喷砂表面处理控制滑动摩擦尖叫噪声

    ０　引　言　　

    摩擦噪声是由于接触界面摩擦激发物体发生振动，能量通过周围介质向外传播而产生。国际上通常将ｆ≤１　０００Ｈｚ的噪声称为颤振（Ｃｈａｔ－ｔｅｒ、Ｆｌｕｔｔｅｒ等），将频率ｆ＝１　０００～２０　０００Ｈｚ的噪声称为尖叫（Ｓｑｕｅａｌ）［１］。其中低频颤振噪声的声压级一般较低且易于控制，而高频尖叫噪声危害极大且难以消除。摩擦噪声的根源是界面的摩擦，但总的来说目前从摩擦学角度研究摩擦噪声的工作不多，相比摩擦学研究通常所关注的材料摩擦磨损特性，摩擦噪声特性得到的研究明显偏少，而从摩擦界面角度对摩擦噪声进行深入研究的报道则更少见［２－３］。

    摩擦界面特性是影响摩擦噪声的关键因素，目前界面特性与摩擦噪声关系的研究主要集中在考察摩擦界面形貌因素（粗糙度、微凸体、磨屑等）对摩擦噪声的影响［４－７］。国外学者通过不同的摩擦接触方式进行研究，得出摩擦噪声声压级Ｌｐ与Ｒａ表面粗糙 度的 关系 式 为：Ｌｐ（ｄＢ）～２０ｌｇＲａｎ（ｎ：０．２５～１．２）［４］，但这些研究对摩擦噪声产生的机理探讨尚且不足。针对难以消除的高频尖叫噪声，目前研究主要是从系统动力学角度通过改变系统结构和刚度以及增加阻尼等被动手段来抑制尖叫噪声［８－９］，从改变摩擦界面角度来主动控制尖叫噪声的研究鲜见报道。Ｈａｍｍｅｒｓｔｒｍ［１０］研究了汽车制动盘表面图案喷砂处理对制动尖叫噪声的影响，结果表明螺旋形的喷砂处理表面具有降低制动尖叫噪声的效果，其推测螺旋形喷砂表面能够扰乱系统的自激振动并抑制尖叫噪声的产生，但由于摩擦界面形貌特征的影响因素

较为复杂，没有得出充分的证据对其降噪机理进行验证。此外，其研究也没有对界面摩擦因素与摩擦噪声的关联性进行统计分析，并找出控制摩擦尖叫噪声触发和演变规律的关键界面因素。

    当前，表面处理技术已经被广泛用于各种领域以实现这些领域中对材料和表面性能不断提出的新需求［１１］。摩擦振动噪声严重影响电机驱动、机床驱动、制动系统和轨道运输等各种摩擦系统的精度、可靠性以及正常使用，并导致严重的噪声污染，亟待解决。因此，系统开展喷砂表面对摩擦尖叫噪声特性影响的研究并揭示其作用机理，将对如何利用表面处理方法来抑制摩擦尖叫噪声具有重要的指导意义。文中通过在列车制动盘蠕墨铸铁材料表面进行各种参数的喷砂处理并进行摩擦噪声试验，研究喷砂表面如何影响界面摩擦尖叫噪声特性，并探讨其作用机理，为控制摩擦尖叫噪声的表面设计及处理提供理论依据。