水平磁场对滑动摩擦界面磨屑行为及振动噪声特性的影响

发布时间：2020-04-29 21:35

【摘要】：摩擦过程中产生的不稳定振动和噪声对工业生产和人类生活有不可忽视的负面影响。为此,学者们对摩擦振动噪声进行了大量的研究以期找到有效的减振降噪方法。目前,学者们发现改变摩擦界面特征、摩擦材料、系统参数和摩擦环境可以影响摩擦振动噪声,但前三者可能会对摩擦系统及其工况造成较大的改变,而摩擦环境则不会。磁场作为一种摩擦环境己经被研究发现对摩擦磨损有一定的影响。考虑到摩擦磨损与振动噪声之间的联系,磁场环境可能也会影响摩擦振动噪声。因此,研究磁场环境下的振动噪声特性,探究磁场影响摩擦振动噪声的机理,并应用磁场实现减振降噪十分具有创新性,对探寻减振降噪的方法具有重大的理论指导和实践意义。本文首先在摩擦磨损试验机的基础上设计了一个磁场施加装置以提供稳定的水平磁场,然后选取了三种球盘摩擦副,即钢球-铝合金盘、碳化硅球-锻钢盘和钢球-锻钢盘,进行了磁场对不同磁属性摩擦副摩擦振动噪声影响的试验,并结合磁场下磨屑的堆积行为差异探究了磁场影响摩擦振动噪声的机理。在得出水平磁场具有减振降噪能力的结论后,提出了吹气和添加磁场两种通过清除磨屑实现减振降噪效果的解决方案,进行了两种解决方案下的钢球-锻钢盘摩擦副摩擦振动噪声试验,对比评估了两种解决方案减振降噪的效果,并解释了其效果差异的原因。主要结论如下:1、磁场对三种摩擦副振动噪声影响的试验结果表明,添加磁场可以大幅降低钢球-锻钢盘的摩擦振动噪声,但无法明显降低钢球-铝合金盘和碳化硅球-锻钢盘的摩擦振动噪声。此外,试验中的摩擦噪声是由于摩擦引起的不稳定振动激起了系统的某一个频率而产生的。2、磁场能吸走钢球-锻钢盘上的铁磁性磨屑使摩擦界面变得干净。而堆积在磨痕里面的磨屑由于被大量地吸走使得摩擦界面更平顺,摩擦系统变得更稳定,摩擦振动噪声的强度也因此被降低。由于磁场不能对钢球-铝合金盘和碳化硅球-锻钢盘的磨屑堆积情况造成大的改变,磁场的添加无法明显降低这两种摩擦副的摩擦振动噪声。3、吹气的解决方案并不能很彻底地清除磨痕里面的磨屑,而残留的被压实的磨屑会导致摩擦系统不稳定并产生摩擦振动噪声。第一次添加磁场可以很彻底地清除磨屑,使得磨痕里面非常干净,摩擦系统也因此而变得稳定。第二次添加磁场后不能清除所有的磨屑,磨屑会受到盘的吸引分散在磨痕里面并呈现一种竖直向上的形态,这种磨屑可以通过排斥力灵活地避开球体试样,并不会使摩擦系统产生不稳定的振动或噪声。4、由于摩擦盘的磁吸引,部分磨屑会从磨痕里面移动到摩擦盘边缘。同时,由于磨屑之间磁性排斥力的存在,这部分磨屑呈现一种向外发散的形态。
【图文】：

摩擦振动,开沟,打孔,方法

摩擦振动噪声的强度又会恢复，减振降噪的效果就会消失。因此，该方法逡逑并不能永久性地抑制摩擦振动噪声。通过打孔和开沟的方法来降低摩擦振动噪声的研逡逑宄也很多［１６，￥４１４３］，如图１－１所示。学者普遍发现，，在摩擦副上进行打孔和开沟处理，逡逑可以起到收集摩擦界面产生的磨肩的作用，帮助清扫磨屑并阻止磨肩的堆积，使得摩逡逑擦界面足够平顺，不会因为磨屑的堆积而发生不稳定的振动。此外，学者还发现在制逡逑动盘上开通孔可以起到散热的作用，而热量的及时散发也能让摩擦系统的稳定性得到逡逑保证。在本课题组以往的研究中还发现，在球－面接触模式下，合适尺寸的沟槽可以打逡逑断摩擦界面的连续接触，抑制摩擦振动和噪声的产生［１９＇４４］。Ｅｒｉｋｓｓｏｎ等［４Ｍ５］发现制动逡逑片表面的接触微凸体的尺寸也是影响摩擦振动噪声强弱的因素，当制动片的表面接触逡逑微凸体相对较小时，摩擦系统反而更容易引起高强度的摩擦振动和噪声。综上所述，逡逑修改界面特征在一定程度上能对摩擦振动噪声的特性造

配副,方式,摩擦界面,摩擦学性能

对于以上的这些研宄，之所以学者会得出不一样的结论，可能跟他们的试验条件逡逑（真空或大气）、摩擦副材料（铁磁性、顺磁性等）、摩擦配副方式（球－面、销－盘和逡逑销－环等，见图１－２）、和磁场施加方式（永磁铁、电磁铁、预磁化和通电线圈）互不相逡逑同有关。此外，学者也发现水平磁场（磁场方向平行于摩擦界面）和垂直磁场（磁场逡逑方向垂直于摩擦界面）对摩擦学性能的影响也不一样。因此，要达到完全了解磁场对逡逑摩擦副摩擦学性能的影响，还需要把上述提到的以及潜在的因素都考虑进来，进行更逡逑全面更系统更深入的研宄。逡逑坏试料逦Ｎｏｒｍａ！邋ｌｏａｄ逡逑ｉ邋：W！逦Ｃｏｉｌ邋（Ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｆｉｅｌｄ）逡逑Ｊ逦＾逦（ＡＩＳＩ邋１０４５邋ｓｔｅｅｌ）逡逑ＩＬ邋ｋ逦Ｄｉｓｃ邋（ＡＩＳＩ邋１０４５邋ｓｔｅｅｌ）逡逑（ａ）销－环？逦（ｂ）销－盘［７１］逡逑逦逦Ｉ邋ｓ邋Ｈ邋Ｗ邋Ｒ邋Ｉ逡逑ｆＶ￣￣－逦
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O313.5

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