喷砂处理表面对滑动摩擦振动噪声的影响
发布时间：2017-05-17 07:10
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【摘要】：摩擦噪声是接触界面摩擦激发物体发生振动时,能量通过周围介质向外扩散而产生的不稳定的声音。摩擦振动噪声对摩擦系统的精度、可靠性及正常运行具有严重的影响,并会导致严重的噪声污染。摩擦噪声的根源是摩擦界面的摩擦作用,摩擦界面特征是影响摩擦噪声的关键因素,但目前国内外从摩擦界面角度对摩擦噪声进行深入研究的报道较少。此外,考虑到界面磨损因素的复杂性和随机性,目前研究对于控制摩擦尖叫噪声触发和演变规律的关键界面因素的认识尚不足。因此,系统研究喷砂处理后具有不同粗糙度的表面如何影响摩擦振动噪声特性并揭示其作用机理,将对深入认识影响摩擦尖叫噪声的界面因素、尖叫噪声产生的机理,及其如何利用表面喷砂处理方法来控制摩擦噪声及减轻尖叫噪声具有重要指导意义。 本文采用不同结构及系统刚度的试验装置,对光滑表面和不同喷砂处理表面进行滑动摩擦噪声对比试验,研究喷砂处理表面在不同试验装置上的摩擦尖叫噪声特性及其对摩擦尖叫噪声的影响规律和作用机理。结论主要如下： (1)喷砂处理表面对摩擦尖叫噪声的产生时间及强度有重要影响。尽管相同表面在两种具有不同结构及系统刚度的试验装置中体现出来的摩擦噪声特性有所不同,但采用两种试验装置所进行的摩擦噪声试验均得出了一致的规律：喷砂表面的粗糙度越大,摩擦尖叫噪声产生的时间越晚,其强度越弱。因此,本研究在考察喷砂处理表面对摩擦尖叫噪声特性影响规律时排除来自系统结构的影响,得出喷砂表面粗糙度是影响界面尖叫噪声产生及演变的重要影响因素。 (2)对于光滑表面和喷砂处理表面,在摩擦系统产生噪声时,摩擦力都存在剧烈波动,同时摩擦系统产生自激振动。产生摩擦噪声表面的摩擦力、振动加速度和噪声信号的主频都相同,并且和摩擦系统的某阶自然频率十分接近。此外,摩擦力和振动加速度、声压和振动加速度在主频处的相干性很高。这表明摩擦噪声是因摩擦力主频与系统自然频率耦合引起的摩擦系统自激振动而产生。 (3)磨损表面的磨屑堆积、粘着剥落和犁沟等摩擦界面特征是引起界面摩擦力剧烈波动,诱发摩擦系统自激振动并最终产生高频尖叫噪声的主要因素。光滑表面磨损后极易形成明显的磨屑堆积和粘着剥落等“不平顺”特征,其粘着撕裂作用很容易引起摩擦力高频波动,并较早产生高强度的尖叫噪声。相比之下,喷砂处理表面微凸体磨损后所形成的真实接触面积明显较小,具有明显的不连续性,且主要以“接触平台”形式存在。由于“接触平台”表面主要以犁沟为特征,而犁沟效应引起的摩擦力波动能量较弱,因此,喷砂处理表面产生尖叫噪声的时间明显较晚且强度较低。 (4)提出了喷砂处理表面影响摩擦噪声的机理：对于喷砂处理表面,表面粗糙度越大微凸体的分布越分散,磨损过程中真实接触面积越小且不连续性更明显,真实接触表面磨屑堆积和粘着剥落现象越轻,越不易引起的摩擦力高频波动及尖叫噪声。此外,喷砂表面“接触平台”表面主要以犁沟为磨损特征,相比磨屑堆积和粘着剥落等特征,犁削效应引起的摩擦力波动能量越弱,产生的尖叫噪声的时间越晚,强度越低。总的来说,相比光滑表面,喷砂处理表面能有效减缓磨屑堆积和粘着剥落等磨损特征的形成,削弱了界面效应引起摩擦力高频成分形成可能性,由此达到抑制和降低尖叫噪声强度的效果。
【关键词】：喷砂处理 表面粗糙度 摩擦界面 摩擦力 摩擦振动 尖叫噪声
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB535;TH117
