Page 29 - 《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 439

(a) 0.231 5 mm (b) 0.236 0 mm (c) 0.238 6 mm

Fig. 9 Oil film cavitation pictures of different amplitudes
图 9 不同振幅的油膜空穴图像

0.40 7
Sound pressure >2 Pa 6 Sound pressure >2 pa
Percentage of total sampling points×10 −2 /% 0.30 Percentage of total sampling points×10 −2 /% 5 4 3
Sound pressure >1 Pa & <2 Pa
Sound pressure >1 pa & <2 pa
0.35
Sound pressure >0.5 Pa & <1 Pa
Sound pressure >0.5 pa & <1 pa
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05 2 1
0.00 0
5 8 10 12 15 18 20 46 100 150
−1
2
Squeeze frequency/Hz Kinematic viscosity/(m ·s )

Fig. 10 Relationship between extrusion frequencies and the Fig. 12 Relationship between viscosity of lubricants and the
number of occurrences of cavitation noise number of occurrences of cavitation noise
图 10 不同挤压频率与空穴噪声出现次数之间的关系 图 12 不同黏度润滑油与空穴噪声出现次数之间的关系
150
低黏度的润滑油.
145
为探究其原因，观察了同步采集的空穴图像，如
140
图13所示，试验机拍照系统每秒可采集500张照片，本
135 文中截取了空穴发生噪声时单个周期内的空穴图像，
Force/N 130 每隔0.012 s截取1张图片. 从图13中可以看出，高黏度
125
润滑油空穴现象相比于低黏度润滑油要清晰和明显，
120
空穴的形态发生变化，小空穴聚集形成大空穴称之为
115
聚并空穴，且润滑油黏度越大，空化范围越大，且形成
110
5 8 10 12 15 18 的聚并空穴包络面积越大，因此空穴越容易与外界大
Squeeze frequency/Hz
气连通产生噪声. 由于试验中油池的油量高度与上下

Fig. 11 Relationship between extrusion frequency and
底板的油膜厚度是一致的，空穴的包络面积的变化情
maximum tensile pressure
图 11 不同挤压频率对最大拉压力的影响 况也反映了空穴体积的变化情况. 而噪声是由于空穴
瞬间破裂空气极速流出产生的，这意味着空穴体积越
2
20、46、100和150 mm /s，试验条件为除润滑油不同 大，空穴噪声的声压越大. 综上，使用低黏度的润滑油
外，其他试验条件均与表1所列数据一致. 可以有效降低空穴噪声的出现.
润滑油黏度与空穴噪声的关系如图12所示，从图12
3 结论
中可以看出，随着润滑油黏度的增大，空穴噪声出现
#
次数不断增多，而20 润滑油基本上不出现空穴噪声现 a. 在方波信号的激励下更容易出现空穴噪声，且
象，通过观察采集的不同润滑油黏度的声压信号发 声压值要高于正弦波与三角波，这是因为方波波形
现，黏度高的润滑油产生的平均噪声声压要普遍高于 陡，上平板挤压速度要高于另外两种波形，产生的负