轴承振动与噪声的谐波控制原理
试析中小型电机维修过程中轴承噪声及振动的控制
3 中小型电动机修理过程中轴承噪音及振动控制方法 3.1 电动机装配工艺 通过科学组装工艺的应用，可以起到降低轴承噪音的作
用。在当今科学技术不断革新和发展的情况下，需要用更成熟 的技术，来配置和安装电动机轴承，如通过轴承检测加热功能 加热轴承外壳和端盖技术。这样可以确保装配过程中不会损伤 轴承，同时减少噪音和振动的可能性。同时，在工作中也要积 极开发和改进电机轴承组装技术，为更好的处理电机问题打下 基础。轴承安装过程需要对尺寸大小、类型等进行综合分析选 型，并使用轴承加热、液体拉马等专用工具装配，提高电机轴 承组装工艺技术水平。
1 中小电机修理过程中轴承噪音及振动的基本分析 1.1 中小型电动机维护中轴承噪声及振动控制状态 中小型电机主要应用于公共场合，运行过程中容易产生噪
音污染，因此相关部门已经开始控制和减少电机运行的噪音。 市面上常见的小型电机噪音主要是由轴承装置和通风设备引起 的，大部分已经上市的小型电机噪音和振动已经得到控制，符 合行业规定，但运行时间长可能会产生超出标准范围的噪音。 此时，维护人员需要定期检查小型电机和轴承，以减少噪音和 振动，同时解决相关问题，但从现阶段小型电机轴承的维护工 作来看，噪音和振动控制不是很好。另外，维修人员对噪音源 缺乏了解，因此不能很好地控制电机轴承噪音和振动。
2 中小型电动机维护过程中轴承噪音及振动的原因 2.1 电机拆解问题 修理电机设备时，往往需要全部拆卸。很多情况下，使用
时间长的电机螺丝盖位置生锈，油渍多，无法拆开。在这种情况 下，维护人员经常用力敲击以打开电机盖子，但以这种方式拆解 电机会对电机的造成很大的损害。主要在内外环形滚道平面上出 现凹凸不平的痕迹。可能导致轴承内外同心损伤，会导致电动机 运行噪音问题更加严重[1]。
TECHNOLOGY AND INFORMATION
电机里谐波与振动噪声的关系
电机里谐波与振动噪声的关系
电机中的谐波信号与振动噪声之间存在直接关系。
谐波信号是指输出信号与输入信号是整数倍关系的信号，它们会导致电机绕组中的一个或多个谐振点频率变得很高，从而产生谐振现象。
谐振会导致电机产生振动，进而产生噪声。
电机的转子和定子之间产生的磁场强度、电机设计时的参数匹配、电机中使用的控制器等因素都会影响电机中谐波信号的产生与传递。
当电机的谐振点频率与工作频率相近时，谐振现象将特别明显，这会导致电机输出的声音特别尖锐，给人耳朵带来不适感。
因此，为了减少电机的振动噪声，必须限制谐波信号的产生。
这可以通过优化电机的结构设计，选择适当的控制器来控制电机工作频率，以及采用特殊的控制算法来达到。
例如，采用PWM调速控制器，可以有效地减少电机的谐波信号产生，从而降低电机振动噪声。
轴承表面谐波控制方法
轴承表面谐波控制方法轴承是指在轴上安装的，用于支撑和定位旋转轴的机械元件。
轴承的表面质量对其性能和使用寿命有着重要的影响。
为了提高轴承的性能，减少摩擦和磨损，轴承表面的谐波控制是一个重要的方法。
谐波控制是通过减少表面谐波分量来改善轴承表面的质量。
表面谐波是指在轴承表面的几何形状中存在的周期性变化。
这些谐波分量可能由于制造过程中的误差、磨损和热处理等因素导致。
谐波控制的目标是使轴承表面尽可能接近理想的平面或球面形状，减少表面粗糙度，提高轴承的摩擦性能和使用寿命。
以下是一些常用的轴承表面谐波控制方法：1.精确度要求控制：精确度要求是指轴承表面的几何形状和粗糙度的规定。
通过加强制造过程中的控制，如精密加工和测量技术，可以减少表面谐波分量的形成和存在。
2.平整加工技术：平整加工技术是通过切削、抛光和研磨等工艺，使轴承表面达到尽可能平整的目的。
平整加工可以减少表面谐波分量的幅值和波的数量，提高轴承的平面度和圆度。
3.磨削技术：磨削是一种常用的表面加工方法，可以通过磨削去除表面的谐波分量，提高轴承的表面质量。
磨削可以通过不同粒度的砂轮和不同的磨削参数来控制表面谐波。
4.激光加工技术：利用激光加工技术可以对轴承表面进行精细控制，可以实现高精度的形状和几何尺寸。
激光加工可以通过调整激光功率和扫描速度等参数来控制表面谐波分量的形成。
