溝槽型織構(gòu)化表面對(duì)界面摩擦振動(dòng)噪聲的影響.pdf

1、由摩擦引起的振動(dòng)和噪聲會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的正常使用并導(dǎo)致噪聲污染。長(zhǎng)期以來(lái)，尖叫噪聲問(wèn)題始終未得到解決。近年來(lái)出現(xiàn)了許多關(guān)于界面特征對(duì)摩擦噪聲影響的研究，但都進(jìn)展不大。表面織構(gòu)已被證明能有效改善界面的摩擦學(xué)性能，而關(guān)于表面織構(gòu)對(duì)摩擦噪聲影響的研究報(bào)道很少，因此開(kāi)展表面織構(gòu)對(duì)摩擦振動(dòng)噪聲影響的研究工作具有創(chuàng)新性，對(duì)探索表面織構(gòu)控制摩擦噪聲及減輕尖叫噪聲的可能性具有重要意義。
　　 本文用電火花加工方法在列車制動(dòng)盤(pán)蠕墨鑄鐵材料上制備出不

2、同溝槽寬度和間距的溝槽型表面織構(gòu)，并將其和光滑表面進(jìn)行摩擦噪聲對(duì)比試驗(yàn)，研究織構(gòu)參數(shù)對(duì)摩擦噪聲的影響，探討了溝槽型表面織構(gòu)影響摩擦振動(dòng)噪聲的機(jī)理。主要得到以下結(jié)論:
　　 (1)溝槽型表面織構(gòu)的參數(shù)對(duì)摩擦噪聲強(qiáng)度有重要影響。摩擦噪聲隨著溝槽寬度的增加而減小，隨著溝槽間距的增加而增大。然而在溝槽型表面織構(gòu)的所有參數(shù)中，溝槽間距和溝槽寬度比對(duì)摩擦尖叫噪聲產(chǎn)生的影響最大，溝槽間距和溝槽寬度比為2∶1的織構(gòu)表面能明顯降低摩擦尖叫噪聲。<

3、br>　　 (2)當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生摩擦噪聲時(shí)，無(wú)論光滑表面還是織構(gòu)表面，摩擦力都存在劇烈波動(dòng)，相應(yīng)時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)產(chǎn)生摩擦自激振動(dòng)。產(chǎn)生摩擦噪聲表面的摩擦力、振動(dòng)加速度和噪聲信號(hào)的主頻都相同，并且和摩擦系統(tǒng)的某階自然頻率十分接近。此外，信號(hào)主頻處，摩擦力和振動(dòng)加速度、聲壓和振動(dòng)加速度的相干性很高。這表明摩擦力主頻與系統(tǒng)自然頻率耦合，引起了摩擦系統(tǒng)的自激振動(dòng)并對(duì)外發(fā)射出摩擦噪聲。
　　 (3)對(duì)于溝槽型織構(gòu)表面，球與溝槽碰擊會(huì)產(chǎn)生摩擦力的波

4、動(dòng)，但這種波動(dòng)的頻率較低（遠(yuǎn)低于噪聲的主頻），作為不連續(xù)的激勵(lì)，其不可能和摩擦系統(tǒng)的自然頻率耦合并引起強(qiáng)烈的自激振動(dòng)，相反，它的存在會(huì)打斷摩擦界面連續(xù)的接觸，擾亂摩擦系統(tǒng)的自激振動(dòng)，抑制摩擦噪聲的產(chǎn)生。
　　 (4)磨損表面的微凸體、犁溝、磨屑、粘著和剝落等摩擦界面特征是形成摩擦力高頻成分的主要因素。而具有較合理的溝槽尺寸及分布的織構(gòu)表面，可獲得較好的排屑性能，磨損表面較為平整光滑，摩擦力波動(dòng)高頻成分減少，系統(tǒng)不容易產(chǎn)生尖叫噪聲

5、。
　　 (5)提出了溝槽型表面織構(gòu)影響摩擦噪聲的機(jī)理:對(duì)于溝槽型織構(gòu)表面，摩擦界面的不平順對(duì)摩擦力的影響因素主要包括兩個(gè)部分:一為相對(duì)宏觀的溝槽輪廓效應(yīng)，即對(duì)磨球與溝槽棱角碰擊所導(dǎo)致的摩擦力明顯的波動(dòng)，其可以抑制摩擦噪聲的形成;另一部分為磨損表面（溝槽間平面）的微凸體、犁溝、磨屑、粘著和剝落等界面因素，其導(dǎo)致了摩擦力高頻成分產(chǎn)生并最終形成摩擦噪聲。影響摩擦力的這兩部分界面因素共同作用且相互競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致不同參數(shù)的織構(gòu)表面具有明顯不