织构表面影响制动盘材料尖叫噪声的试验及有限元分析

用电火花加工方法在列车制动盘试样表面上加工出不同尺寸径向均匀分布的沟槽,选用列车制动片材料为对磨副,采用面-面接触模式,对沟槽表面和光滑表面进行摩擦噪声对比试验,研究沟槽型织构化表面对摩擦尖叫噪声的影响,并在试验基础上利用复特征值分析法和瞬态动力学分析法进行数值模拟分析。试验与数值分析结果均表明相比原始未处理光滑表面,沟槽型表面织构能降低制动盘试样的界面摩擦尖叫噪声。制动片试样滑过沟槽织构表面并碰撞沟槽棱边时将引起摩擦力的波动,进而打断摩擦界面的连续接触并扰乱系统的连续自激振动,摩擦力和振动加速度无法形成连续的高频成分并最终降低摩擦尖叫噪声。     

基于模态频率特征的浮钳盘式制动器盘块间法向接触刚度辨识方法

盘式制动器广泛应用于交通工具和工业装备,在制动过程中出现的摩擦振动噪声和制动盘与制动块之间的接触摩擦作用有密切关系。由于受到多种因素影响,建立准确的制动器关键零件接触关系仍是当前制动器振动噪声研究的难点。基于接触刚度能够影响系统刚度从而改变制动盘模态频率的动力学特性,针对乘用车浮钳盘式制动器,提出一种基于模态频率特征的制动器盘块间法向接触刚度辨识方法。应用锤击模态试验测得不同制动压力条件下制动盘各模态的频率特征;基于ABAQUS软件建立约束条件下制动盘与制动块装配体的有限元模型,在1~10 kHz范围内对该模型进行前7阶面外模态频率分析,辨识得到制动盘与制动块之间的法向接触刚度,并对接触刚度变化原因进行了分析。结果表明,随着制动压力的增加,由于制动块摩擦材料的孔隙度减小,接触刚度增大;随着制动盘模态阶次的提高,由于制动盘与制动块在谐振状态时其接触面积发生变化,接触刚度会先增大然后基本保持不变。该方法可用于建立准确的制动器盘块间接触关系,以开展制动器振动噪声仿真分析,能够提高计算精度,保证分析结果的可靠性。     

非线性接触状态下的盘式制动器制动噪声分析

针对盘式制动器的制动噪声问题,建立盘式制动器的动力学仿真模型。首先对盘式制动器制动时的瞬态结构进行分析,然后根据制动盘与摩擦片在制动过程中的接触状态,将制动盘与摩擦片之间的接触面划为4个具有各自特征的接触区域,每个接触区域对应不同的接触应力。仿真过程中,分别将各接触区域相应的接触应力作为输入载荷进行加载,通过复特征值法的有限元仿真分析,得到制动器不稳定模态的分布及其振型,进而得到可能产生制动噪声的频率。最后通过制动试验,验证仿真结果的正确性。结果表明,盘式制动器的制动过程是一种非线性的接触过程,过大的非均匀分布的接触应力及其非线性变化将导致制动噪声,噪声频率主要分布在1 500 Hz～2 100 Hz之间。     

带沟槽表面的制动盘界面摩擦磨损及振动噪声特性

在列车制动盘表面加工出不同角度分布的沟槽,探究带沟槽的制动盘表面对界面摩擦学行为和振动噪声特性的影响。结果表明:研究中选取不同角度分布的沟槽都能在一定程度上提高制动盘材料的摩擦磨损特性并降低界面摩擦噪声,其中45°角度分布的沟槽降噪效果最佳。进一步的,利用有限元分析软件ABAQUS对试验结果进行数值模拟分析,结果表明沟槽的存在可以打断、分散接触界面的应力分布并对接触应力进行重新排布,从而抑制摩擦尖叫噪声的产生。     

