淺析滾動軸承噪音過高的原因

　　摘 要： 軸承是機電設備中的重要零部件，在機電機構的裝配中，軸承的裝配是一項基礎工作。本文從滾動軸承的安裝、裝配間隙及分析了數控機床轉動軸承噪音過高的幾種原因，并提出相應的預防處理措施。軸承噪音過高是機電設備常見且危害較大的故障，將減少軸承的使用壽命，增加檢修費用，當噪音過高，說明軸承的溫度升高較快，易導致數控機床停運或減負荷運行，這對客戶的經濟效益影響很大。因此，迅速判斷故障產生的原因，采取得當的措施及時排除故障，才是設備連續安全運行的保障。
　　關鍵詞： 滾動軸承 游隙 預緊 震動 噪音
　　
　　一、前言
　　噪音是震動引起的，不但影響機電設備運行的質量，而且對人的身心健康有影響。軸承是機電設備震動的主要因素。軸承也是機電設備中一種舉足輕重的零部件，它的主要功能是支撐旋轉軸或其他運動體，引導轉動或移動運動并承受由軸或軸上零件傳遞而來的載荷，它的震動影響機電設備運行的質量。軸承按運動元件摩擦性質的不同，軸承可分為滾動軸承和滑動軸承兩類。本文主要闡述與滾軸承有關的內容，并約定簡稱為“軸承”。滾動軸承是采用滾動摩擦原理工作的支承件，具有摩擦力小、易干啟動、升速迅速、結構緊湊、“三化”（標準化、系列化、通用化）水平高、適應現代各種機械要求的工作性能和使用壽命，以及維護保養簡便等特點。它廣泛應用于工業、農業、交通運輸、國防、航空航天、家用電器、辦公機械和高科技等領域，與國計民生息息相關。作為各種主機支承元件，軸承起著非常重要的作用，在機械結構的裝配工作中，滾動軸承裝配是一項非常基礎的工作。
　　二、滾動軸承的安裝
　　滾動軸承由內圈、外圈、滾動體、保持架組成，如圖1和圖2所示。滾動軸承與滑動軸承相比有較多優點，被廣泛用于數控機床、電動機、農用車等農業機械的可旋轉軸上，安裝時的具體要求如下：
　　第一，安裝前需將軸承的滾道、軸孔的油道清洗干凈，需潤滑的軸承應涂抹潤滑油；
　　第二，不能將污物掉入軸承圈內，以免損傷滾動體及滾動面；
　　第三，按要求檢查軸承內外圈的配合過盈量是否符合標準；
　　第四，安裝應使用專用工具，并在配合面較緊的座圈上加壓，加壓力要均勻，以防軸承歪斜；
　　第五，當安裝過盈較大的軸承時，不得猛烈敲擊，應采用壓力機或將軸承浸在80—100℃熱柴油中預熱進行裝配；
　　第六，軸承安裝后，應檢查其端面與軸或座臺肩支承面是否貼緊，轉動是否靈活，有無卡滯現象，若不符合技術要求應修整。
　　三、軸承游隙與預緊
　　滾動軸承內圈與軸的配合采用的是基孔制；外圈與軸承孔的配合采用的是基軸制。按標準規定，軸承內徑尺寸只有負偏差，這與通用公差標準的基準孔尺寸只有正偏差不同。軸承外徑尺寸只有負偏差，但其大小也與通用公差標準不同。
　　確定滾動軸承配合種類時，一般應考慮的因素有：負荷大小方向和性質；轉速的高低；旋轉精度的高低，以及裝卸是否方便等。就是將滾動軸承的一內圈或一外圈固定，另一套圈沿徑向或軸向的最大活動量稱滾動軸承的游隙。軸承游隙分徑向和軸向兩種，如圖1所示。
　　沿徑向最大活動量稱徑向游隙，沿軸向最大活動量稱軸向游隙。
　　軸承所處狀態不同，徑向游隙有原始游隙、配合游隙和工作游隙三種。
　　對預緊力較小的滾動軸承的游隙一般用手撥和棒撥感覺方法調整，如圖2所示。
　　A）手撥法 b）棒撥法
　　在安裝滾動軸承時預先給予一定的載荷，以消除軸承的原始游隙和使內外圈滾道之間產生彈性變形，這種方法稱為預緊。預緊的目的是為了提高軸的旋轉精度和使用壽命，減少機器工作時軸的振動，如圖3所示。
　　實現滾動軸承預緊的方法有徑向預緊和軸向預緊兩種，具體方法如下：
　　（１）徑向預緊：徑向預緊是利用圓錐孔內圈在軸上作軸向移動時，使軸承內圈脹大來達到預緊的目的。
　　（２）軸向預緊，軸向預緊，是使軸承內外圈作軸向相對移動。具體方法有：
　　用軸承內、外墊圈厚度差，實現預緊，如圖4所示。
　　不是所有滾動軸承的內外圈都必須軸向固定，因為工作時，軸必然要熱脹伸長，所以其中有一個軸承的外圈應該在軸向留有熱脹余地。
