旋转端面系统摩擦振动机理的实验研究与分析

旋转摩擦副不稳定现象是工程中常见的摩擦问题。在摩擦试验平台上进行旋转端面摩擦试验研究,测量了摩擦过程中的摩擦振动响应,分析了相对滑动速度和接触载荷对摩擦响应的影响。研究结果表明:摩擦振动具有随机性,在摩擦过程中系统出现碰撞现象;系统振动集中在4个频率附近,提高相对滑动速度和接触载荷使高频振动更突出;试验模态说明摩擦引起了系统的共振并产生振动耦合。该研究成果可为轴系类旋转部件的端面摩擦现象研究提供参考。     

线性摩擦焊机夹具系统弹性变形对焊接过程的影响

线性摩擦焊机是研制高推比航空发动机整体叶盘的关键设备,其核心是产生往复运动的振动系统。在振动系统往复运动中,固定夹具系统在往复摩擦力的作用下,不可避免的产生弹性振动和机械位移。通过建立线性摩擦焊接过程的动力学理论模型,研究了固定夹具的弹性振动对线性摩擦焊机振动系统驱动力、机械功率及产热功率的影响。指出线性摩擦焊接过程中,夹具系统的刚性对于焊接过程有很大的影响。固定夹具系统的弹性变形降低了摩擦界面的产热功率。摩擦阻力对驱动系统输出功率及摩擦产热功率的影响存在转折点,摩擦阻力过大,驱动系统输出功率及摩擦产热功率反而会下降,因此必须保证线性摩擦焊机夹具系统的刚性。该研究为进行线性摩擦焊机的设计提供了理论依据。     

滑动摩擦振动噪声的非线性显式动力学分析

利用有限元软件ABAQUS/Explicit(显式动态求解器)对球-平面接触条件下的滑动摩擦振动噪声进行了数值模拟分析。对比试验结果,探讨了摩擦噪声的发生机制,并分析了摩擦噪声发生时接触界面的运动特性。结果表明,摩擦噪声主要是由摩擦系统的自激振动引起的,法向振动与切向振动的耦合是系统产生自激振动和摩擦噪声的一个重要因素。当摩擦系统发生自激振动时,从面节点与主面的接触并不是连续不变的,两者在相对运动的过程中具有黏着-滑动-分离-黏着的特性。     

基于不同摩擦副配对的盘式制动器粘滑特性研究

基于不同摩擦配对副,探讨了盘式制动器粘滑振动的特点,并对配对副硬度对粘滑振动的影响进行了研究.结果表明:摩擦副配对对粘滑振动有较大影响,摩擦因数越高,波动越大,则产生粘滑振动的趋势越大,相应的振动幅值也越大;硬度高的摩擦副配对,摩擦因数较大,在运动过程中摩擦因数的波动也大,特别是在临近停车的低速情况下,具有产生粘滑振动的趋势.此外,高硬度的配对副发生粘滑的临界速度小于硬度低的配副.     

定速试验机摩擦振动原因及消除办法

定速试验机的摩擦盘与试块之间存在摩擦振动,往往会影响该试验机的正常使用。对该摩擦振动产生的机理进行了理论分析,并分析了定速试验机产生振动的原因,给出了减小该振动的具体措施,得出摩擦振动是由摩擦力的不断变化这一主要原因引起的。由系统振动位移响应公式得出,当摩擦力变化频率与系统固有振动频率非常接近时就会出现共振。摩擦力的变化主要是由电机的振动,摩擦盘的端面跳动以及外界环境的影响引起的,基于这些方面,经过一系列措施之后,我们重新进行试验,结果表明定速试验机的振动明显减弱,试验机的端面跳动误差也完全符合要求,我们采取的措施取得了良好的效果。     

