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定速试验机摩擦振动原因及消除办法

机械设计与制造 2012年第10期 190-192页

作者：胡伟李兵邢记龙周志刚刘大欣曲波吉林大学生物与农业工程学院长春130022 吉林大学机电设备研究所长春130117

定速试验机的摩擦盘与试块之间存在摩擦振动,往往会影响该试验机的正常使用。对该摩擦振动产生的机理进行了理论分析,并分析了定速试验机产生振动的原因,给出了减小该振动的具体措施,得出摩擦振动是由摩擦力的不断变化这一主要原因引起... 详细信息

定速试验机的摩擦盘与试块之间存在摩擦振动,往往会影响该试验机的正常使用。对该摩擦振动产生的机理进行了理论分析,并分析了定速试验机产生振动的原因,给出了减小该振动的具体措施,得出摩擦振动是由摩擦力的不断变化这一主要原因引起的。由系统振动位移响应公式得出,当摩擦力变化频率与系统固有振动频率非常接近时就会出现共振。摩擦力的变化主要是由电机的振动,摩擦盘的端面跳动以及外界环境的影响引起的,基于这些方面,经过一系列措施之后,我们重新进行试验,结果表明定速试验机的振动明显减弱,试验机的端面跳动误差也完全符合要求,我们采取的措施取得了良好的效果。

关键词：摩擦振动定速试验机摩擦力

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切向和法向摩擦振动向量合成方法

润滑与密封 2016年第10期41卷 74-77页

作者：柳霆李国宾魏海军穆雪邢鹏飞大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026 上海海事大学商船学院上海200135 大连中远国际货运有限公司辽宁大连116001

为了实现切向和法向摩振动的融合,提出应用向量理论对切向和法向摩擦振动进行合成的方法,通过摩擦副磨合磨损试验分析合成摩擦振动的变化规律。结果表明:合成摩擦振动在摩擦副磨合过程中经历了由大到小并趋于平稳的变化过程;摩擦副磨合... 详细信息

为了实现切向和法向摩振动的融合,提出应用向量理论对切向和法向摩擦振动进行合成的方法,通过摩擦副磨合磨损试验分析合成摩擦振动的变化规律。结果表明:合成摩擦振动在摩擦副磨合过程中经历了由大到小并趋于平稳的变化过程;摩擦副磨合开始时,合成摩擦振动的幅值较大,随着磨合过程的进行,合成摩擦振动的幅值逐渐减小;摩擦副达到磨合后,合成摩擦振动的幅值处于平稳波动;提出的向量合成方法可实现切向和法向摩擦振动的融合,合成的摩擦振动能够反映摩擦副磨合磨损状态的变化。

关键词：摩擦振动向量合成磨损状态磨合过程

用经验模式分解和重标极差分析法进行摩擦振动信号分析

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上海海事大学学报 2016年第2期37卷 89-93页

作者：李精明魏海军梅立强许德志大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026 上海海事大学商船学院上海201306

为提取和表征摩擦振动的特征信号,在摩擦磨损试验机上进行以船用柴油机缸套和活塞环为材质的摩擦副摩擦磨损试验.应用经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)对非线性、非平稳的摩擦振动信号进行分解,获得若干个本征模式函数(I... 详细信息

为提取和表征摩擦振动的特征信号,在摩擦磨损试验机上进行以船用柴油机缸套和活塞环为材质的摩擦副摩擦磨损试验.应用经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)对非线性、非平稳的摩擦振动信号进行分解,获得若干个本征模式函数(Intrinsic Mode Function,IMF).从中选择反映摩擦振动特征的IMF重新合成摩擦振动特征信号,应用重标极差分析法对摩擦振动特征信号进行分析,得到线性回归谱和Hurst指数.结果表明,EMD能够实现摩擦振动特征信号的提取,重标极差分析法可以分析摩擦振动信号的渐变过程,提取摩擦振动信号的特征.该方法可为基于摩擦振动信号的机械摩擦副摩擦磨损行为的研究提供新的途径.

