滾動軸承的振動噪聲與控制研究

高雙 楊慧穎

摘要：現代工業發展離不開機械設備的高效運行，滾動軸承作為機械設備構成的重要部件，其性能一直是學者和軸承行業研究的重點問題。特別是隨著社會各領域的蓬勃發展，軸承與人們的日常生產生活的關聯性越來越高，各類辦公設備、家用電器等的有序運作都離不開軸承。然而，軸承運轉時的振動和噪聲是其性能優劣的重要方面。本文中，筆者就軸承振動和噪聲展開研究，就其產生機理、控制等進行探索。

關鍵詞：滾動軸承；振動；噪聲；控制

引言

滾動軸承是機械制造領域中應用非常廣泛的零部件，其主要作用是將各類零部件連接在一起實現機械化運轉。然而，軸承在運轉時會產生一定的振動和噪聲，這些振動和噪聲會帶動相鄰部件的振動與噪聲，從而產生較大的噪聲，不僅形成噪聲污染，而且對設備本身來講也會有一定的損害。因此，軸承振動與噪聲的降低一直是行業研究的重要內容。

1電機滾動軸承現狀

機械設備的有序運轉離不開電動機的有效驅動，而電動機也是由多種部件組合構成的，其中一個重要的部件是滾動軸承。通常，可以通過滾動軸承的噪聲判斷電動機的運行狀態，若滾動軸承發出較大噪聲，則表示電動機出現了一定故障，若不及時處理則會引發一定的安全生產事故。因此，電機滾動軸承異常振動所產生的噪音，是一個電機運轉的信號燈。作為電機是否正常工作的信號燈，不僅是反應電機的表面問題，還蘊含著大量的電機工作信息，為了得到電機工作相關信息，需要相關人員不斷進行分析和總結。通過對滾動噪聲電機情況的觀察，記錄下此時的所有故障信息，通過深入的探索，找出滾動軸承異常振動的原因，并通過經驗積累做出合理的處理，從而有效規避滾動軸承出現同樣的問題。

2滾動軸承噪聲產生的機理

其一，保持架噪聲。這一噪聲主要是保持架和滾動體相互碰撞而發出的噪聲。當出現這種噪聲時，保持架振動幅度會增大，這一振動通常情況下被認為是滾動體和保持架之間產生的一種自激振動。潤滑不好、徑向間隙過大等原因都會導致保持架產生噪聲；其二，與軸承相關的振動。轉動座圈上特定點的受力和變形情況則類似于滾動體的受力和變形，軸承轉動過程中。會產生與滾動體節拍一致的軸承線的運動，這樣的振動在低速、徑向游隙大、且載荷角越小時，表面愈明顯；其三，軸承環的噪聲。軸承環噪聲是滾動軸承最為常見的一種。這一噪聲和軸承安裝條件、剛度和精度等因素相關。如果軸承內環滾道上徑向波紋較大，當滾珠軸承的內環轉動到此處時，滾珠就處在波峰峰頂上，不僅會引起外環的徑向振動，而且也將引起外環的軸向振動。

3滾動軸承產生異常振動的原因

3.1軸承質量問題

軸承質量問題是導致滾動軸承產生異常振動的原因之一。經過觀察發現，滾動軸承質量會影響軸承噪聲的大小。軸承質量問題包括軸承本身所帶的缺陷，比如一些軸承滾珠加工精度較差、滾珠表面有刮痕、軸承套的波度和圓度比較粗糙、保持架定位不準等。軸承質量問題還包括保存或者安裝過程中產生的品質性缺陷，例如腐蝕、壓斷、摩擦等，這些軸承質量問題都會導致異常噪聲的產生。

