量的变化导致摩擦尖叫声压幅值变化。     

基于制动器摩擦副销-盘试验的第三体摩擦磨损特性研究

风电制动器因其制动工况多变,摩擦副表面的第三体成分复杂且大小各异,在第三体影响下摩擦副的摩擦磨损特性仍有待研究。以服役期内风电制动器摩擦副为研究对象,对附着在风电制动器摩擦副表面的第三体成分及尺度进行检测。检测结果表明,风电制动器摩擦副表面第三体的主要成分为铁铜磨屑及沙石颗粒,且其尺度均在百微米级。利用销-盘摩擦磨损试验机研究具有上述成分及尺度第三体对摩擦副摩擦磨损特性的影响。试验结果表明：摩擦初期第三体在摩擦副间产生滚动起减摩作用,摩擦因数大幅减小;随着磨损程度的加剧,摩擦因数大幅上升,摩擦副提前进入剧烈磨损阶段;铁颗粒会加剧摩擦副磨损缩短其使用寿命,沙颗粒会导致制动过程摩擦力矩大幅波动,铜颗粒会导致制动力的不足。     

摩擦尖叫噪声有限元预测分析的可靠性研究

使用相同的制动系统,分别建立了基于ABAQUS和NASTRAN的制动摩擦尖叫噪声有限元预测分析模型.基于ABAQUS的摩擦尖叫噪声模型利用接触耦合关系计算法向力,不需要在接触界面假设接触弹簧.基于NASTRAN的摩擦尖叫噪声模型根据罚函数法计算法向力,需要在接触界面假设接触弹簧.比较了这2种模型的计算结果,发现即使这2个模型采用相同的有限元网格,计算预测到的不稳定频率(即实部为正的复特征值虚部)通常不同,且NASTRAN建模方法只能部分预测到中高频尖叫噪声.计算结果显示,当接触弹簧刚度大于等于3.2×109 N/m时,NASTRAN模型的预测结果基本相同;有限元网格尺寸和单元类型对计算结果也有较大的影响.     

基于有限元方法的盘式制动器制动噪声研究

以振动力学和有限元理论为基础,针对国内某款产生制动噪声的盘式制动器.应用UG进行建模,并导入大型有限元分析软件ANSYS,建立了包括制动盘、内外制动块、制动钳和制动支架的制动器总成有限元模型,对该模型进行了有限元分析.通过分析寻找影响制动尖叫的各种因素,并对各种影响因素作了详细的探讨.     

基于销-盘材料互换试验的钴基合金摩擦磨损特性研究

以销-盘互换试验为基础,通过对比销-盘材料分别为42CrMoV-Stellite6和Stellite6-42CrMoV时,摩擦因数与磨损体积随速度、磨程的变化规律,研究钴基合金Stellite6的摩擦磨损性能。试验结果表明,Stellite6的摩擦因数随滑动速度的增大而减小,随磨程的增加逐渐增大之后达到稳定状态;磨损体积随速度和磨程的增大而增大,跑合阶段与稳定磨损阶段的分界点随速度的增大而减小。销-盘材料为42CrMoV-Stellite6较之销-盘材料为Stellite6-42CrMoV,摩擦因数与磨损体积差别很大,在工程应用中,需要根据实际工况,设计与之具有相同接触特征的试验以获得材料的摩擦磨损性能。     

空调转子压缩机摩擦噪声的有限元分析

为探讨空调转子压缩机摩擦噪声的产生机制,提出一种利用有限元软件对空调压缩机相关摩擦副进行摩擦噪声预测的方法.利用复特征值分析法对空调转子压缩机摩擦系统的有限元模型进行模态分析,获得摩擦系统的固有频率以及相应振型的变化特性,据此推断可能导致摩擦噪声的频率.有限元模型计算结果与实测数据具有很好的一致性,验证了该预测方法的有...     

约束对盘形制动摩擦噪声影响的有限元研究

建立了铁路车辆盘形制动装置的三维实体有限元模型,分别为该模型中的制动盘、闸片和夹钳等部件设置了不同的材料特性。利用线性弹簧力模拟制动摩擦面间的法向力,摩擦力取为线性弹簧力与摩擦因数的乘积。通过对系统有限元运动方程进行复特征值分析,根据复特征根实部为正值判断系统发生失稳的模态,这也是可能产生摩擦噪声的模态。仿真结果显示,系统的约束条件对摩擦噪声的形成有显著的影响。改变模型的约束条件,可以抑制制动系统的摩擦噪声发生趋势,说明通过优化设置约束条件来提高摩擦系统的运动稳定性从而抑制摩擦噪声的发生是可行的。     

接触网-受电弓系统摩擦振动的初步研究

利用ABAQUS建立接触网和受电弓系统的有限元模型,对其进行运动稳定性的有限元复特征值分析,研究摩擦因数、升弓力矩以及承力索和接触线张力对弓网系统运动稳定性的影响.结果表明:随着摩擦因数μ的增大,系统的不稳定性增加;升弓力矩增大,弓网系统的不稳定性也增加;承力索和接触线的张力越大,弓网系统发生不稳定振动的趋势越大;当摩擦因数μ≥0.35时,系统出现模态耦合现象.     