关键词：经验模式分解(EMD) 重标极差分析 Hurst指数摩擦振动

织物/指尖接触摩擦振动信号的时频联合分析方法

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东华大学学报（自然科学版） 2017年第6期43卷 878-885页

作者：姜瑞涛胡吉永丁辛东华大学纺织学院上海201620 东华大学纺织面料技术教育部重点实验室上海201620

织物/指尖摩擦振动信号是时域特征和频域特征随时间变化的信号,其在形成丰富的织物触觉质感中具有决定性作用.针对织物/指尖摩擦振动信号,提出一种新的时频联合分析法.该方法主要是基于时频联合分析,提取摩擦信号的频率-时间信息和能量... 详细信息

织物/指尖摩擦振动信号是时域特征和频域特征随时间变化的信号,其在形成丰富的织物触觉质感中具有决定性作用.针对织物/指尖摩擦振动信号,提出一种新的时频联合分析法.该方法主要是基于时频联合分析,提取摩擦信号的频率-时间信息和能量-频率信息,实现对织物/指尖摩擦振动信号的时频局部分析.运用正弦组合信号对时频联合算法进行验证,发现该方法能有效区分不同频率的正弦信号并将其从原始信号中分离.对表面形貌各异的4块织物进行试验,结果表明算法能有效识别人体指纹信号并能提取织物的表面结构信号,满足信号压缩的需求.时频联合分析是对频谱分析的一种补充,为织物/指尖摩擦振动信号的特征分析提供一种新的思路.

关键词：摩擦振动时频分析频率信号纺织品

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指数型摩擦因数对制动摩擦振动行为的影响

机械设计与研究 2023年第1期39卷 48-54,58页

作者：李仕生袁琼重庆市汽车动力系统测试工程技术研究中心重庆401120 重庆工业职业技术学院车辆工程学院重庆401120

为探索摩擦因数同制动器摩擦振动行为的内在联系,本研究建立起某盘式制动器有限元模型,编写VFRIC_COEF摩擦因数子程序并引入有限元模型中,从而探索指数型摩擦因数的相关参数对制动系统摩擦振动行为的影响。研究结果表明,指数型摩擦因数... 详细信息

为探索摩擦因数同制动器摩擦振动行为的内在联系,本研究建立起某盘式制动器有限元模型,编写VFRIC_COEF摩擦因数子程序并引入有限元模型中,从而探索指数型摩擦因数的相关参数对制动系统摩擦振动行为的影响。研究结果表明,指数型摩擦因数比定值摩擦因数,更易诱发制动系统产生高强度的摩擦振动现象。这说明在对制动系统进行动力学分析时,采用定值摩擦因数进行模拟具有一定的局限性。动摩擦因数μk对制动系统动力学行为影响显著,随着μk逐渐增大,活塞侧将出现粘—滑摩擦振动现象,且振动频率由多频振动逐渐变为单一频率的振动。而钳指侧的振动随μk的增大呈现出先增大后减小的趋势。另一方面,静摩擦因数μs也将影响制动系统的动力学行为,且对制动盘两侧摩擦面的影响行为差异显著。当μs逐渐增大时,活塞侧的粘—滑摩擦振动现象先出现后消失,且振动强度略微下降。钳指侧的摩擦振动则未见明显的粘—滑振动现象,同时该侧的振动强度随μs的增大而逐渐增强。综合以上,由于钳指侧和活塞侧的受力情况各不相同,因此两侧表现出的振动行为各不相同,两侧受到摩擦因数的影响状态也不同,因此在对制动系统进行动力学分析时,应该对制动器两侧的振动进行讨论,否者相关结果对认识制动器的运动行为具有一定的局限性。

关键词：制动摩擦振动摩擦因数指数型子程序

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干气密封滑动密封端面高频微幅摩擦振动研究

润滑与密封 2021年第1期46卷 10-18页

作者：孙宝财丁雪兴严如奇陈金林兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050 甘肃省特种设备检验检测研究院甘肃兰州730050

为揭示干气密封端面间摩擦振动规律,通过对密封端面在干摩擦状态下的微观形貌与受力进行分析,基于分形理论构建包含分形参数的密封端面法向位移激励,以及干气密封在干摩擦状态下的两自由度摩擦振动系统模型,并对摩擦振动系统模型的影响... 详细信息