5.热处理技术：热处理可以对轴承材料的微观结构进行调控，从而改变其物理和机械性能。
适当的热处理可以使轴承表面获得较高的硬度和强度，减少表面谐波分量的形成。
6.涂层技术：通过在轴承表面施加涂层，可以改变表面的化学成分和物理性质，进而影响表面谐波的形成。
涂层技术可以通过选择不同的材料和涂层厚度来控制表面谐波分量。
总之，轴承表面谐波控制是提高轴承性能和使用寿命的重要方法。
通过精确度要求控制、平整加工、磨削技术、激光加工技术、热处理技术和涂层技术等方法，可以有效减少表面谐波分量的形成和存在，提高轴承的表面质量和性能。
轴承振动与噪声控制技术
轴承振动与噪声控制技术
轴承振动与噪声控制技术是机械工程领域中非常重要的技术之一。
轴承作为机械设备中的关键部件，其振动和噪声问题一直是工程师们关注的重点。
本文将介绍轴承振动与噪声控制技术的一些主要方法和应用。
首先，轴承振动的原因主要有两个方面：一是轴承自身的设计和制造缺陷，如滚珠、滚道、保持架等零部件的精度、粗糙度等；二是外部因素，如安装不良、润滑不良、轴的弯曲变形等。
为了控制轴承的振动，需要采取一系列措施，如优化轴承设计、提高制造精度、改善安装和润滑条件等。
其次，轴承噪声的产生也有多种原因。
轴承的滚珠、滚道、保持架等零部件的摩擦和碰撞会产生噪声；同时，轴承的润滑不良、润滑剂过多或过少也会导致噪声。
为了降低轴承的噪声，可以采用以下方法：优化轴承设计，减少摩擦和碰撞；选择合适的润滑剂和润滑方式；改善轴承的安装和调整方式等。
最后，在实际应用中，可以采用一些先进的控制技术来进一步降低轴承的振动和噪声。
例如，可以采用振动主动控制技术，通过传感器检测轴承的振动，然后通过控制算法产生反作用力来抵消振动；也可以采用声学主动控制技术，通过传感器检测轴承的噪声，然后通过控制算法产生反声波来抵消噪声。
这些技术的应用可以大大提高轴承的性能和使用寿命。
总之，轴承振动与噪声控制技术是机械工程领域中非常重要的技术之一。
通过优化
设计、改善制造和安装条件、选择合适的润滑剂和润滑方式等方法可以有效地控制轴承的振动和噪声。
同时，采用先进的控制技术也可以进一步提高轴承的性能和使用寿命。
谐波法 轴承故障
谐波法轴承故障
谐波法是一种用于检测轴承故障的方法。
它基于谐波分析的原理，通过振动信号的特点来分析轴承状态。
当轴承发生故障时，会出现非线性特征，使得信号中会出现一些谐波频率，这些频率与基频率有固定的比例关系。
通过测量信号中这些谐波频率的存在情况和大小，就可以判断轴承是否存在故障。
谐波法有着高灵敏度和高准确度的特点，可以检测出轴承故障的早期迹象。
此外，它还可以检测出其他传感器无法捕捉的一些故障，例如润滑油不足、齿轮故障等。
因此，在轴承的工业领域得到了广泛的应用。
需要注意的是，谐波法并不是万能的，其也有一定的局限性。
它不能检测轴承中的小缺陷，也无法判断轴承的寿命。
因此，在应用谐波法时，需要结合其他方法来进行综合判断。
总的来说，谐波法是一种高效、可靠的轴承故障检测方法，可以帮助工程师及时发现故障、保护生产设备的安全性，有助于提高设备的使用寿命和效率。
轴承噪声的产生原因和控制办法
轴承噪声的产生原因和控制办法轴承的振动噪声，是考核轴承综合质量的主要指标之一。
轴承噪声不仅直接影响主机的性能，而且过大的噪声还会对操作者造成噪声疲劳。
随着我国机械工业的高速发展，提供低噪声的轴承，是轴承行业的一项重要任务，也是我公司的努力方向。
1．产生原因：噪声来源主要有以下几种。
一种是轴承的结构形式、套圈壁厚、原始游隙、保持架形状、滚动体数量等固有因素所引起。
另一种是因轴承零件制造时所产生的种种缺陷（如套圈和滚动体波纹、内圈滚道宽度不一致、保持架底高变动量超差、成品清洁度不好、滚道磕碰伤、中外径斜面磕碰以及残磁超标等）。
2．应对措施：（1）对设计方案进一步研究，力求设计更合理。
（2）加强对车加工产品质量的控制，特别是对小挡边宽度的控制，确保滚道宽度的一致性。
从现在起，车加工产品的滚道宽度作为一个必检项目，从严进行控制，确保滚道宽度符合产品图的要求。
（3）加强对保持架质量的控制，对没有光饰的保持架或虽光饰但毛刺很大的保持架，坚决拒收。
对保持架底高变动量超标的保持架也坚决拒收。
