CN205748624U - 一种摩擦噪声研究装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种摩擦噪声研究装置，包括静音室、摩擦噪声发声机构、控制与测量组件和静音室温湿度调节组件。摩擦噪声由安装于发声机构上的摩擦试样发出；通过控制与测量组件使得摩擦噪声发声机构运转；控制与测量组件包括控制软件、摩擦系数测量传感器、声压计、声强传声器和振动加速度计；温湿度调节组件由恒温恒湿机及闭式管路组成，用于调节静音室温度和湿度。本实用新型的目的是将具有摩擦磨损试验机功能的摩擦发声机构、静音室以及噪声特征的测量等技术有机的统一起来，实现对摩擦噪声和振动的表征、测量和分析，为摩擦噪声的科学研究和轴承等零部件的噪声评估提供高性能研究装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于摩擦噪声的研究装置，尤其设计一种研究摩擦学行为与摩擦噪声及振动之间关系的研究装置。
背景技术
摩擦噪声是任何一个摩擦系统的一项特征，目前摩擦所产生的噪声是很多领域目前无法避免和急需解决的问题。需要声学隐身的舰船的噪声，轨道交通轮轨发出的摩擦噪声，各类发动机的噪声，汽车刹车噪声，轮胎与地面的噪声，各类机器运动部件发出的噪声以及家电等日常用品中各类轴承的噪声等几乎都是摩擦导致的。对潜艇而言，噪声大多是由于发动机、推动叶轮等运动部件发出的摩擦噪声。安静型潜艇更加隐蔽，不易受到声制导武器的攻击，而且可以更有效地发挥声呐的作用，及时发现敌方舰船。汽车制动噪声往往非常刺耳，为城市的主要噪声污染源之一。铁路轮轨间的摩擦磨损、滑动轴承磨损和发动机机缸套磨损等是一种常见的机械故障，早期预报和诊断磨损程度对保障设施安全运行和提高使用寿命意义重大。研究摩擦噪声的特征，分析摩擦噪声与摩擦系数、磨损和摩擦振动等之间的关系，用于研究噪声与摩擦磨损之间的关系、揭示摩擦噪声产生机理，可为开发低噪声新材料提供试验手段。
目前各类摩擦磨损试验机只能测定摩擦系数、磨损和给定摩擦环境等，国内没有专门测量和分析摩擦噪声的摩擦噪声试验仪，更无摩擦噪声的专用实验研究装置。基于为丰富和发展摩擦噪声理论提供实验手段，提出了本实用新型装置，为解决舰船隐身、轨道交通降低噪声、各类发动机降噪、汽车刹车噪声以及日常家电静音等问题和开发低噪声新材料提供科学研究仪器。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种摩擦噪声研究装置，是将具有摩擦磨损试验机功能的摩擦噪声发声机构、静音室以及噪声特征的测量等技术有机的统一起来，实现对摩擦噪声和振动的表征、测量和分析，为摩擦噪声的科学研究和轴承等零部件的噪声评估提供高性能研究装置。
一种摩擦噪声研究装置，其特征在于：该装置由静音室、摩擦噪声发声机构、控制与测量组件和静音室温湿度调节组件组成。
本实用新型所述静音室特征在于：静音室的墙壁从外到内由表面贴PVC膜的贴塑钢板、岩棉层、表面贴阻尼板的钢板、吸声玻璃棉层、柔性管束穿孔板共振吸声结构层和防火环保吸声棉层组成。
本实用新型所述摩擦噪声发声机构特征在于由摩擦发声试样（1）、传动主轴（2）、联轴器（3）、电机（4）、主轴箱（5）和底座（6）组成。摩擦发声试样（1）、传动主轴（2）、主轴箱（5）和底座（6）为发声部分，联轴器（3）和电机（4）为动力部分。发声部分置于静音室内，动力部分置在静音室外；摩擦噪声由安装于发声机构上的滑动轴承、滚动轴承或者销盘摩擦试样发出。
本实用新型所述控制与测量组件特征在于由控制柜（7）、声强和声压探头（9）和振动传感器（10)组成，控制柜（7）包括工控机及控制与测量软件。控制软件及计算机在静音室外。通过控制与测量组件使得摩擦噪声发声机构以一定的速度和加速度运转。控制与测量组件包括摩擦系数测量传感器、声压计、声强传声器和振动加速度计。摩擦噪声测量硬件包括四个声压测试通道和一个声强测试通道，振动加速度计包括试验台底座振动测量加速度计、样品夹具振动测量加速度计及样品的振动测量加速度计。测量部分特征为声波连续采集，声强法噪声源识别，能够获取噪声频谱和矢量图谱。