盘式制动器高频振动的主动控制

为了降低制动器制动过程中产生的高频振动,通过对盘式制动器振动进行动力学建模,采用AFC(Active Force Control)控制理论与PID控制理论相结合,构造出有效的振动控制参数和AFC控制器。利用MATLAB /Simulink仿真平台,对AFC与PID联合控制下的制动器振动进行仿真,并与自由状态下的制动器振动进行对比分析。通过分析得到[α≤0.022]的情况下PID与AFC联合控制下制动盘在2 s左右振幅趋于稳定,制动盘振动幅值从[1×10-3 m]降低到[1×10-6 m]左右;而当[α>0.022]时AFC与PID联合控制会增大制动盘振动幅值。通过这种主动控制方法的研究为降低盘式制动器高频振动,进而降低高频振动引起的噪声,提高汽车NVH性能提供了依据。     

沟槽型表面织构对界面摩擦振动噪声特性的影响

用电火花加工方法在列车制动盘蠕墨铸铁材料表面加工出具有不同沟槽宽度和间距的平行间隔分布的沟槽型表面织构,在自行研制的新型摩擦噪声试验装置上,采用球-平面接触方式,对沟槽型织构表面和光滑表面进行摩擦噪声对比试验,研究沟槽型织构对摩擦噪声的影响及其作用机理。试验结果表明,本试验条件下的摩擦噪声产生主要归因于界面摩擦力的高频成分,而磨损表面的犁沟、磨屑和剥落等不平顺是导致这些高频成分的主要界面因素。尺寸分布合理的沟槽能持续有效打断摩擦界面连续的接触,抑制界面摩擦力高频成分的产生,扰乱摩擦系统的自激振动,并最终降低摩擦噪声。     

基于有限元的汽车制动器振动分析研究

汽车制动器振动形式的噪声,成为目前汽车研究的一个难题.首先在理论上,对制动器的振动特性进行了研究,然后利用ANSYS/LS-DYNA软件,对某汽车盘式制动器进行了瞬态动力学分析,得出了其振动曲线.模型研究得出,制动盘和摩擦片之间的摩擦力,是引起制动器振动的一个诱导因数,减小摩擦系数可降低振动.     

基于虚拟仪器的汽车制动器制动噪声问题的研究

本文利用虚拟仪器技术,进行了汽车制动器制动噪声问题的研究,给出了汽车制动器振动噪声测量、信号分析、声源识别的测试分析方法。通过分析大量试验数据,找出了盘式制动器制动噪声产生的原因,为该制动器的优化设计提供了依据。     

消声片对汽车盘式制动器摩擦尖叫特性影响研究

建立某车型浮钳式盘式制动器有限元模型,通过有限元软件ABAQUS中的复特征值分析法,对比分析有/无消声片状态下制动系统的稳定性,探讨通过消声片改善制动摩擦尖叫的作用机理,并对消声片结构与制动摩擦尖叫之间的关系进行研究。结果表明,制动器的不稳定振动模态主要表现为制动盘的面外模态,同时伴随有制动卡钳、保持架以及摩擦片等的弯曲与扭转运动,制动尖叫噪声具有多频耦合的特性。在制动器中引入具有特定结构与材料形式的消声片能够有效降低系统的尖叫倾向和强度,尤其是在抑制低频尖叫方面效果显著。消声片基板存在一个最佳厚度值（0.5 mm）,使得减振降噪的效果达到最佳,过度增大或减小消声片基板厚度可能导致降噪效果减弱,使尖叫强度开始上升。对消声片表面进行开沟槽处理能够改变制动力的传递特性,使得制动界面接触应力分布更加均匀,界面能量堆积现象被削弱,从而改善制动系统的稳定性。以上分析结果对认识消声片的减振降噪特性以及其结构优化设计具有一定的工程指导意义。     

矿井提升机中盘式制动器可靠性研究

制动器是直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的机构，按结构可分为块闸和盘闸，现在矿井提升机用的制动器大部分是液压盘式制动器，因此，对盘式制动器工作可靠性的分析及监测，具有客观现实的意义。     