(4)加强工序间产品质量的控制，杜绝滚道磕碰伤，最大限度地降低滚动面（内外圈滚道和滚子表面）的振纹，降低波纹度。
(5)加强工艺研究，提高产品的加工工艺水平，特别是内圈壁厚差的控制要符合要求。
(6)加强对设备的维护和保养，确保关键设备的加工能力和质量，确保关键设备的能力保障系数Cpk≥1.33。
(7)提高操作工的技能，提高他们调整机床的操作技能，使产品的加工精度有一个质的飞跃。
(8)配备应有的工位器具，减少运输过程中的磕碰伤，尽量减少产品返工，减少装卸次数。
加强转运过程中的管理，做到轻拿轻放，杜绝人为磕碰。
(9)提高成品的清洁度，首先从提高零件清洁度开始，清洗剂和清洗煤油要按规定定期更换。
各单位要加强管理，树立“质量第一”思想。
头脑中始终牢记质量是企业的生存之本，立足之根，发展之源。
质量就是效益，没有质量，企业就没有效益，质量是企业追求的永恒主题，时刻抓牢质量这根弦。
机械制造中的振动与噪声控制原理
机械制造中的振动与噪声控制原理机械制造是现代工业中一个重要的环节，但是机械设备的振动和噪声问题一直是制造业面临的挑战。
振动和噪声的产生不仅会降低设备的运行效率，还会对操作员的健康产生负面影响。
因此，控制振动和噪声是机械制造过程中不可忽视的问题。
本文将讨论机械制造中振动与噪声的控制原理。
一、振动的控制原理振动是机械设备在运行过程中产生的一种物理现象。
不受控制的振动不仅会对设备产生磨损，还会造成设备不稳定以及噪声的产生。
为了控制振动，我们首先需要了解振动的原因和传播方式。
1. 振动的原因振动的产生原因一般有以下几种：（1）不平衡：设备的旋转部件在制造过程或使用过程中会出现不平衡，导致振动。
（2）共振：当机械设备的工作频率与其固有频率相等或接近时，会引起共振，产生剧烈振动。
（3）机械失衡：机械设备的传动系统可能存在齿轮不匹配、轴承失效等问题，导致振动。
（4）摩擦和松动：机械设备在工作过程中，如果存在过多的摩擦或松动，会产生振动。
2. 振动的传播方式振动可以通过机械设备本身的结构传播，也可以通过支撑系统传播。
为了有效控制振动，我们需要针对不同的传播方式采取相应的措施。
3. 振动控制的原理为了控制振动，我们可以从以下几个方面入手：（1）平衡：通过在设备转子上增加平衡块来消除不平衡，防止振动的产生。
（2）减振器：采用减振器可以有效控制共振，避免共振频率与工作频率相等。
（3）维护和修理：定期检查设备并维护，避免由于机械失衡、摩擦和松动等问题导致振动。
（4）优化设计：在机械设备的设计阶段就要考虑到振动问题，选择合适的材料和结构，减少振动的产生。
二、噪声的控制原理噪声是由振动引起的，是指对人的听觉产生不良影响的声音。
噪声控制是机械制造中的另一个重要问题，对于提高工作环境质量和员工的生产效率都至关重要。
以下是噪声控制的原理：1. 噪声的来源噪声的产生主要与以下几个因素有关：（1）机械设备振动：机械设备振动会产生噪声，振动越大噪声越大。
轴承振动与噪声的谐波控制原理共61页
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
轴承振动与噪声的谐波控制原理 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉力做你应该做的事吧。——美华纳
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3 谐波分布参数对声压级的影响
系数ck（k=1,2,…,14）: 最大: 48.019851; 最小: –34.168256 特点: 有正有负
3 谐波分布参数对声压级的影响
其他统计参数: 标准差 复相关系数
0 . 828
dB
0 . 826
3 谐波分布参数对声压级的影响
分析: 线性和非线性 内圈和外圈谁的作用大 最优谐波参数 其他误差的影响
1 试验的原始数据
对每一套轴承都进行正反两面安装测量噪声， 谐波测量是在正反两面沟道接触角处表面测 量的，因此，实际的获得的测量数据可以按 30 套轴承分析。 也测量了个别钢球的谐波。
1 试验的原始数据
轴 承 噪 声 声 压 级 Z h/ d B
35.00
32.50
30.00 0 5 10 15 轴承序号 h 20 25 30
