轮轨摩擦自激振动导致曲线啸叫研究

在地铁车辆通过狭窄的曲线轨道时,往往伴随着啸叫噪声的产生。为深入研究这一现象,该研究考虑了列车在曲线轨道行驶时的轮轨接触状态,进而建立了轮对-轨道系统的摩擦耦合有限元模型。随后,通过复特征值分析对该模型进行深入研究,并探讨了不同摩擦因数以及钢轨吸振器的类型及其参数对曲线啸叫产生趋势的影响。研究结果表明,轮对-轨道系统由于摩擦自激振动而引起的曲线啸叫噪声频率为482.4 Hz、1 205.1 Hz和2 153.9 Hz,这与现场测试结果相一致。此外,当摩擦因数大于或等于0.25时,轮对-轨道系统才会出现2 153.9 Hz的曲线啸叫噪声频率;而安装钢轨侧面吸振器及增大其连接阻尼或者选择合适的轨底吸振器结构均能有效地缓解轮对-轨道系统的摩擦自激振动。

摩擦振动的时频特性

采用短时傅里叶变换(Short-time Fourier transform,STFT)和Zhao-Atlas-Marks分布(ZAMD)这两种时频分析技术对往复滑动条件下的摩擦振动时频特性进行研究。用例子探讨了这两种时频分析技术的特点,联合采用STFT 和ZAMD方法可得到较高的时频分辨率。对摩擦振动信号的时频特性研究表明,摩擦振动的频率从其初始形成到消失的全过程中基本没有发生变化,这个特性显示在摩擦振动的形成和消失过程中没有遇到结构非线性因素。还讨论了时频不变特性的物理意义,指出用模态耦合理论不能满意地解释摩擦振动有限和消失现象。

制动盘非光滑仿生表面对制动摩擦尖叫行为影响的研究

加工出3种非光滑仿生表面制动盘,即表面沟槽盘、表面圆坑盘和表面沟槽圆坑盘,利用有限元软件ABAQUS对3种非光滑仿生表面制动盘进行制动摩擦尖叫行为有限元分析,并与光滑制动盘进行对比。结果表明,制动器的振动模态主要表现为制动盘的面内和面外振动,并伴随有制动夹钳以及摩擦片的弯曲扭转运动。利用复特征值法计算系统尖叫倾向性系数后发现,制动盘表面经过非光滑仿生处理后,制动器的摩擦尖叫倾向性发生了明显改变,表面沟槽圆坑盘抑制尖叫的效果最佳,而表面沟槽盘在三者之中抑制尖叫的效果最弱。进一步采用瞬时动态分析对结果进行验证,结果表明:制动盘表面经过非光滑仿生处理后,系统振动加速度信号、弹性位移信号以及界面力信号的强度均有所降低,且表面沟槽圆坑盘在降低系统振动强度方面效果最为显著,系统稳定性得到明显提高;但是,由于沟槽和圆坑的棱边可能会形成应力集中区,因此可以采用抛光、打磨等方式对棱边进行一定处理,以提高表面使用寿命。

消声片对汽车盘式制动器摩擦尖叫特性影响研究

建立某车型浮钳式盘式制动器有限元模型,通过有限元软件ABAQUS中的复特征值分析法,对比分析有/无消声片状态下制动系统的稳定性,探讨通过消声片改善制动摩擦尖叫的作用机理,并对消声片结构与制动摩擦尖叫之间的关系进行研究。结果表明,制动器的不稳定振动模态主要表现为制动盘的面外模态,同时伴随有制动卡钳、保持架以及摩擦片等的弯曲与扭转运动,制动尖叫噪声具有多频耦合的特性。在制动器中引入具有特定结构与材料形式的消声片能够有效降低系统的尖叫倾向和强度,尤其是在抑制低频尖叫方面效果显著。消声片基板存在一个最佳厚度值(0.5 mm),使得减振降噪的效果达到最佳,过度增大或减小消声片基板厚度可能导致降噪效果减弱,使尖叫强度开始上升。对消声片表面进行开沟槽处理能够改变制动力的传递特性,使得制动界面接触应力分布更加均匀,界面能量堆积现象被削弱,从而改善制动系统的稳定性。以上分析结果对认识消声片的减振降噪特性以及其结构优化设计具有一定的工程指导意义。

转子压缩机摩擦噪声机理探究

为了研究转子压缩机摩擦噪声的形成机理,基于摩擦耦合引起摩擦系统自激振动的理论,建立了全尺寸的转子式空调压缩机摩擦噪声的有限元模型,模型中的接触对有:曲轴与上下法兰接触形成主副轴承,曲轴偏心部与滚子接触形成轴颈轴承,曲轴下偏心部端面与下法兰接触形成止推轴承。定义各个接触对的接触属性为库伦摩擦。利用复特征值分析法研究了该系统在滑动摩擦时的摩擦噪声发生趋势。进行了压缩机摩擦噪声的试验测量,测量了压缩机的振动信号,提取了振动信号的频谱。运用谐波小波包变换方法,成功识别出碰磨故障。曲轴和法兰间发生碰磨,可能是压缩机摩擦噪声的来源。仿真结果表明在f=10021Hz时,系统发生不稳定振动也即出现摩擦噪声。测得的振动信号的主频为10000Hz,模型预测结果和试验实测结果的比较显示该有限元模型预测的摩擦噪声频率接近试验实测的摩擦噪声频率,验证了模型的正确性。对转子压缩机摩擦噪声的影响因素进行了进一步的分析。结果表明当法兰的弹性模量增大到143000MPa时,可有效抑制摩擦噪声。并且摩擦系数越大,越容易发生摩擦噪声。