滚动轴承振动原理

讲义：

一.轴承振动的原理

二.影响静音轴承的原因

三.车间生产如何控制（注意哪些细节）

前言

随着高科技的发展，机械产品越来越向精密延伸。轴承行业也在逐步地革新换代，同时用户对轴承的使用也越来越向“静音”高要求。于是静音轴承成为了行业商场上的“紧俏品”，也成为了同行竞争的分档线。

一、轴承振动的原理

我们知道轴承的结构主要由4大件组成：内外圈、保持架、钢球，加上润滑剂就是5大件了。在轴承运转的过程中，这几大件相互之间形成的摩擦副有：外圈与保持架、内圈与保持架、滚动体与保持架、内、外圈与滚动体，结构是封闭式的摩擦副还存在密封圈（或防尘盖）与内外圈、油脂与机械物质等的摩擦。以上这些摩擦副最终形成了轴承运转时发出的声音，这种本能固有的声音行业上称做轴承的“基础噪音”。测振时这种声音一般表现的比较平稳、轻微、柔和，这与我们攻关的低噪音有所不同。轴承运转的过程中，由于轴承滚道工作面、滚动体、润滑不良等缺陷的影响，在加速度测振仪上，这些缺陷经过传感器而产生的振动脉冲更大地激起轴承本身固有频率振动，从而产生出人耳听起来不舒服的异常音。

下面我讲一下影响低噪音轴承的因素。

二、影响静音轴承的因素

1.产品结构的影响

从最近几年轴承结构的不断更新来看，以消除噪音为目的来改进产品结构的还不少，比如：内外滚道的优化设计、宽边保持架的采用、钢球的球形偏差改进等等。实际拆套中发现钢球往往有“猫眼”的，其实是保持架结构不合理导致。我计算过6308、6309、6311目前所用的保持架结构，6309、6311的在实际受力的情况下比理论受力结构变形量增大了（）mm，这样运转时钢球必然撞击保持架，则易产生磨痕，影响低噪音控制。

2.零件缺陷的影响

（1）. 钢球缺陷的影响

在轴承几大件中，钢球对成品轴承的振动影响最大。钢球的球形偏差及表面磕碰伤直接影响成品轴承的振动，因此严格控制钢球的球形偏差及表面磕碰伤，能够降低轴承的低频振动。目前钢球厂家在钢球的加工过程中提高研磨盘的加工质量，控制研磨盘的沟形偏差，并选用优质精研液，以降低钢球表面粗糙度。钢球的表面质量在测振仪上声音放大器一般表现为“嚓嚓沙沙”的锯齿音，在BVT型测振仪上比较明显，同时拆套后会发现钢球表面有划伤、麻点等缺陷，经打硬度此类钢球硬度一般都低于62.5HRC。实验表明如果钢球硬度在63.9HRC的没有锯齿音，钢球硬度在62.9HRC的锯齿音会减少40%，硬度在61.4HRC时一定有锯齿音。在测振时，钢球缺陷在S0910型上波形一般表现为幅值很大的尖峰脉冲，在BVT型声音一般为“嗡

嗡”音。

（2）.套圈缺陷的影响

在套圈缺陷对振动的影响中，内圈较于外圈影响大，在测振仪上测振时由于内圈始终处于旋转状态，因此，内圈缺陷在示波器上脉冲波形表现为连续的，外圈缺陷表现为断续的。套圈加工尤其是基准面加工，比如：端面平行差采用往复磨，把平行差由原来的5um压缩到3um，好的基本在1um之内以保证产品沟侧摆，即沟位平行差。套圈沟道加工过程中，控制好沟曲率（按下偏差进行加工）的离散性，以降低沟道的Pt、波纹度。套圈沟道表面质量不好，如：振纹、粗糙度超差产品测振时波形表现为粗而宽，且分贝值高；ΔC ir超差，在BVT型上低频值高，ΔC ir过大在S0910型表现为“嗡嗡”音。套圈沟道有锈的，测振时波形粗而宽、乱，声音尖锐，分贝值高。套圈沟道超精严格控制粗糙度，表面纹理一定要有丝路。

（3）.保持架的影响

我们知道保持架运动起来受三种力的作用：钢球的推力、润滑剂的阻力及惯性力，三种力作用的结果使钢球与保持架的接触在接触面的法线方向上是断续的，而在切线方向是滑动的，在这样的接触状态下要保证完整的润滑油膜很难，因此应保持架形状改进——球窝处应有一定的储油空间，在工作状态下流动体有合适的间隙，球窝边缘形状、保持架过渡圆角角度合适，否则润滑剂被刮掉不能进入兜孔，使钢球与保持架边缘干摩擦而发出“哒哒”的马蹄声。（这种声音在测振中经常遇到）

（4）.清洁度的影响

清洁度不好的轴承在测振仪上表现的声音是“咔啦”、“劈劈啪啪“的声音，在S0910型测振仪上一般有效值不平稳，峰值过载。

目前我厂0类轴承在铆合保持架前的散件用煤油清洗，铆合保持架后都是用汽油清洗的。其实用汽油清洗是不科学的，因为汽油并不是柔性的清洗液，它是具有挥发性的干摩擦有机物，它用来去油可以，但去污不理想。另外所用汽油的清洁度很难保证，使用中我们经常发现汽油中含有很多硬质颗粒，这些硬质颗粒带到轴承中只会加大异音；另外轴承的残磁较大，粘附在其表面上的金属微粒不易洗去，也会影响成品轴承的异音；现场管理如待测成品是否盖好,待测成品所用的箱子及工作台是否干净。

（5）.润滑剂的影响

汽油清洗后要等挥发干后方可洒防锈油或注脂。

润滑剂在异音控制也起着不小的作用。润滑剂本身含有90%左右的基础油，基础油的粘度越大，油膜厚度大于滚动体与滚道表面的粗糙度。随着轴承的运转，润滑剂在滚道工作面形成一个闭合的油膜，滚动体与滚道之间的摩擦表面被油膜隔开，处于流动润滑状态，这样油膜就起到了封闭异音的作用，达到了减振降噪。目前，防锈油及油脂厂家大都在原来的基础上，在其中加了一种“增强型”添加剂，其实这种添加剂的作用是增加油或油脂在金属表面的吸附能力，使它在高、低温的条件下都具有稳定、良好的附着性，从而改善轴承的异音。

在测振过程中，我们经常会遇到这种情况，就是我们的轴承“不

禁打”，我们用一套有较大异音的轴承重新测振来做试验，随着轴承的转动，声音、分贝值越来越大，我们不断向转动的轴承内喷油，这样轴承的分贝值瞬间降低了3~5dB，声音柔和好多，随着喷油间断，声音又大起来，分贝值又恢复原样。，这说明套圈本身的缺陷把形成的油膜破坏掉了。

三.车间生产如何控制（注意哪些细节）

1.研究改进结构设计；

2.工艺上提高套圈端面及外圈表面等基准面的加工精度，尤其是平面平行差、套圈壁厚差及外圆圆度，为后面沟道磨奠定基础，控制好套圈沟道的ΔC ir、Pt、波纹度、Ra；

3.提高轴承的表面质量，文明生产、装配，避免工作面磕碰伤、划伤、卡伤、麻点及锈蚀等缺陷；

4.提高外配件的质量，加强外配件保持架、钢球的检验力度；

5. 提高轴承的清洁度，净化装配环境，抓好现场管理，避免成品的二次污染；

6.条件允许的情况下，最好浸泡、超声波清洗轴承。