【目录】：
- 摘要6-8
- Abstract8-12
- 第1章 绪论12-23
- 1.1 引言12-13
- 1.2 摩擦噪声的产生机理研究和试验研究13-16
- 1.2.1 摩擦噪声的产生机理研究13-14
- 1.2.2 摩擦噪声的试验研究14-16
- 1.3 摩擦接触表面形貌对摩擦噪声影响的研究16-21
- 1.3.1 摩擦接触表面形貌16
- 1.3.2 接触表面形貌与摩擦噪声关系的研究16-19
- 1.3.3 表面处理控制摩擦噪声的研究19-21
- 1.4 摩擦噪声研究存在的问题21
- 1.5 选题意义和主要工作21-23
- 1.5.1 选题意义21-22
- 1.5.2 主要工作22-23
- 第2章 试验和测量方法23-32
- 2.1 试验装置23-25
- 2.1.1 测量仪器参数24
- 2.1.2 测量仪器的校准24-25
- 2.2 试样材料及制备25-26
- 2.2.1 球试样材料25
- 2.2.2 平面试样材料及制备25-26
- 2.3 试验参数26
- 2.4 磨痕微观分析方法26
- 2.5 噪声的评价26-28
- 2.5.1 响度和响度级27
- 2.5.2 计权声级27
- 2.5.3 等效连续A声级27-28
- 2.6 摩擦力和振动噪声信号分析方法28
- 2.6.1 时频分析和功率谱分析28
- 2.6.2 相干函数28
- 2.7 系统模态参数识别和本底噪声测量28-32
- 2.7.1 本底噪声测量28-29
- 2.7.2 系统模态参数识别29-32
- 第3章 喷砂处理表面对摩擦振动噪声的影响—装置Ⅰ32-42
- 3.1 喷砂处理表面对摩擦噪声强度的影响32-35
- 3.2 喷砂处理表面对时域信号的影响35-37
- 3.3 摩擦振动、摩擦噪声频谱特性及相关性分析37-39
- 3.4 磨痕形貌分析39-40
- 3.5 本章小结40-42
- 第4章 喷砂处理表面对摩擦振动噪声的影响—装置Ⅱ42-54
- 4.1 喷砂处理表面对摩擦振动噪声强度的影响42-44
- 4.2 喷砂处理表面对时域信号的影响44-48
- 4.3 摩擦力、摩擦振动、摩擦噪声频谱特性及相关性分析48-51
- 4.4 磨痕形貌分析51-52
- 4.5 本章小结52-54
- 第5章 喷砂处理表面影响摩擦振动噪声的机理54-68
- 5.1 两种装置中喷砂表面影响噪声强度的分析54-56
- 5.2 不同阶段时域摩擦力、摩擦振动和摩擦噪声信号的对比56-62
- 5.2.1 初始阶段时域摩擦力、摩擦振动和摩擦噪声信号的对比56-57
- 5.2.2 中间阶段时域摩擦力、摩擦振动和摩擦噪声信号的对比57-59
- 5.2.3 最后阶段时域摩擦力、摩擦振动和摩擦噪声信号的对比59-62
- 5.3 两种装置上喷砂处理表面对摩擦磨损行为的影响62-65
- 5.4 喷砂处理表面对摩擦振动噪声影响的机理探讨65-66
- 5.5 本章小结66-68
- 结论68-69
- 研究展望69-70
- 致谢70-71
- 参考文献71-76
- 攻读学位期间发表的论文76
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 陈光雄,石心余;在有或无摩擦噪声状态下磨痕形貌的观察[J];中国表面工程;2002年02期
2 王安宇;莫继良;王正国;阳江舟;陈光雄;朱e
本文编号：372766
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