为揭示干气密封端面间摩擦振动规律,通过对密封端面在干摩擦状态下的微观形貌与受力进行分析,基于分形理论构建包含分形参数的密封端面法向位移激励,以及干气密封在干摩擦状态下的两自由度摩擦振动系统模型,并对摩擦振动系统模型的影响因素进行数值分析。研究结果表明:法向振动位移和速度随着分形维数与转速的增大先增大后减小;密封环面分形维数在1.3左右,以及密封环面平均滑动速度为67.86 m/s时会导致密封端面在法向出现共振现象;法向振动位移和速度随着特征尺度与摩擦因数的增大而增大;法向振动以准周期的高频微幅振动规律变化,相比于特征尺度,分形维数对法向振动的影响更加显著,而摩擦因数对法向振动来说不是一个敏感因素;切向振动位移和速度随着摩擦因数的增大而增大,而且以周期性的高频微幅振动规律变化;摩擦因数对系统切向振动的影响比对法向振动的影响更加明显。

关键词：干气密封密封端面分形理论摩擦振动高频微幅

Mn-Cu阻尼合金与四种金属材料的摩擦振动噪声特性对比研究

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Mn-Cu阻尼合金与四种金属材料的摩擦振动噪声特性对比研究

作者：蒋宇航西南交通大学

学位级别：硕士

由摩擦引起的振动会导致系统失稳从而降低机械设备的精度、稳定性和使用寿命,而产生的噪声更会严重污染生态环境,危害人们的身心健康。因此,减少振动、降低噪声已成为当今亟待解决的难题。近年来,人们通过采用具有高减振性能的阻尼合金... 详细信息

由摩擦引起的振动会导致系统失稳从而降低机械设备的精度、稳定性和使用寿命,而产生的噪声更会严重污染生态环境,危害人们的身心健康。因此,减少振动、降低噪声已成为当今亟待解决的难题。近年来,人们通过采用具有高减振性能的阻尼合金材料制造成振动源和噪声源等机械结构件来减轻或防止振动和噪声已成为一种快捷有效的途径。然而在实际生产生活中相互接触的两个物体之间由于不可避免地外界因素而发生相对滑动摩擦并产生振动和噪声现象是比较常见的,因此研究将阻尼合金直接作为摩擦副材料相互摩擦时对滑动摩擦振动噪声现象的影响情况具有很好的创新性和实用性,能够为控制解决摩擦振动噪声问题提供一定指导作用。本文为研究具有高阻尼性能的新型Mn-Cu阻尼合金材料的滑动摩擦振动噪声特性,首先在球-平面接触模式下选取蠕墨铸铁(RuT350)、锻钢(20CrMnMo)、球墨铸铁(QT400)和铝合金(7075)四种相对减振性能更低的传统金属合金作为对比材料进行了球-盘滑动摩擦振动噪声试验,之后又在平面-平面接触模式下选取蠕墨铸铁和锻钢两种金属合金作为对比材料进行了销-盘滑动摩擦振动噪声试验。