基于制动器多点接触模型的初始SRO和DTV对制动抖动的影响分析

针对盘式制动器系统,假设制动盘与制动块存在多点接触,利用制动副摩擦系数—相对速度半经验理论模型,建立了制动器多点接触动力学模型,并通过台架试验验证了该模型的有效性。基于此模型,假设初始制动盘厚薄差和制动盘端面跳动具有正弦曲线特征,以制动力矩波动、制动压力波动的时频特性及均方根为评价指标,详细讨论了制动盘厚薄差和制动盘端面跳动的阶次、最大值及相位对制动抖动的影响。研究结果表明,制动盘DTV在圆周内的阶次特征决定了制动压力波动和制动力矩波动频率与转速的阶次关系;制动压力波动对制动盘SRO敏感性较强,制动力矩波动对制动盘DTV敏感性较强,制动压力波动均方根和制动力矩均方根与制动盘SRO和DTV最大值具有线性递增的关系;制动盘端面跳动的相位差通过改变制动盘厚薄差的最大值对制动压力波动和制动力矩波动产生影响。     

提高矿井提升机盘式制动器可靠性的研究与探讨

本文从矿井提升机盘式制动器的可靠性定义、故障分析、工作可靠评性定、维护可靠性评定及监测制动器与液压传动系统等几方面进行研究分析与探讨。对于制动器来说,它是直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的机构,从结构上又可分为块闸和盘闸。现在矿井提升机用的制动器大部分也是液压盘式制动器。为此,对盘式制动器工作可靠性的分析及监测,从客观现实的角度讲也是具有一定性意义的。     

汽车盘式制动器稳定性及非线性动力学分析

针对汽车盘式制动器摩擦产生振动的问题,提出了考虑时变摩擦系数的制动盘和摩擦片耦合的两自由度简约模型。基于劳斯赫尔维茨标准,分析了制动器模型的稳定域和不稳定域,并辨识了参数取值范围和共振频率。采用具有物理意义的参数数值,阐述了模型中不同角度与极限环稳定性和幅值的关系。基于两个参数的分岔图,分析了制动器系统的非线性动力学特性,证明了该系统存在混沌现象。分析结果表明摩擦片的质量、刚度及制动盘的转速等因素对制动器系统稳定性影响较大,为合理设计制动器系统及控制其振动提供理论依据。     

引入不确定参数的汽车盘式制动器振动稳定性分析

针对汽车制动器的噪声抑制问题,基于可靠性分析理论,将蒙特卡洛法与响应面法相结合,提出了一种汽车盘式制动器系统振动稳定性的可靠性分析方法。该方法针对制动噪声产生具有不确定性的特点,引入随机和区间不确定性参数对制动器系统进行描述,建立包含随机参数和区间参数的制动器不稳定特征值的响应面近似模型,进而采用Sobol′全局灵敏度分析法和蒙特卡洛法分别对不确定参数的全局灵敏度和系统稳定性的可靠度进行分析。用该方法对某车的浮钳盘式制动器系统进行研究,分析了系统稳定性的可靠度和不确定参数的全局灵敏度,甄别了不确定性参数对系统稳定性的影响,并从可靠性角度提出了改善制动器系统振动稳定性的工程措施。     

随机参数汽车盘式制动器的稳定性分析

针对不确定性参数汽车制动器噪声的抑制问题,基于随机参数分析理论,将响应面法与有限元复特征值技术相结合,提出了一种随机参数汽车制动器系统稳定性的分析方法。该方法用随机参数对制动器系统的不确定性进行描述,系统的摩擦系数、制动压力、制动盘厚度、制动片厚度和支撑背板的厚度参数分别采用随机变量表示;为提高分析效率,建立了包含随机变量的制动器不稳定特征值的响应面近似模型,进而根据系统特征值的随机特性对系统稳定性进行分析。用该方法对某车的浮钳盘式制动器系统进行研究,采用蒙特卡洛方法分析了随机参数正态分布假设下系统特征值的概率统计特性和参数灵敏度。结果表明:通过修改制动器支撑背板的厚度以提高支撑刚度,可有效改善制动器系统的稳定性,减小制动噪声的产生。     

