Page 27 - 《摩擦学学报》2020年第4期

第 4 期 亢荣玉, 等: 基于发动机主轴轴承异常油膜噪声特征的模拟试验研究 437

2.5 2.2 挤压振幅的影响
2.0
挤压振幅的大小取决于施加给油膜力的大小，在
1.5 发动机主轴承中，振幅的大小取决于活塞的冲击力和
Sound pressure/Pa −0.5 轴承的偏心距. 故，振幅的大小在一定程度上也能反
1.0
0.5
0.0
映活塞力的大小. 为了全面了解发动机油膜噪声产生
−1.0
可通过调节功率放大器增益的方法调节振幅的大小.
−1.5 的机理，有必要探究振幅对空穴噪声的影响. 试验中
−2.0 试验条件列于表1中，利用试验机3个位移传感器
0 50 100 150 200 250 300
Time/s 测得的位移平均值代替振幅，观察不同振幅下油膜噪

Fig. 5 Sound pressure signal 声出现的次数. 试验探究了不同振幅值0.231 5、0.236 0
图 5 声压信号图 和0.238 6 mm对空穴噪声的影响，3个振幅产生了3个
不同现象的声压信号，如图8所示，随着振幅的增大，
线的斜率不同，方波的斜率最大，三角波斜率最小，这
噪声产生次数增多，说明较大振幅下更容易产生油膜
说明在试验中，在不同信号的激励下，产生了不同的
噪声. 这是因为位移增大，增加了外界空气进入挤压
挤压速度，造成了三种不同的噪声现象，如图6(c~e)所
油膜与空穴接触的机会；另一方面，相同挤压频率下，
示. 试验采样时间为300 s，由于在方波激励下，噪声现
振幅大，上平板上升的平均速度快，产生负压的效果
象过于剧烈，易产生连续空穴噪声现象，如图7(a~b)所
明显，更容易产生油膜空穴，图9为不同振幅下的最大
示，并且在连续噪声产生时，空穴会覆盖整个挤压平
油膜空穴图像，振幅越大油膜空穴包络面积越大.
板，导致方波信号激励下的空穴噪声不仅声压值(10 Pa)
要远远大于另外两种信号(3 Pa)，而且出现了油液四 2.3 挤压频率的影响
溅的现象，考虑到油量的变化会对试验有所影响，在 研究挤压频率的目的是为了探究发动机转速对
试验进行90 s后终止试验. 这说明挤压速率对空穴有 噪声的影响，根据发动机实际工作情况，发动机曲轴
影响，上平板挤压速度越大，产生的负压效果越明显， 每旋转1圈，每个活塞就会实现1次上拉和下压运动，
越容易出现空穴噪声现象. 而每次的下推均会对油膜完成1次挤压运动.

200 200
Sime wave Sime wave
150 Square wave 150 Square wave
Triangular wave Triangular wave
100 100
Force/N 50 0 Force/N 50 0
−50 −50
−100 −100
−150 −150
0 0.10 0.20 0.30 0.40 0 0.10 0.20 0.30 0.40
Time/s Time/s
(a) Force signal under sine wave, (b) Displacement signal under sine wave,
square wave and triangular wave excitation square wave and triangular wave excitation
4 15 2.5
3 2 10 2.0
Sound preseure/Pa −1 1 0 Sound preseure/Pa −5 5 0 Sound preseure/Pa −0.5
1.5
1.0
0.5
0.0
−2
−10
−3
−1.5
−2.0
−15 −1.0
0 50 100 150 200 250 300 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 50 100 150 200 250 300
Time/s Time/s Time/s
(c) Sound signal under sine (d) Sound signal under square (e) Sound signal under triangular
wave excitation wave excitation wave excitation

Fig. 6 Force，displacement and sound signals under sine，square and triangular wave exciting
图 6 正弦波、方波、正弦波激励信号下的力信号、位移信号与声压信号