通过对摩擦试验中采测的摩擦噪声声压、振动加速度以及动态摩擦力等信号的分析处理,以及试验后试样磨损表面磨痕形貌分析,研究了 Mn-Cu阻尼合金等不同材料对摩擦噪声特性、界面振动特性以及摩擦磨损行为的影响情况。此外,综合对比分析了两种接触模式下Mn-Cu阻尼合金等材料对摩擦振动和噪声的影响差异和区别,并结合试样表面磨痕形貌来初步探讨和解释阻尼合金产生影响差异的原因及作用机理。主要结论如下:1、在球-盘摩擦噪声试验中,蠕墨铸铁、锻钢和球墨铸铁材料随着试验持续到一定时间后容易产生高强度、多频率的连续摩擦尖叫噪声,而铝合金材料在试验初始阶段就出现较高声压级的不连续摩擦噪声并持续到试验结束,且这四种材料在试验稳定阶段摩擦系统的振动加速度和噪声声压时域信号均出现明显的连续波动且振动幅值较大;相比之下,Mn-Cu阻尼合金材料在整个试验过程中只出现低声压级、低频率的摩擦噪声,摩擦系统的振动和噪声时域信号并没有发生连续大幅值波动。2、在销-盘摩擦噪声试验中,两种法向载荷下蠕墨铸铁、锻钢和阻尼合金这三种材料对摩擦噪声和振动特性的影响存在相同的规律和趋势:试验中这三种材料都产生了高声压级、频率成分较复杂的摩擦尖叫噪声,噪声强度由低到高排列依次是蠕墨铸铁、阻尼合金、锻钢材料,且后两者的振动加速度和声压时域信号波形明显比铸铁材料的更加连续、幅值波动更大。3、同一接触模式下不同材料的界面摩擦磨损行为存在明显的区别和差异。在球-平面接触模式下,蠕墨铸铁、锻钢和球墨铸铁材料的磨痕宽度较小,磨痕区域可观察到明显的磨屑堆积、犁沟和剥落等磨损特征,表面磨痕轮廓存在明显的凹凸不平现象;相比之下,Mn-Cu阻尼合金和铝合金材料的磨痕宽度更大且深度更深,磨屑产生更多更严重且主要集中分布在磨痕两侧,磨痕区域以光滑的犁沟磨损特征为主,表面磨痕轮廓曲线较为平整。在平面-平面接触模式下,蠕墨铸铁、锻钢和阻尼合金材料的磨损表面均出现不同程度的磨屑堆积"第三体"层、犁沟以及粘着剥落等现象,其中蠕墨铸铁材料磨痕形貌主要以犁沟现象为主,磨损特征相对更轻微,而Mn-Cu阻尼合金和锻钢材料的磨损特征则更加突出,表面形貌也更加"复杂"。4、在本试验工况条件下,Mn-Cu阻尼合金材料影响摩擦振动噪声的作用机理主要包括两个部分:材料本身特有的减振机理以及磨损表面的磨屑堆积"第三体"层、粘着剥落和犁沟等界面"不平顺"特征引起的界面效应。其中在球-平面接触模式下,Mn-Cu阻尼合金材料由于在本身的减振机理和犁沟磨损特征引起的较轻微界面效应两部分因素共同作用下,所以摩擦系统没有出现剧烈的不稳定自激振动,相应地只产生了低强度、低频率的摩擦噪声。而在平面-平面接触模式下,由于磨痕区域严重的磨屑堆积"第三体"层、粘着剥落等磨损特征引起的强烈界面效应起到主要作用,而材料本身的减振机制作用效果则相对更弱,所以摩擦系统发生了强烈的不稳定自激振动,相应地对外辐射出更高声压级、频率成分更复杂的摩擦尖叫噪声。

