關(guān)于滾動(dòng)軸承振動(dòng)與噪聲的相關(guān)性分析

摘 要：在工業(yè)生產(chǎn)中，各種機(jī)械設(shè)備的組成，都有軸承的運(yùn)作，軸承的性能好壞對(duì)于機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要的影響。在滾動(dòng)軸承運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)和噪聲，對(duì)于軸承的性能和質(zhì)量有所影響。文章通過(guò)對(duì)滾動(dòng)軸承振動(dòng)與噪聲的相關(guān)性進(jìn)行分析，為軸承的有效運(yùn)行提供了基礎(chǔ)條件。

關(guān)鍵詞：滾動(dòng)軸承；振動(dòng)；噪聲；相關(guān)性

在如今的軸承應(yīng)用中，振動(dòng)與噪聲已經(jīng)成為了衡量軸承性能的主要標(biāo)準(zhǔn)之一，但是長(zhǎng)久以來(lái)對(duì)于振動(dòng)和噪聲的相關(guān)性研究一直在繼續(xù)，卻沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的結(jié)論。關(guān)于軸承振動(dòng)與噪聲的相關(guān)性在領(lǐng)域內(nèi)一直都是備受矚目并且爭(zhēng)議不斷的話題，說(shuō)法莫衷一是。下面談一下個(gè)人的淺見(jiàn)，僅供參考。

1 振動(dòng)與噪聲的本質(zhì)關(guān)系

物體的振動(dòng)是在一定的條件下進(jìn)行的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中，從極大值和極小值之間交替變化。聲音是物體在振動(dòng)的過(guò)程中，當(dāng)達(dá)到一定的條件時(shí)，通過(guò)一定的介質(zhì)被人所感知，成為聲音。所以說(shuō)有聲音的物體都是在振動(dòng)的，但是振動(dòng)著的物體卻不一定有聲音，只有在一定的條件下才會(huì)產(chǎn)生聲音。而噪聲是聲音的一種，是一種不在規(guī)律范圍內(nèi)的，對(duì)于人來(lái)講，從主觀上或者是心里上不愿意接受的，稱之為噪聲。所以說(shuō)振動(dòng)和噪聲的邏輯關(guān)系可以理解為，有噪聲就肯定是有振動(dòng)，但是有振動(dòng)不一定產(chǎn)生噪聲，需要在特定的條件下才會(huì)有噪聲。

2 軸承振動(dòng)與噪聲的特性

軸承振動(dòng)與噪聲，既有一般機(jī)械振動(dòng)與噪聲的共性，又有其特性。除了潤(rùn)滑、安裝和使用過(guò)程中引起的振動(dòng)與噪聲之外，軸承本身具有以下振動(dòng)與噪聲特性。

2.1 軸承的振動(dòng)特性

2.1.1 軸承振動(dòng)的原因非常復(fù)雜，振動(dòng)形式有徑向振動(dòng)、軸向振動(dòng)以及許多耦合振動(dòng)。

2.1.2 由于軸承結(jié)構(gòu)所致，其本身具有無(wú)法避免的固有振動(dòng)：滾動(dòng)體通過(guò)承載區(qū)振動(dòng)；套圈受載彎曲變形振動(dòng)。

2.1.3 在現(xiàn)有制造水平下，軸承振動(dòng)主要與套圈滾道和滾動(dòng)體的波紋度有關(guān)，而與圓度和表面粗糙度非顯著相關(guān)。

2.1.4 軸承振動(dòng)包含從低頻到高頻的各種頻率成分的振動(dòng)，即其振動(dòng)頻率是處處密實(shí)的。

2.1.5 測(cè)量軸承振動(dòng)的全頻段范圍為50～10000Hz。為了便于分析，還將該全頻段分為3個(gè)頻段：50～300Hz；300～1800Hz；1800～10000Hz。

2.2 軸承的噪聲特性

2.2.1 軸承噪聲由產(chǎn)生軸承振動(dòng)的許多因素引起，其中影響較大的主要是套圈滾道和滾動(dòng)體的表面粗糙度和波紋度。

2.2.2 軸承噪聲的重要聲源還包括滾動(dòng)體與保持架的撞擊聲、保持架由于渦動(dòng)而產(chǎn)生的嘯叫聲、滾動(dòng)體與滾道的接觸摩擦聲（潤(rùn)滑狀態(tài)不好時(shí)）等。

2.2.3 軸承聲音頻率的本底噪聲具有白噪聲特點(diǎn)，但異常噪聲主要頻率成分都集中在1000～10000Hz，即軸承噪聲一般表現(xiàn)為中、高頻噪聲。

2.2.4 測(cè)量軸承噪聲的全頻段范圍為100～15000Hz（也有按125～16000Hz的）。根據(jù)以上振動(dòng)與噪聲的頻率成分特性，通常還可以按振動(dòng)頻率范圍的高低來(lái)區(qū)分是作為軸承振動(dòng)或是噪聲問(wèn)題來(lái)研究。

3 控制軸承振動(dòng)的目的是控制軸承噪聲

在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的過(guò)程中，在軸承的設(shè)計(jì)與制造中，已經(jīng)越來(lái)越精細(xì)化，在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上非常精密，所以說(shuō)在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，并不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)，也不會(huì)產(chǎn)生很大的危害。但之所以控制軸承的振動(dòng)，是為了控制軸承的噪聲，所以一直以來(lái)，都是在控制軸承的振動(dòng)和噪聲方面進(jìn)行研究。在以往的研究中，還只是對(duì)電動(dòng)機(jī)的軸承進(jìn)行控制振動(dòng)的研究，但是在現(xiàn)代社會(huì)中，隨著科技的發(fā)達(dá)，越來(lái)越多的精密軸承應(yīng)用在辦公和人們的生活中，而控制軸承的振動(dòng)和噪聲也成了評(píng)價(jià)軸承性能的重要的參數(shù)，所以說(shuō)在控制技術(shù)方面要不斷的改進(jìn)。

