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原文传递表面沟槽排布角度对制动盘材料摩擦振动噪声的影响

论文题名：	表面沟槽排布角度对制动盘材料摩擦振动噪声的影响
关键词：	摩擦振动噪声;摩擦磨损;沟槽排布角度;接触应力;干涉时间;列车制动盘
摘要：	摩擦引起的振动和噪声会严重影响机械设备的精度及可靠性，使其服役寿命大打折扣，同时会对人们的听觉舒适度和身心健康造成重大影响，并对自然环境造成极大的噪声污染。在众多由摩擦引起的振动和噪声之中，车辆在制动时产生的摩擦振动噪声给人们的工作及生活带来了许多困扰，并成为了国内外城市发展所面临的一个急需解决的难题。由于摩擦接触界面的接触状态与特征是影响摩擦振动噪声的一个重要因素，所以，对摩擦接触界面进行结构处理，开展沟槽制动盘表面对摩擦振动噪声影响的系列研究，对探寻抑制摩擦噪声的方法具有重大的理论指导和现实实践意义。　　本文首先在列车铸铁制动盘材料表面分别加工出不同宽度的沟槽，进行小样试验，选取在本论文宽度范围内降噪效果相对最好的沟槽宽度，在此宽度基础上研究不同角度排布的沟槽对摩擦振动噪声的影响，并利用有限元及理论分析相结合的方法探究不同角度排布沟槽制动盘的降噪机理。然后选取两种有代表性的排布角度在小样试样表面进行半开沟和混合开沟处理，进一步研究不同角度排布的沟槽表面的降噪效果，并对本研究所提出的沟槽降噪机理进行验证。最后，本文在高速列车锻钢制动盘表面加工出两种角度排布的沟槽，研究其在缩比试验台上的降噪效果，并对本研究所提出的降噪机理进行进一步的验证，同时本文在缩比试验台上研究了试验时间对沟槽降噪效果的影响。主要结论如下: 　　1、在本文销-盘摩擦噪声小样试验所选的三个沟槽宽度尺寸之中，当宽度为1mm时，沟槽制动盘表面的降噪效果相对最佳。在此宽度基础上探究制动盘表面沟槽排布角度对摩擦振动噪声的影响，由试验可知降噪效果由好到差依次为T-45、T-135、T-60和T-90表面等，并在一定角度范围内(45°～90°)，沟槽排布角度越大，降噪效果越弱。　　2、本研究认为沟槽的降噪机理可总结如下:一方面，沟槽收集及储存磨屑的作用，改善了摩擦界面的磨屑行为及磨损特性，并在一定程度上抑制了摩擦系统的高频不稳定振动及摩擦振动噪声的产生。另一方面，沟槽的存在打断、分散及重新分布了集中在制动片前缘或前角处的接触应力，干涉时间的长短不仅决定了沟槽打断、分散及重新分布集中应力能力的强弱，而且决定了其抑制摩擦振动噪声能力的强弱。　　3、半开沟试样沟槽部分的噪声强度明显低于光滑部分，接触界面的磨损程度也更为轻微。对于沟槽表面部分，45°沟槽表面的降噪效果明显优于90°沟槽表面。T-h-45/90表面、T-h-45表面、T-h-90表面的干涉时间依次减少，且对摩擦振动噪声的抑制能力依次减弱。这对本研究提出的降噪机理进行了很好地验证。　　4、缩比噪声试验表明，与光滑表面相比，沟槽制动盘表面对摩擦振动噪声的产生具有明显的抑制作用。其中T-45表面对噪声的抑制效果明显优于T-90表面，这与前文中小样试验所得到的结论具有很好的一致性。随着试验时间的增加，沟槽制动盘表面依然保持着良好的降噪效果，且不同角度排布的沟槽表面之间始终保持着相同的降噪差异。另外，磨损形貌及干涉时间的分析进一步验证了本研究所提出的沟槽表面抑制摩擦振动噪声产生的机理。
作者：	刘铭倩
专业：	机械工程
导师：	莫继良
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文