盘式制动器复模态摩擦耦合制动稳定性分析

为研究影响汽车制动噪声的因素,以通风盘式制动器为研究对象,应用有限元软件ABAQUS,建立制动尖叫有限元模型,通过自由模态试验及制动尖叫台架试验验证了模型正确性,进行复特征值分析和自由模态分析,探讨系统部件自由模态与摩擦耦合模态的关系,摩擦系数及制动系统关键部件刹车盘刹车片的弹性模量对制动稳定性的影响,结果显示在摩擦耦合作用下,系统中固有频率接近的部件产生模态耦合,导致系统不稳定振动;系统摩擦系数越大,摩擦耦合程度也越大,系统不稳定性越大,但主振频率不变;刹车盘和刹车片弹性模量增大分别起到增强和削弱摩擦耦合对系统不稳定性的影响。     

制动盘非光滑仿生表面对制动摩擦尖叫行为影响的研究

加工出3种非光滑仿生表面制动盘,即表面沟槽盘、表面圆坑盘和表面沟槽圆坑盘,利用有限元软件ABAQUS对3种非光滑仿生表面制动盘进行制动摩擦尖叫行为有限元分析,并与光滑制动盘进行对比。结果表明,制动器的振动模态主要表现为制动盘的面内和面外振动,并伴随有制动夹钳以及摩擦片的弯曲扭转运动。利用复特征值法计算系统尖叫倾向性系数后发现,制动盘表面经过非光滑仿生处理后,制动器的摩擦尖叫倾向性发生了明显改变,表面沟槽圆坑盘抑制尖叫的效果最佳,而表面沟槽盘在三者之中抑制尖叫的效果最弱。进一步采用瞬时动态分析对结果进行验证,结果表明:制动盘表面经过非光滑仿生处理后,系统振动加速度信号、弹性位移信号以及界面力信号的强度均有所降低,且表面沟槽圆坑盘在降低系统振动强度方面效果最为显著,系统稳定性得到明显提高;但是,由于沟槽和圆坑的棱边可能会形成应力集中区,因此可以采用抛光、打磨等方式对棱边进行一定处理,以提高表面使用寿命。     

制动力对制动尖叫噪声及磨损特性的影响

在自行研制的新型摩擦制动噪声试验台上,采用锻钢制动盘和铜基粉末冶金制动片作为摩擦副,研究制动力对制动尖叫噪声特性和界面磨损特征的影响。结果表明:随着制动力的增大,摩擦系统不稳定振动加强,系统产生高强度制动尖叫噪声的倾向增强;制动力的增大导致摩擦界面磨损更加严重,黏着撕裂和剥落、犁削、磨屑堆积等"不平顺"因素对接触界面产生连续激励并加剧系统的不稳定振动,进一步诱导高强度制动尖叫噪声的产生。     

基于ABAQUS的盘式制动尖叫分析

盘式制动啸叫问题依然是车辆领域的一大难题。针对盘式制动尖叫发生的普遍性,简化盘式制动器的模型,基于ABAQUS进行复特征值分析计算,预测出盘式制动器的尖叫频率,并通过结构参数的方法分别分析了制动转速、制动压力、摩擦系数、以及制动盘刚度对制动尖叫的影响。再通过结构优化,通过仿真对比验证这种方法的可行性。最后,通过制动台架试验,得到实验中的啸叫频率,从而验证仿真的可行性。本研究的工作有助于理解和揭示汽车盘式制动器制动尖叫的产生机理。     

板条对水润滑橡胶轴承摩擦噪声的影响分析

针对水润滑橡胶轴承在低速、重载条件下极易产生摩擦噪声的问题,利用复模态分析方法,计算了在有无板条以及不同板条厚度、宽度、数目的情况下产生的摩擦噪声频率的大小。研究表明:板条可以明显的减小水润滑橡胶轴承产生摩擦噪声的可能性,以及摩擦噪声的大小;增加板条厚度、减小板条宽度可以在一定程度上减小摩擦噪声;增加板条数目对减小摩擦噪声产生的可能性及其大小有一定的效果。     

转子式空调压缩机曲轴法兰系统摩擦噪声预测

转子式空调压缩机摩擦噪声主要来源于其内部相互接触的各个运动副.为识别转子式空调压缩机摩擦噪声的来源,通过销盘实验测定曲轴与上下法兰组成的系统中不同摩擦副的摩擦因数,拟合得到摩擦-速度负斜率曲线;建立曲轴法兰系统的有限元模型,以摩擦-速度负斜率曲线加载,提取其复特征值和等效阻尼比,初步分析摩擦噪声可能发生的频率.对实际采...     

基于瞬态分析法的轮盘制动系统摩擦自激振动研究

在制动噪声的有限元分析方法中,复特征值方法预测得到的不稳定频率过于保守,而瞬态分析方法在理论上可以得到较为真实的不稳定频率。考虑制动闸片与制动盘接触点间的摩擦力耦合作用,基于建立的高速动车轮盘制动系统的有限元模型,采用瞬态分析法对高速动车轮盘制动系统进行摩擦自激振动分析,并与复特征值分析法得到结果的进行比较。结果表明,接触面间法向接触力的振动主频与闸片法向振动的主频一致;制动系统瞬态动力学分析得到的振动主频与其复特征值分析得到的不稳定频率基本相符。