在對(duì)軸承的振動(dòng)方面，對(duì)其進(jìn)行故障的診斷要比噪聲容易得多，在技術(shù)方面比較容易控制，對(duì)于環(huán)境的要求不高。但是在目前的研究中看來(lái)，一般都是將控制振動(dòng)和噪聲放在一起來(lái)研究的，因?yàn)樵肼暤脑搭^就是由振動(dòng)產(chǎn)生的，所以說(shuō)控制了振動(dòng)就相當(dāng)于控制了噪聲，人們也比較習(xí)慣于將減震和降噪放在一起。因?yàn)閷?duì)噪聲的研究需要在適宜的環(huán)境下，對(duì)環(huán)境的要求較高，并且測(cè)量的數(shù)據(jù)缺乏準(zhǔn)確性，所以基本上都是通過(guò)控制振動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

4 測(cè)量軸承振動(dòng)不能完全替代測(cè)量軸承噪聲

在現(xiàn)行的很多說(shuō)法中，一般都會(huì)認(rèn)為軸承產(chǎn)生噪音的原因是由軸承振動(dòng)引起的，所以要想控制軸承噪聲，都會(huì)從控制軸承振動(dòng)開(kāi)始。但是經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，通過(guò)控制軸承的振動(dòng)是無(wú)法完全控制噪聲的。

在現(xiàn)階段測(cè)量軸承振動(dòng)的方法中，一般都是保持外圈靜止，然后讓內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，通過(guò)測(cè)量外圈的振動(dòng)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，但是這種測(cè)量方法也只是能夠測(cè)出徑向振動(dòng)。在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，還會(huì)產(chǎn)生軸向振動(dòng)。在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，不僅是振動(dòng)才會(huì)產(chǎn)生噪聲，因?yàn)闈L動(dòng)體和滾道之間的摩擦也會(huì)產(chǎn)生噪聲，因?yàn)檩S承的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，在其零部件和周圍的空氣間也會(huì)形成噪聲，所以對(duì)于這些噪聲都沒(méi)有計(jì)入到軸承的噪聲中。在經(jīng)過(guò)多項(xiàng)試驗(yàn)證明，軸承產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲之間的相關(guān)性系數(shù)為0.7，那么也就是說(shuō)還有百分之三十的噪聲不是因?yàn)檎駝?dòng)產(chǎn)生的。所以說(shuō)要想真正的控制噪聲還應(yīng)該從其本身開(kāi)始，這才是最有效的方法。

5 測(cè)量軸承振動(dòng)與噪聲的方法

5.1 測(cè)量軸承振動(dòng)的方法

測(cè)量振動(dòng)的方法較多，有電測(cè)法、機(jī)械法和光學(xué)法等，其中最常用的是電測(cè)法。

按測(cè)量振動(dòng)的物理量不同，可分為位移、速度和加速度。其中，位移適用于測(cè)量低頻振動(dòng)；速度適用于測(cè)量中頻振動(dòng)；加速度則適用于測(cè)量高頻振動(dòng)。位移、速度和加速度3個(gè)參數(shù)之間，可以通過(guò)數(shù)學(xué)微分或積分相互得出，但加速度通過(guò)積分獲得速度和位移的誤差較小，而將位移或速度進(jìn)行微分則誤差較大。

5.2 測(cè)量軸承噪聲的方法

測(cè)量噪聲比測(cè)量振動(dòng)以及其他許多物理量都困難一些，也不易測(cè)準(zhǔn)，即測(cè)量誤差較大。

測(cè)量噪聲的理想聲場(chǎng)是自由聲場(chǎng)。自由聲場(chǎng)是指在均勻各向同性的介質(zhì)中，邊界影響可以不計(jì)的聲場(chǎng)。在自由聲場(chǎng)中，聲波可以將聲源的輻射特性向各個(gè)方向不受阻礙或干擾地傳播。但自由聲場(chǎng)很難實(shí)現(xiàn)，一般只能獲得滿足一定測(cè)量誤差要求的近似的自由聲場(chǎng)，如消聲室中的聲場(chǎng)。消聲室能有效地吸收入射聲波，反射聲波對(duì)聲場(chǎng)的影響基本上可以忽略不計(jì)，所以在一定的頻率范圍內(nèi)，消聲室中的聲場(chǎng)基本上可以認(rèn)為是自由聲場(chǎng)。

6 結(jié)束語(yǔ)

以目前的形勢(shì)來(lái)看，對(duì)軸承的振動(dòng)進(jìn)行控制主要是要控制噪聲。但是隨著科技的進(jìn)步，在產(chǎn)品的加工和設(shè)計(jì)方面越來(lái)越精湛，所以軸承的精度也在不斷的提高，由此在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，產(chǎn)生的振動(dòng)也就會(huì)減小，那么噪聲也就隨之減小。如果要對(duì)軸承的噪聲進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于環(huán)境與儀器的要求是非常高的，在成本投入上比較大，并且以目前的技術(shù)力量來(lái)講，還無(wú)法達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)，所以說(shuō)還是只能通過(guò)測(cè)量軸承的振動(dòng)來(lái)測(cè)量軸承的噪聲。以目前的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，對(duì)于軸承噪聲的控制還是通過(guò)控制振動(dòng)來(lái)完成的，并且也將會(huì)是以后的發(fā)展方向。

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