　　在檢查滾動軸承內圈徑向圓跳動量時，軸承外圈固定不動，內圈端面上加以均勻的力P。用千分表并使內圈旋轉一周以上，便可測量內圈內孔表面的徑向圓跳動量及其方向。如圖7所示。
　　在檢查滾動軸承外圈徑向圓跳動量時，軸承內圈固定不動，外圈端面上加以均勻的力P。用千分表并使外圈旋轉一周以上，便可測量外圈外圓表面的徑向圓跳動量及其方向，如圖8所示。
　　軸承游隙的調整和軸承預緊的好壞直接影響著噪音的大小。
　　四、導致軸承噪音過高的常見原因
　　（一）潤滑不良，如潤滑不足或過分潤滑，潤滑油質量不符合要求、變質或有雜物；
　　（二）冷卻不夠，如管路堵塞，冷卻器選用不合適，冷卻效果差；
　　（三）軸承異常，如軸承損壞，軸承裝配工藝差，軸承箱各部間隙調整不符合要求；
　　（四）振動大，如聯軸器找正工藝差不符合要求，轉子存在動、靜不平衡，基礎剛性差、地腳虛，旋轉失速和喘振。
　　五、軸承噪音過高的解決方法
　　（一）加油量不恰當，潤滑油脂過少或過多。應當按照工作的要求定期給軸承箱加油。軸承加油后有時也會出現噪音過高的情況，主要是因為加油過少。
　　（二）軸承所加油脂不符合要求或被污染。潤滑油脂選用不合適，不易形成均勻的潤滑油膜，無法減少軸承內部摩擦及磨損，潤滑不足，軸承溫度升高。當不同型號的油脂混合時，可能會發生化學反應，造成油脂變質、結塊，削弱潤滑效果。油脂受污染也會使軸承溫度升高，加油脂過程中落入灰塵，造成油脂污染，導致軸承箱內部油脂劣化破壞軸承潤滑，溫度升高。因此應選用合適的油脂，檢修中對軸承座及軸承進行清洗，加油管路進行檢查疏通，不同型號的油脂不許混用，若更換其他型號的油脂時，應先將原來油脂清理干凈；運行維護中定期加油脂，油脂應妥善保管做好防潮防塵措施。
　　（三）冷卻不夠。檢查管路是否堵塞，進油溫度及回水溫度是否超標。當冷卻器選用不合適，冷卻效果差，無法滿足使用要求時，應及時進行更換或并列安裝新冷卻器。
　　（四）確認不存在上述問題后再檢查聯軸器找正情況和軸承。聯軸器的找正要符合工藝標準。檢查絲杠與聯軸器是否同心，通過工裝來矯正聯軸器。
　　六、軸承的檢查主要有以下幾點
　　（一）軸承的質量。解體軸承箱期間，首先，檢查潤滑油脂是否有變質、結塊、雜質等不良情況，這是判斷軸承損壞原因的重要依據。其次，檢查軸承有無咬壞和磨損；檢查軸承內外圈、滾動體、保持架其表面的光潔度，以及有無裂痕、銹蝕、脫皮、凹坑、過熱變色等缺陷，測量軸承游隙是否超標；檢查軸套有無磨損，坑點，脫皮。若有以上情況應更換新軸承。
　　（二）軸承的配合。軸承安裝時軸承內徑與軸、外徑與外殼的配合非常重要，當配合過松時，配合面會產生相對滑動稱作蠕變。蠕變一旦產生就對磨損配合面，損傷軸或外殼，而且磨損粉末會侵入軸承內部，造成發熱、振動和破壞。過盈過大時，會導致外圈外徑變小或內圈內徑變大，減小軸承內部游隙。為選擇適合用途的配合，要考慮軸承負荷的性質、大小、溫度條件、內圈外圈的旋轉狀各種條件因素。
　　（三）軸承各部配合間隙的調整。軸承間隙過小時，由于油脂在間隙內剪力摩擦損失過大，也會引起軸承噪音過大，同時，間隙過小時，油量會減小，來不及帶走摩擦產生的熱量，會進一步提高軸承的溫升。但是，間隙過大則會改變軸承的動力特性，引起轉子運轉不穩定。一般絲杠上的軸承壓蓋的間隙得到了根本改善，冷態及熱態運行中軸承溫度正常，且軸承座未出現滲漏油現象，保證了軸承良好的運行條件，減少了軸承的更換頻率，節省了檢修維護費用。
　　軸承溫度高是輔機設備常見且危害較大的故障。檢修維護質量對穩定運行至關重要，通過以往故障的具體分析吸取教訓，采取預防控制措施。
　　七、結語
　　軸承噪音過高經過改進工藝，已大大減少。在今后運行維護和檢修工作中，我們仍需加強細節控制，提高檢修工藝水平，保證數控機床出廠后長期安全穩定運行，確保車間人員，特別是操作人員的身體健康。
　　
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