3 谐波分布参数对声压级的影响
根据非线性离散数据的数理统计建模原理， 所建立的噪声和谐波分布参数的回归函数 为
Z c 0 c1 a e c 2 b e c 3 a i c 4 b i c5a
2 e 2 e
c 6 a e be c 7 a e a i c8 a e bi
第五章 轴承噪声的谐波控制原理
1 试验的原始数据 2 轴承滚动表面的谐波分布模型 3 谐波分布参数对声压级的影响 4 谐波控制线的优化模型 5 谐波分布参数的公差 6 讨论 7 小结
1 试验的原始数据
1 试验的原始数据
本试验研究要求采集轴承产品的噪声数据和 轴承零件滚动表面的谐波误差数据。 试验试件采用了生产现场生产的 6203 深沟球 轴承，已经按标准游隙装配好，共 15 套， 随机抽取。
4 bi
5 ae, be 6 ai, bi
线性，非线性
线性，非线性 线性，非线性
不显著
不显著 不显著
回归函数不可用
回归函数不可用 回归函数不可用
7 ae, be, ai, bi
四元二次多项式
显著
回归函数可用
3 谐波分布参数对声压级的影响
只有同时选择 ae、be、ai 和 bi 这所有 4 个参 数，才找到可用的回归函数。 这表明：套圈沟道表面谐波分布参数对轴承 产品噪声有大的贡献，但是，不是单独某一 个参数可以起作用的，也不是单独外圈或者 单独内圈可以起作用的，不可以强调某一个 参数或者某一个零件最噪声的贡献大小。
5 谐波分布参数的公差
• 问题？ 如何修正噪声误差ΔZ？ 请自学 “最优滚动轴承声压级函数” 一节的内容！
5 谐波分布参数的公差
下面研究6201轴承的相同问题。
6201轴承噪声和谐波分布参数的回归函数为 四元一次多项式： Z = 27.70436 –0.22774 ae – 0.23062 be – 1.92339 ai+1.43728bi
0.50
0.00 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
轴承序号 h
参数 ai
2 轴承滚动表面的谐波分布模型
2.40
谐波分布参数 bi
1.20
0.00 0 5 10 15 轴承序号 h 2承滚动表面的谐波分布模型
钢球表面谐波不容易控制，另外，公差等级 已达到 G5 级。 钢球表面的谐波分布参数 aw 和 bw 可以看作 是不变的 。
Fp= ap j – bp
p——轴承零件符号。p=e，表示外圈； p=i表示内圈；p=w表示钢球。
j ——第j次谐波次数；j =2,3,…,n
2 轴承滚动表面的谐波分布模型
谐波分布参数ap和bp是待定的常数。 这两个参数可以在制造过程中用谐波生成理 论来控制； 这两个参数又很好地描述了谐波分布特征。
4.50
2.25
0.00 0 5 10 15 轴承序号 h 20 25 30
参数 ae
2 轴承滚动表面的谐波分布模型
3.80
谐波分布参数 be
1.90
0.00 0 5 10 15 轴承序号 h 20 25 30
参数 be
2 轴承滚动表面的谐波分布模型
谐 波 分 布 参 数 a i/ u m
1.00
3 谐波分布参数对声压级的影响
3 谐波分布参数对声压级的影响
谐波分布参数和噪声之间的统计相关性
No
参与回归分析的 因变量参数选择 选择的回归函数 0.05水平下的 显著性 备 注
1 ae
2 be 3 ai
线性，非线性
线性，非线性 线性，非线性
不显著
不显著 不显著
回归函数不可用
回归函数不可用 回归函数不可用
轴承振动与噪声
第五章 轴承振动与噪声的谐波 控制原理
教学目的和要求
掌握轴承噪声的谐波控制原理，了 解谐波分布参数的确定原理。掌握 谐波特征参数与轴承噪声的关系。
内容摘要
以谐波和噪声试验为基础，经过数理统计分 析，建立轴承滚动表面谐波分布模型，研究 谐波分布参数对轴承声压级的影响规律，得 出控制噪声的谐波控制线。
这个优化模型是优化选择谐波分布参数，在 一定条件下使轴承噪声为最小。
4 谐波控制线的优化模型
优化参数 目标函数
x = (x1, x2, x3, x4)=( ae, be, ai, bi)
min Z (x) = Z * (x * )
