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制動(dòng)噪聲研究的4種理論方法

2019-01-15 21:29:12·  來(lái)源：上海汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司乘用車(chē)公司 《制動(dòng)噪聲分析》  
　
制動(dòng)噪聲的分類(lèi)制動(dòng)器噪聲大致可以分為三種：1. 低頻噪聲制動(dòng)開(kāi)始到停車(chē)時(shí)的格喳聲。這種聲音屬于低頻噪聲，頻率在1000Ｈz以下，主要是由于制動(dòng)鉗的共振引起的。
制動(dòng)噪聲的分類(lèi)
 
制動(dòng)器噪聲大致可以分為三種：
1. 低頻噪聲
制動(dòng)開(kāi)始到停車(chē)時(shí)的“格喳”聲。這種聲音屬于低頻噪聲，頻率在1000Ｈz以下，主要是由于制動(dòng)鉗的共振引起的。
2. 低頻尖叫
制動(dòng)過(guò)程中的尖叫聲。這種是頻率為1~6ＫＨz的制動(dòng)噪聲，主要是由于制動(dòng)盤(pán)的共振所致，聲音非常刺耳。
3. 高頻尖叫
停車(chē)之際的“嘰嘰”聲。為頻率在7ＫＨz以上的制動(dòng)噪聲，主要是由摩擦襯塊的彈性振動(dòng)所引起的。
 
制動(dòng)噪聲產(chǎn)生規(guī)律
 
雖然影響制動(dòng)噪聲的因素比較復(fù)雜，但是通過(guò)多年實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及經(jīng)驗(yàn)積累，前人總結(jié)出制動(dòng)噪聲的發(fā)生大致有如下規(guī)律：
  1. 車(chē)輛在低速制動(dòng)和臨近停車(chē)時(shí),容易發(fā)生制動(dòng)尖叫。
  2. 摩擦系數(shù)基本相同的摩擦材料在產(chǎn)生尖叫傾向上具有隨機(jī)性，同一摩擦材料安裝于某一制動(dòng)器可能有尖叫傾向，而安裝于另一制動(dòng)器卻極可能沒(méi)有噪聲。
  3. 隨著摩擦系數(shù)的增大，制動(dòng)尖叫的傾向增大，且尖叫頻率隨著制動(dòng)壓力的升高而略有增加。
  4. 鼓式和帶式制動(dòng)器通常比盤(pán)式制動(dòng)器更容易產(chǎn)生尖叫。
  5. 在制動(dòng)塊底板上(鋼背)粘貼阻尼材料能在一定程度上抑制制動(dòng)高頻噪音，但并不是總能達(dá)到明顯的改善效果。
  6. 產(chǎn)生制動(dòng)尖叫的振動(dòng)在摩擦滑動(dòng)方向和法向總是耦合的。
 
制動(dòng)噪聲研究的理論方法
 
制動(dòng)噪聲研究的理論主要有4種，分別為：
  • 摩擦力- 相對(duì)速度關(guān)系的負(fù)斜率理論
  • Sprag - Slip 理論
  • 模態(tài)耦合理論
  • 摩擦學(xué)理論
1. 摩擦力- 相對(duì)速度關(guān)系的負(fù)斜率理論
摩擦振動(dòng)的單自由度模型
式中：m為剛性摩擦片質(zhì)量，c為結(jié)構(gòu)阻尼，k為彈簧剛度，F(xiàn)k為摩擦力。
注：只在解釋振動(dòng)頻率低于100Hz的時(shí)候比較重要
2. Sprag-Slip理論
基本原理：摩擦面間由于自鎖作用( Sprag)導(dǎo)致整個(gè)摩擦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，從而引起振動(dòng)和摩擦噪聲。
適用于系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的振動(dòng)時(shí)摩擦系數(shù)μ與滑動(dòng)速度v無(wú)關(guān)的情況。
自鎖- 滑動(dòng)機(jī)理模型
當(dāng)θ滿足一定的條件時(shí)，即當(dāng)μ= cotθ時(shí)，此時(shí)摩擦力Ff將趨向于無(wú)窮大，相對(duì)運(yùn)動(dòng)在理論上變得不可能，從而導(dǎo)致自鎖現(xiàn)象的出現(xiàn)。忽略了垂直于摩擦面方面的振動(dòng)，所以有很明顯的缺陷。
3. 模態(tài)耦合理論
基本原理：用模態(tài)分析的方法來(lái)研究制動(dòng)噪聲。
但近年來(lái)制動(dòng)噪聲的研究大多數(shù)集中在制動(dòng)系統(tǒng)的有限元復(fù)特征值分析上，當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)的任兩個(gè)自然頻率趨于一致時(shí)，系統(tǒng)就發(fā)生不穩(wěn)定振動(dòng)，產(chǎn)生尖叫噪聲，而自然頻率趨于一致就是模態(tài)耦合。因此，現(xiàn)在國(guó)際上普遍認(rèn)為模態(tài)耦合最有可能是尖叫噪聲產(chǎn)生的機(jī)理。
4. 摩擦學(xué)理論
基本原理：制動(dòng)噪聲問(wèn)題不僅與經(jīng)典的摩擦振動(dòng)理論有關(guān)，還與摩擦學(xué)系統(tǒng)相關(guān)理論和知識(shí)緊密相聯(lián)。
  • 摩擦噪聲是由于黏著- 滑動(dòng)效應(yīng)以及摩擦力- 速度曲線的負(fù)斜率特性誘發(fā)制動(dòng)系統(tǒng)的某些部件的自激振動(dòng)引發(fā)的，不是部件自鎖產(chǎn)生的；
  • 制動(dòng)片與制動(dòng)盤(pán)之間的接觸剛度、摩擦系數(shù)及制動(dòng)盤(pán)與制動(dòng)片的剛度對(duì)摩擦噪聲有重要影響。
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