本实用新型装置所述测量与分析组件特征为摩擦系数、噪声和振动三类信号测量为并行无时差测量。
本实用新型所述温湿度调节组件特征在于由恒温恒湿机及闭式管路组成，通过管路与静音室相连，用于调节静音室温度和湿度。
本实用新型与现有技术相比具有的优势：通过建立专门为摩擦噪声测量建造的静音室以排除环境噪声和振动的干扰，并利用测量与控制组件同步采集摩擦系数、噪声声学信号和振动信号，为分析摩擦噪声成因和完善相应降噪措施提供测量和分析依据。
本实用新型是通过以下技术方案实现的。
本实用新型如附图1所示由静音室(11)、摩擦噪声发声机构(1至6)、控制与测量组件（7、9和12）和静音室温湿度调节组件（8和10）组成。
作为本实用新型装置的组成部分，静音室墙壁采用由柔性管束穿孔板共振吸声结构和高效宽带吸声材料复合技术制造。内部净空间10立方米至30立方米，墙体结构如图2所示，从外到内由表面贴PVC膜的贴塑钢板（21）、岩棉（22）、表面贴阻尼板的钢板（23）、吸声玻璃棉（24）、柔性管束穿孔板共振吸声结构层（25）和防火环保吸声棉（26）组成。静音室内本底噪声低于18 dBA，200 Hz-18000 Hz范围内平均吸声系数大于0.8，静音室内外隔声量大于45dBA。
作为本实用新型装置的组成部分，摩擦噪声发声机构由摩擦发声试样（1）、传动主轴（2）、联轴器（3）、电机（4）、主轴箱（5）和底座（6）组成。摩擦发声试样（1）、传动主轴（2）、主轴箱（5）和底座（6）为发声部分，联轴器（3）和电机（4）为动力部分。摩擦噪声发声机构动力部分(3和4)放置在静音室外，其特征为：电机转速加速度最大值为1000rad/s2，最高转速2000r/min。电机（4）与传动主轴（2）通过联轴器（3）连接，传动主轴将电机动力传递至摩擦发声试样（1）上，驱动摩擦发声试样（1）运转，发出摩擦噪声。
作为本实用新型装置的组成部分，控制与测量组件在线测量部分包括摩擦系数测量、声压和声强测量和振动测量。其中摩擦系数测量特征为摩擦系数测试精度不低于0.05；摩擦噪声测量特征为包括四个声压测试通道和一个声强测试通道，振动测量包括试验台底座、样品夹具及样品的振动测量。控制与测量组件特征为声波连续采集，声强法噪声源识别，能够获取噪声频谱和矢量图谱，声测量动态范围为90 dB。
本实用新型装置所述控制与测量组件特征为摩擦系数、噪声和振动测量为并行无时差测量。
作为本实用新型装置的组成部分，温湿度调节系统调节静音室温度和湿度。温度可调范围为-5℃至38℃，控温精度±0.5℃；湿度调节范围为40%-90%，湿度控制精度±2%。
本实用新型装置的有益效果是：通过建立专门为摩擦噪声测量建造的静音室以排除环境噪声和振动的干扰，并利用测量与控制组件同步采集摩擦系数、噪声声学信号和振动信号，为分析摩擦噪声成因和完善相应降噪措施提供测量和分析依据。
附图说明
图1 摩擦噪声研究装置示意图。
图2 静音室墙体结构示意图。
图3 静音室室内本底噪声声压级频谱图。
其中，1 ：摩擦发声试样（滚动轴承、滑动轴承或者销盘试样），2：传动主轴。3：联轴器，4：电机，5：主轴箱，6：底座，7：控制柜（包括工控机及控制与测量软件），8：恒温恒湿机，9：声强和声压探头，10：通风管道，11：静音室，12振动传感器。21：贴塑钢板，22：岩棉层，23：表面贴2mm厚PS-2A阻尼板的厚度为0.6mm的钢板；24：吸声玻璃棉层，25：柔性管束穿孔板共振吸声结构层；26：防火环保吸声棉层。
具体实施方式
下面结合附图及实施例进一步阐述本实用新型内容。
如图1所示为本实用新型装置摩擦噪声试验装置。其组成包括静音室(11)、摩擦噪声发声机构(1至6)、控制与测量组件（7、9和12）和静音室温湿度调节组件（8和10）组成。