约束条件 0.10 = x1min≤x1≤x1max = 2.00 1.50 = x2min≤x2≤x2max = 3.67 0.30 = x3min≤x3≤x3max = 0.93 0.73 = x4min≤x4≤x4max = 1.85
* e
D1= -1.58094，D2= -2.34029， D3= -14.96292，D4= 2.63779
5 谐波分布参数的公差
用概率法可得Z 的公差δZT 为 δZT = [(D1δae )2 +(D2δbe )2 +(D3δai )2 +(D4δbi )2 ] 0. 5
aP和bP的公差主要考虑影响Z的随机误差大小， 可以按cζ准则确定： cζ≥[(D1δae )2 +(D2δbe )2 +(D3δai )2 +(D4δbi )2 ] 0. 5
5 谐波分布参数的公差
假设要保证 就有
δZT = 4dB
c= 4.69 经计算和取整后，得 δae = 8.79，δbe= 8.68 δai= 1.04，δbi= 1.39
5 谐波分布参数的公差
2.30
预测误差 δ Z/dB
1.15
0.00 0 5 10 15 轴承序号 h 20 25 30
6203轴承噪声预测误差
Fj
谐波控制线
2 3 4 5 6 7
8 9 10
j
谐波控制线就是理想谐波分布曲线。 如果沟道表面的谐波分布状态满足这理想谐 波分布曲线，则轴承噪声就可能最低。
5 谐波分布参数的公差
5 谐波分布参数的公差
在对谐波实施工艺控制时，由于制造系统 的误差，所获取的 aP 和 bP 值并不能毫无 误差地满足谐波控制线，即有 aP = aP *+ΔaP，bP = bP *+ΔbP
5 谐波分布参数的公差
在数学上，当自变量增量很小时，|ε|≈0。为方 便工程应用，一般取ε=0，但制造误差ΔaP 或 ΔbP有可能引起很大的噪声误差ΔZ。 原因是，数学上要求增量ΔaP 和ΔbP应微小， 而工程上的增量比较大，超出了数学上的要求， 此时，ε的绝对值不能舍去，若舍去，会使ΔZ 很大。 因此，为了准确预测噪声，必须修正ΔZ，使 之能应用于较大的增量范围。
噪声的测量数据
1 试验的原始数据
谐波幅值 Fe /um
0.10
0.05
0.00 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
谐波次数 j
外圈沟道谐波分布状态
1 试验的原始数据
谐波幅值 Fi /um
0.14
0.07
0.00 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
3 谐波分布参数对声压级的影响
相对沟道而言，钢球表面谐波对轴承振 动与噪声几乎没有影响。 应当控制沟道表面的谐波。 内圈和外圈沟道谐波都对轴承振动与噪 声噪声有重要影响。
4 谐波控制线的优化模型
4 谐波控制线的优化模型
噪声试验模型的建立，可以奠定滚动轴承的 噪声设计和噪声控制基础。
为了实施噪声的工艺控制，有必要建立谐波 控制线的优化模型。
c 9 b c 10 b e a i c 11 b e b i c 12 a i c 13 a i b i
2
c 14 b
2 i
3 谐波分布参数对声压级的影响
c0= 36.753389， c1= –7.531720， c2= 5.512777， c3= 48.019851， c4= –14.545967, c5= –1.290405， c6= 5.433149， c7= 19.509681， c8= – 4.161641， c9= –3.007447, c10= –17.722194， c11= 3.104424， c12= 40.241143， c13= –34.168256， c14= 6.309873
谐波次数 j
内圈沟道谐波分布状态
1 试验的原始数据
谐波幅值 Fw /um
0.06
0.03
0.00 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
谐波次数 j
钢球表面谐波分布状态
2 轴承滚动表面的谐波分布模型
2 轴承滚动表面的谐波分布模型
为了方便研究谐波和噪声的关系，有必要建 立谐波的分布模型。 根据谐波分布规律，可得如下谐波分布的 统一表达式