水润滑橡胶艉轴承摩擦振动图像序列的处理方法

何子轩，周新聪，况福明，黄 健

(1.武汉理工大学 能源与动力工程学院，湖北 武汉 430063；2.国家水运安全工程技术研究中心 可靠性与新能源研究所，湖北 武汉 430063)

船舶水润滑橡胶艉轴承摩擦振动是其在低速重载及启、停机等工况下，艉轴与橡胶轴承之间无法形成完整的润滑水膜，摩擦副处于干摩擦、边界润滑或混合润滑状态时[1-2]，出现的一种常见的、但未被完全理解的摩擦学现象，影响船舶自身可靠性和隐蔽性能。研究学者普遍认为在不同的摩擦激励下，橡胶艉轴承摩擦振动会呈现出2种不同的动态响应，分别称作低频颤振和高频尖叫。此前，针对水润滑橡胶艉轴承摩擦振动的研究多以相对简单的集中质量模型为分析对象，从系统自激振动的角度探讨成因及影响因素，为了简化分析模型，普遍采用理想化或单一化的假设条件，会影响分析结果的可靠性，因此需要搭建相关试验台架辅助研究。

试验研究方面，Ari J. Tuononen[3]通过数字图像相关方法，计算玻璃平板和橡胶试块接触面的相对滑动速度，并联合摩擦力对橡胶“黏-滑”现象进行机理分析。闫志敏[4]利用高速相机对水润滑橡胶艉轴承试块的前侧面进行测量跟踪，试验结果表明轴承试块的频率均不超过2 000 Hz。董从林[5]选用非接触式激光多普勒振动计，测量陶瓷小球和金属圆盘间摩擦振动位移信号，结合摩擦力对水润滑轴承的摩擦振动机理进行解释。

为了便于可视化地探究水润滑橡胶艉轴承在不同摩擦激励下的振动现象，并且进一步掌握其振动特征，搭建了基于计算机视觉的原位测量系统，借由高速相机以一定频率采集不同工况下的图像序列。……