振动引起的界面切向相对运动对摩擦的影响

发布时间：2021-11-23 16:06

　　为了研究接触界面振动对摩擦的影响,自主设计实验装置,以在振动台上匀速滑动的滑块为对象,采用理论与实验相结合的方法,分析法向振动和切向振动引起界面切向运动减摩的机理。实验结果表明,振动台的法向振动和切向振动经常同时存在。当界面振动,且滑块与振动台之间的切向相对速度方向不变时,滑块受到的平均滑动摩擦力与无振动时相同,没有减摩作用;当滑块与振动台之间切向相对速度的方向发生周期性变化或存在stick-slip （黏滑）时,与无振动时相比,滑块的平均滑动摩擦力有明显的减摩作用。根据Coulomb摩擦定律建立动力学模型进行仿真,仿真结果与实验结果非常吻合,说明在界面运动为已知的条件下,Coulomb摩擦模型能够反映界面间的摩擦作用。实验和仿真结果表明,当法向振动和切向振动同时存在时,振动引起的界面切向相对运动造成摩擦力方向的周期性变化或stick-slip是减摩的主要原因。 

【文章来源】：北京大学学报(自然科学版). 2020,56(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

实验装置实物和示意图

我们还测量了更多振动条件下界面摩擦力的变化,计算振动时滑块在滑动阶段受到切向拉力的平均值(即振动时滑动摩擦力的平均值Fdave)与无振动时滑块在滑动阶段受到切向拉力的平均值(即无振时滑动摩擦力的平均值F0ave)的比值Fdave/F0ave,该比值可以清晰地反映平均摩擦力减小的程度,实验结果如图5所示。可以看出,当振动台法向振幅较小时,与无振时滑动摩擦力相比,界面之间滑动摩擦力没有降低;随着法向振幅的增加,滑动摩擦力降低效果越来越明显。我们对图5中每一个试验点的滑块切向滑动速度和振动台切向振动速度分别进行对比。试验点2和3的法向振幅分别为0.00179×10-3和0.0234×10-3m,试验点4和5的法向振幅分别为0.0000467×10-3和0.0001876×10-3 m。可以发现在试验点2和4,滑动摩擦力未降低,在试验点3和5,滑动摩擦力有明显的降低。在试验点2,3,4和5,滑块的切向滑动速度和振动台的切向振动速度如图6所示。

平均摩擦力减少比例Fdave/F0ave与法向振幅An的关系

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本文编号：3514225