关键词： Mn-Cu阻尼合金摩擦噪声摩擦振动减振降噪

水润滑橡胶艉轴承摩擦振动图像序列的处理方法研究

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水润滑橡胶艉轴承摩擦振动图像序列的处理方法研究

作者：何子轩武汉理工大学

学位级别：硕士

自建设“海洋强国”战略目标实施以来,我国的船舶行业大步迈进发展的新阶段。相应地,日益严苛的标准和规范对船用设备的安全可靠性能、对提高船舶轴系效率以及消除船舶污染等方面提出了更高的要求。用以支承螺旋桨轴的艉轴承是船舶推进... 详细信息

自建设“海洋强国”战略目标实施以来,我国的船舶行业大步迈进发展的新阶段。相应地,日益严苛的标准和规范对船用设备的安全可靠性能、对提高船舶轴系效率以及消除船舶污染等方面提出了更高的要求。用以支承螺旋桨轴的艉轴承是船舶推进系统的重要组成部分之一,以水(舷外水、净水循环或水基润滑剂)取代油作润滑剂能从根源上减少甚至消除推进系统润滑油泄漏带来的严重水体污染,符合资源节约型和环境友好型的要求。水润滑艉轴承在非平稳摩擦过程中因润滑条件恶劣常伴有异常振动,这种摩擦自激振动被认为是舰船的主要噪声源之一,如若能在设计阶段就对摩擦副接触表面间的摩擦振动进行客观描述和评估,不仅能为相关机理研究提供数据支持,还能进一步为推进轴系减振降噪提供思路。本文为掌握水润滑橡胶艉轴承摩擦振动的特征,搭建了一种基于高速视觉的原位测量系统,以试验采集的图像序列为研究对象,提出了一种处理方法以挖掘试样摩擦振动信息,探究了水润滑橡胶艉轴承摩擦振动和试样橡胶层厚度间的关系。本文的主要研究内容如下:(1)根据计算机视觉基本原理,搭建基于高速视觉的原位测量系统,阐述其测试原理及系统的硬件构成。设计关于橡胶层厚度、转速和加载压力的正交试验,采集了不同工况下橡胶艉轴承的摩擦振动图像序列,组成数据集丰富了摩擦振动现象的客观表达。(2)提出了一种水润滑橡胶艉轴承摩擦振动图像序列的处理方法,避免了因目标丢失被迫反复进行人工框选所带来的测量误差,并通过导入蒙版的形式框选感兴趣区域(Region of Interest,ROI),以此来降低图像处理的运算冗余。(3)将弱小标记点的振动特征提取转换为对图像序列每一帧中目标点的位置信息提取,并通过轮廓检测、筛选及形心坐标计算实现弱小标记点位移场的振动测量。(4)基于对正交试验全部图像序列数据集的处理,探究了水润滑橡胶艉轴承摩擦振动和试样橡胶层厚度间的关系,研究表明摩擦振动的响应频率随着橡胶层厚度的增加而降低,低速重载工况下艉轴承橡胶层越厚则越易产生明显的低频颤振现象。

关键词：高速视觉系统图像处理水润滑橡胶艉轴承摩擦振动

往复滑动摩擦副磨合过程切向和法向摩擦振动相关性研究

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往复滑动摩擦副磨合过程切向和法向摩擦振动相关性研究

作者：滕佳宾大连海事大学

学位级别：硕士

摩擦振动是摩擦副磨合磨损过程中表面微凸体碰撞产生的一种物理现象,是摩擦学系统的输出特征之一,蕴涵着反映摩擦副磨合磨损过程的摩擦学信息和动力学信息。然而,摩擦振动是低信噪比的微弱信号,常被强烈的背景噪声所淹没,难以反映摩擦... 详细信息

摩擦振动是摩擦副磨合磨损过程中表面微凸体碰撞产生的一种物理现象,是摩擦学系统的输出特征之一,蕴涵着反映摩擦副磨合磨损过程的摩擦学信息和动力学信息。然而,摩擦振动是低信噪比的微弱信号,常被强烈的背景噪声所淹没,难以反映摩擦副磨损状态的变化,因此如何实现摩擦振动信号的提取和识别显得尤为重要。相关分析研究的是信号间的相互依存关系,可用于信号的识别和提取。摩擦磨损过程中表面微凸体碰撞能同时激发切向和法向摩擦振动,二者为同源信号,存在一定的依存关系。因此,通过切向和法向摩擦振动的相关性研究可为摩擦振动识别和提取提供一种新思路。本文以往复滑动摩擦副磨合磨损试验中采集的摩擦振动信号为研究对象,应用互相关理论对摩擦振动信号的相关性进行了研究,主要的研究内容和结论如下:首先,应用互相关理论对试验过程中采集的含有噪声的摩擦振动信号进行了分析,结果表明,含有噪声的切向和法向摩擦振动信号存在时间延迟,互相关系数小,相关程度低。因此,含有噪声的信号不能反映切向和法向摩擦振动的同源特性。为了剔除噪声的影响,应用谐波小波包变换理论对采集的摩擦振动信号进行降噪,提取了反映摩擦副磨合磨损状态变化的信号,并对其进行了相关分析,结果表明:降噪后的切向和法向摩擦振动信号无时间延迟,互相关系数大,相关程度高。因此,经谐波小波包降噪后的信号反映了切向和法向摩擦振动的同源特性。在上述研究基础上,本文对摩擦副磨合磨损过程中不同时刻的切向和法向摩擦振动信号的互相关系数进行了分析,结果表明:降噪后的切向和法向摩擦振动信号的互相关系数与摩擦系数呈现出一致的变化趋势,反映了摩擦副从磨合磨损到稳定磨损的变化。

关键词：摩擦副磨合摩擦振动互相关理论相关分析