静音室（11）内净尺寸为2500mm(长)×2500mm(宽)×1900mm(高)，墙体总厚度400毫米。墙体结构如图2所示，从外到内由表面贴PVC膜的0.6mm厚贴塑钢板（21）、密度为15kg/m3的岩棉层（22）、表面贴2mm厚PS-2A阻尼板的厚度为0.6mm的钢板（23）、密度为32kg/m3厚度为100mm的吸声玻璃棉层（24）、柔性管束穿孔板共振吸声结构层（25）和厚度为100mm防火环保吸声棉层（26）组成。
表1 静音室室内200Hz-16000Hz吸声系数
本实施例所述静音室的本底噪声为17.2dBA，200-16000Hz平均混响时间0.13s，平均吸声系数为0.82，隔声量为62dBA。静音室室内本底噪声声压级频谱图如图3所示，静音室室内混响时间如表1所示。
隔声量测试时，将声源布置于静音室外的四个角落，然后在每面墙的内外1m处布置传声器进行测试，一共4组声源位置，每组声源位置进行四次（四面墙）隔声量测试,测试结果如表2所示；分别取内外声压级的能量平均值，然后将内外声压级差作为静音室的隔声量，隔声量为63.0 dBA。
表2静音室整体隔声量
摩擦噪声发声机构由摩擦发声试样（1）、传动主轴（2）、联轴器（3）、电机（4）、主轴箱（5）和底座（6）组成。摩擦发声试样（1）、传动主轴（2）、主轴箱（5）和底座（6）为发声部分，联轴器（3）和电机（4）为动力部分。摩擦噪声发声机构动力部分（3和4）放置于静音室（11）外，其特征为：电机（4）使用22kW伺服电机，转速加速度最大值为1000rad/s2，最高转速2000r/min。电机（4）与传动主轴（2）通过联轴器（3）连接，传动主轴将电机动力传递至摩擦发声试样（1）上，驱动摩擦发声试样（1）运转，发出摩擦噪声。
控制与测量组件由控制柜（7）、摩擦力、声强和声压探头（9）和振动传感器（12）组成。
温湿度调节组件由恒温恒湿机（8）以及闭式通风管道（10）组成。其特征为温度可调范围为-5℃至38℃，控温精度±0.5℃；湿度调节范围为40%-90%，湿度控制精度±2%。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，对本领域普通技术人员而言，在不脱离本实用新型原理的前提下所做出的改进和修饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种摩擦噪声研究装置，由静音室、摩擦噪声发声机构、控制与测量组件和静音室温湿度调节组件组成，摩擦噪声发声机构包括摩擦发声试样（1）、传动主轴（2）、联轴器（3）、电机（4）、主轴箱（5）和底座（6）组成，摩擦发声试样（1）、传动主轴（2）、主轴箱（5）和底座（6）为发声部分，联轴器（3）和电机（4）为动力部分，发声部分置于静音室内，动力部分置在静音室外；电机（4）与传动主轴（2）通过联轴器（3）连接，传动主轴将电机动力传递至摩擦发声试样（1）上，驱动摩擦发声试样（1）运转；摩擦噪声由安装于发声机构上的滑动轴承、滚动轴承或者销盘摩擦试样发出；通过控制与测量组件使得摩擦噪声发声机构以一定的速度和加速度运转；控制与测量组件包括摩擦系数测量传感器、声压计、声强传声器和振动加速度计；温湿度调节组件由恒温恒湿机及闭式管路组成，通过管路与静音室相连，用于调节静音室温度和湿度。
2.根据权利要求1所述一种摩擦噪声研究装置，其特征在于：静音室的墙壁从外到内由表面贴PVC膜的贴塑钢板（21）、岩棉（22）、表面贴阻尼板的钢板（23）、吸声玻璃棉（24）、柔性管束穿孔板共振吸声结构层（25）和防火环保吸声棉层（26）组成。
3.根据权利要求1所述一种摩擦噪声研究装置，其特征在于控制与测量组件为摩擦系数、噪声和振动信号进行并行无时差测量。
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