3.2軸承的潤滑和清潔問題

潤滑油的使用是保證電機和軸承正常運轉的前提和保障。如果軸承間，潤滑油過少，就會導致摩擦力的產生，在這種作用下就會產生噪聲。對于不同的部件，所選擇的潤滑油是不同的，如果選擇的潤滑油不合理也會導致滾動軸承發出異常噪聲。另外，保持清潔也是減少軸承噪聲的一種措施。這是因為，在比較臟亂的環境下，很容易使一些灰塵顆粒進入軸承間隙，滾動軸承運轉會導致這些顆粒被碾壓從而黏貼在軸承工作面，隨之滾動軸承異常噪聲產生。

3.3軸承的配合及裝配問題

軸承的內外圈與電機軸及軸承室配合精度至關重要。軸承在裝入電機后，因軸承內外圈與軸及軸承室有一定的配合公差，使軸承產生徑向變形，引起游隙減小，故運行時另有一個工作游隙值，試驗研究表明，當工作游隙為10μm左右時，對噪聲來說是最佳值。過大會使振動加大，過小則使噪聲加大。工作游隙與原始游隙的差值主要與軸承內外圈、軸及軸承室的加工精度有關，如果配合選擇的過緊，加工精度過低，致使大部分軸承工作游隙偏小，甚至造成無間隙運行，導致軸承產生噪聲。軸承裝配時由于不按軸承裝配工藝要求進行，野蠻裝配，而造成的軸承損傷，也會引起軸承異常振動噪聲。

4滾動軸承異常振動噪聲控制對策

4.1嚴格控制軸承本身的質量問題

為了減少滾動異常噪聲的產生，應該嚴格對軸承的質量進行控制，防止其出現腐蝕和磨損等情況。在購置滾動軸承以前要對其合格證書和軸承的型號、尺寸進行仔細的審查，并要一一核實，保證軸承數量的完整和功能的齊全。另外，為了避免滾動軸承品質性缺陷的產生，還要做好滾動軸承的保養和維護工作，避免由于人為原因而影響滾動軸承的質量。滾動軸承使用之后要做好相應的統計和調查工作，保證滾動軸承不存在潛在故障。

4.2適當提高軸承精度

試驗已驗證，提高軸承的滾動體、內環、外環的精度可降低軸承的噪聲。軸承各零件對軸承的振動影響大致是：滾子、內外環及保持架約為4：3：1的關系，所以要降低軸承振動和噪聲，首先要提高滾動體的精度，把滾子精度由原來的Ⅱ級提高到I級，軸承在主軸1250r/min時，其噪聲可降低約10dB（A）。

4.3嚴格控制軸承清潔度

電機行業有許多企業不重視清洗，大多數企業沒有專門的清洗設備，靠手工吹、掃或隨意清洗一下，導致電動機在一個不干凈的條件下裝配，既影響電動機的內表觀質量，又會使軸承產生異響。為了控制清潔度，在電動機裝配時，要對裝配的零部件，如機座、端蓋、軸承套、轉子及軸等進行清洗。只有清洗干凈、通過驗收合格的零部件才能裝配。

4.4保證配合適當

外環在支承孔中的配合將直接影響固體聲的傳播。配合過緊不但提高了傳聲性，而且會使滾道變形，影響其形狀誤差，使徑向間隙減小，噪聲增大。因而外環與支承孔的配合宜松些，同時合適的配合能使軸承與支承孔接觸處的油膜對外圈振動產生阻尼。與軸承內環相配合的軸頸的表面粗糙度和公差，應符合所用軸承精度等級的要求，如不符合要求的軸頸上過緊的安裝了滾動軸承，即使軸承零件制造精良，但軸頸的誤差不可避免會傳遞給內環滾道，在運轉過程中也會產生振動發出顫振聲。因此，消除這類噪聲除了控制軸承本身的制造質量外，還應考慮軸頸的加工和裝配時的過盈量的控制。

結語

軸承振動與噪聲的控制是一個復雜的系統工程，影響軸承振動與噪聲的因素很多，各種因素可能會相互作用，試圖通過改善某一個影響因素而徹底解決軸承振動與噪聲問題是不可能的，不能盲目而過分地強調某一個因素的作用，應當綜合分析，綜合控制。