空间机器人关节电磁制动器及其实验研究

针对空间机器人可能出现的失电失控问题,设计了一种新型双面摩擦弹簧电磁制动器。该制动器结合了ERA制动器和汽车盘式制动器的优点,相比普通弹簧摩擦制动器,该制动器在相同制动压力下可提供双倍制动力矩。利用有限元法分析了制动器电磁场的静态和动态特性,验证了制动器制动性能。通过对该制动器在真空高低温环境下进行多次制动实验,得到其制动力矩随制动次数变化的关系。根据实验前后摩擦副中各摩擦表面磨损状况的对比分析,找到了制动力矩改变的原因。为了使制动器稳定工作,提出了进行钛合金制动片表面处理以及在安装之前对制动器进行充分跑合的改进措施。     

转矩扰动激励下盘式制动器非线性振动分析

基于汽车盘式制动器单自由度模型研究转矩扰动对其非线性振动的影响。依据Stribeck模型分析盘式制动器的振动模式和不同模式下的平衡点及稳定性。在未受转矩扰动激励下,制动器可能表现为滑动、滑-擦边、粘-滑-擦边等多种振动形式,且粘滞擦边振动会引起小幅振荡行为。周期性的转矩扰动可将原本的振动分为两部分,且在最值处出现转换。转矩扰动会影响粘滞运动和滑动运动的过渡边界,导致振动行为更加复杂。转矩扰动频率的改变同样可导致制动器出现滑动和粘-滑运动等。无论是否受到激励,随着制动压力的增加,制动器的振幅都将逐渐增加;在相同制动压力下,当制动器受到转矩激励时,振动幅值大于未受激励情况。研究可为揭示转矩扰动对制动器振动的影响机理提供参考。     

二维超声振动磨削陶瓷的表面质量试验研究

采用金刚石砂轮对陶瓷材料进行了不同参数下的普通磨削和二维超声振动磨削试验,对获得的不同表面质量特征及不同的加工参数对表面质量的影响进行了分析。实验结果表明,在同样的加工条件下,超声振动磨削表面的沟槽浅而宽,在超声振动下砂轮不易堵塞,利于使用细砂轮磨削,因此超声振动磨削可以提高陶瓷材料的表面质量。     

沟槽型织构摩擦学性能的数值模拟与实验研究

为研究沟槽型织构角度及排布形式对接触表面摩擦学性能的影响,通过有限元分析软件对不同角度及排布形式的沟槽型织构进行数值模拟,利用YLP-20型激光加工系统在不锈钢圆盘表面加工沟槽型织构,并利用UMT-2摩擦磨损仪在旋转条件下进行摩擦实验。结果表明:沟槽型织构的数值模拟结果与实验结果基本吻合,加工有织构的摩擦副其摩擦学性能得到改善,且不同角度及排布形式的沟槽型织构对摩擦副的摩擦学性能影响不同,即当摩擦速率小于300r/min时0°平行织构的摩擦因数较小;摩擦速率大于300r/min时90°平行织构有更好的减摩能力,故应用中要根据不同工况条件选择不同排布形式的沟槽型织构。     

矿井提升机盘式制动器的可靠性

制动器是一种直接作用于靠近设备工作的制动轮或制动盘上,可产生制动力矩使矿井提升机达到减速、停止或保持停止状态等功能的装置,按结构可分为块闸和盘闸俩种。目前,由于液压盘式制动器具有制动力矩易调整、结构紧凑、通用性好、安全可靠性高等优点,而被广泛采用。因此,针对盘式制动器工作可靠性的进行综合的分析和实时的监测,有助于提高矿井的提升安全。