沟槽形表面织构对摩擦噪声的影响

用电加工方法在制动盘蠕墨铸铁材料表面加工出沟槽形表面织构(沟槽深度为30μm、宽度为150μm、间距为500μm),采用球—平面接触方式,选取直径为10mm的Si3N4球为对磨副,对沟槽形织构表面和光滑表面进行了摩擦噪声对比试验,研究了沟槽形表面织构对界面摩擦振动噪声的影响。试验结果表明(以下结论只针对本试验选定尺寸规格的沟槽形表面织构):法向载荷对织构表面产生摩擦噪声强度的影响较小,而对光滑表面产生摩擦噪声的水平具有重要影响;沟槽形织构表面在低法向载荷下较光滑表面更易产生摩擦噪声,但随着法向载荷从5N增大到10N,光滑表面产生的摩擦噪声强度迅速增大并与织构表面的接近;沟槽形表面织构使摩擦系统更易产生多频率的摩擦振动,较早地产生摩擦噪声且其主频率成分较复杂;沟槽形织构表面比光滑表面具有较高的摩擦因数和耐磨性,沟槽形织构的存在明显地改变了接触界面摩擦磨损行为和摩擦噪声特性,但其对应关系需要进一步深入研究。     

仿生密度激励的摩擦振动对摩擦学特征的影响

利用ABAQUS仿真模拟往复式摩擦副干摩擦特性,提取摩擦过程中的速度特征,以振动烈度来量化摩擦振动,分析了仿生密度所激励出的摩擦振动对摩擦学特征值的影响。结果表明,由同一种密度的仿生副所产生的摩擦振动、温度、摩擦应力、磨损深度都具有相同的效果,振动烈度—摩擦学特征值曲线呈递增趋势,合理的仿生密度可以起到减振、消磨、降温的作用。     

基于四球试验的润滑油颗粒污染物对摩擦振动的诱导关系研究

润滑油中颗粒污染物会直接影响润滑油的润滑性能并加剧摩擦副的磨损,同时还会诱导摩擦副产生额外的振动,对机械设备的工作寿命和可靠性构成威胁。为研究颗粒污染物对摩擦振动的诱导关系,在四球式摩擦磨损试验机上,通过改变颗粒物材质、尺寸和含量,研究颗粒污染物诱导摩擦副产生的摩擦振动。结果表明,在一定硬度范围内,颗粒物材质硬度越低越容易诱导摩擦振动;在一定尺寸范围内,颗粒物尺寸越小越容易诱导摩擦振动;存在颗粒污染物含量临界值使摩擦振动最大,低于该临界值时摩擦振动减弱,高于该临界值时不会引起摩擦振动。     

指数型摩擦因数对制动摩擦振动行为的影响

为探索摩擦因数同制动器摩擦振动行为的内在联系，本研究建立起某盘式制动器有限元模型，编写VFRIC＿COEF摩擦因数子程序并引入有限元模型中，从而探索指数型摩擦因数的相关参数对制动系统摩擦振动行为的影响。研究结果表明，指数型摩擦因数比定值摩擦因数，更易诱发制动系统产生高强度的摩擦振动现象。这说明在对制动系统进行动力学分析时，采用定值摩擦因数进行模拟具有一定的局限性。动摩擦因数μ_k对制动系统动力学行为影响显著，随着μ_k逐渐增大，活塞侧将出现粘—滑摩擦振动现象，且振动频率由多频振动逐渐变为单一频率的振动。而钳指侧的振动随μ_k的增大呈现出先增大后减小的趋势。另一方面，静摩擦因数μ_s也将影响制动系统的动力学行为，且对制动盘两侧摩擦面的影响行为差异显著。当μ_s逐渐增大时，活塞侧的粘—滑摩擦振动现象先出现后消失，且振动强度略微下降。钳指侧的摩擦振动则未见明显的粘—滑振动现象，同时该侧的振动强度随μ_s的增大而逐渐增强。综合以上，由于钳指侧和活塞侧的受力情况各不相同，因此两...     

汽车多楔带摩擦噪声机理分析与试验研究

针对汽车多楔带传动时噪声的特性与变化规律,通过分析多楔带噪声产生的机理,建立了摩擦振动的理论模型,推导出多楔带传动系统的不稳定条件,并在设计的振动和噪声测试试验台上进行了多楔带传动振动和噪声试验研究。结果表明,带段张力的波动导致了多楔带的低频振动噪声,带与带轮间的黏滑摩擦引起了高频摩擦噪声。     

气压卸荷导轨副粗糙度与临界速度的关系

针对气压卸荷导轨低速运动时仍可能产生摩擦自激振动的问题,分析了气压卸荷导轨摩擦自激振动的机理,推导出不产生摩擦自激振动的临界速度与导轨副粗糙度的关系。为合理选择导轨的结构及工艺参数提供了依据。     

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。     

沟槽织构化表面影响摩擦振动噪声机理

在列车制动盘蠕墨铸铁材料表面上制备出平行间隔分布的沟槽表面织构,将其和光滑表面进行摩擦噪声对比试验,并利用有限元软件ABAQUS/Explicit(显式动态求解器)对试验进行数值模拟分析,研究沟槽织构化表面影响摩擦振动噪声的机理。结果表明,本试验条件下的光滑表面会产生较高强度的噪声而沟槽表面几乎不产生噪声,利用有限元软件ABAQUS/Explicit可以很好地模拟试验现象并揭示沟槽表面织构影响界面摩擦振动噪声的机理,即沟槽织构表面在对磨球滑过并碰击沟槽时引起的摩擦力波动能有效的打断摩擦界面的连续接触,作为不连续激励扰乱系统的自激振动,抑制界面摩擦力和振动加速度高频成分的形成并最终降低摩擦噪声。     

旋转滑动摩擦高频噪声产生机理的实验研究

为了深入研究金属旋转滑动摩擦高频噪声的产生机理,以多功能摩擦磨损试验机为平台,采用单因素实验法来研究相对滑动速度、接触压力、表面形貌等影响因素对摩擦高频噪声的影响规律。实验发现：金属旋转滑动高频摩擦噪声多发生在相对滑动速度低、接触压力较大以及摩擦因数-速度负斜率处;摩擦副间相对滑动速度、接触压力和表面粗糙度的变化几乎不会对高频噪声的频率产生影响,但高频噪声声压级随表面粗糙度的增大呈现明显减小趋势。对摩擦噪声声压信号和法向、切向振动加速度信号进行互相关分析,结果表明,法向振动加速度信号和摩擦噪声声压信号之间具有更高的相关性,从而为进一步理解摩擦高频噪声的产生机理和预测模型的建立提供了参考。     

基于小波变换的摩擦噪声激励源的研究

在往复滑动试验机上作了金属摩擦噪声试验,试验期间同时测量了摩擦噪声、摩擦振动三维加速度和名义摩擦力等动态信号,这些信号含有与摩擦振动激励源有关的信息。应用小波变换技术对这些信号进行了分解,在对应摩擦振动主频的小波分解细节分量中,可以清楚地看出激励摩擦振动的摩擦力动态分量,从而说明了摩擦噪声是由波动变化的摩擦力所引发。     

压电式摩擦振动能量收集的试验研究与仿真分析

针对机械系统中普遍存在的摩擦振动现象,结合试验分析和数值模拟的方法,提出采用压电材料进行摩擦振动能量收集的新思路.本研究搭建了一种既能产生摩擦振动,同时又能利用压电材料将振动能量转化为电能的试验装置,摩擦学试验结果验证了利用压电材料实现摩擦振动能量收集的可行性.利用有限元软件ABAQUS对试验过程进行模拟,首先采用复特...     

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SOM神经网络的摩擦状态识别研究

为提取摩擦振动的特征和实现摩擦副摩擦状态的识别,在往复摩擦磨损试验机进行摩擦副混合摩擦和干摩擦状态的摩擦磨损试验。应用谱减法对试验采集的摩擦振动信号进行降噪,计算降噪后的摩擦振动15个特征参数。应用自组织映射(Self-organizing map, SOM)神经网络对摩擦副不同摩擦状态的摩擦振动特征参数进行分析,得到摩擦振动的SOM神经网络神经元分类。研究结果表明,谱减法能消除摩擦磨损试验机的背景噪声,SOM神经网络算法能够有效分析摩擦振动信号的特征,实现摩擦副摩擦状态的识别。     

一种验证摩擦伴生阻尼的实验装置

描述了受迫振动与自激振动的异同;介绍了前人有关自激振动成因的观点;提出了摩擦伴生阻尼的新概念并设计了实验验证装置;认为摩擦自激振动的成因问题仍有很大的研究空间。     

摩擦自激振动主要参数摩擦力矩的测定

摩擦自激振动是工程中普遍存在的且有着重要影响的一种振动形式,已越来越为人们所关注。在分析并建立了摩擦自激振动力学模型的基础上,提出了一种摩擦自激振动主要参数摩擦力矩测定的简单易行的有效方法,并进行了摩擦力矩的测定,从而验证了该方法的正确性。