滚动轴承的振动噪声与控制研究

高双 杨慧颖

摘要：现代工业发展离不开机械设备的高效运行，滚动轴承作为机械设备构成的重要部件，其性能一直是学者和轴承行业研究的重点问题。特别是随着社会各领域的蓬勃发展，轴承与人们的日常生产生活的关联性越来越高，各类办公设备、家用电器等的有序运作都离不开轴承。然而，轴承运转时的振动和噪声是其性能优劣的重要方面。本文中，笔者就轴承振动和噪声展开研究，就其产生机理、控制等进行探索。

关键词：滚动轴承；振动；噪声；控制

引言

滚动轴承是机械制造领域中应用非常广泛的零部件，其主要作用是将各类零部件连接在一起实现机械化运转。然而，轴承在运转时会产生一定的振动和噪声，这些振动和噪声会带动相邻部件的振动与噪声，从而产生较大的噪声，不仅形成噪声污染，而且对设备本身来讲也会有一定的损害。因此，轴承振动与噪声的降低一直是行业研究的重要内容。

1电机滚动轴承现状

机械设备的有序运转离不开电动机的有效驱动，而电动机也是由多种部件组合构成的，其中一个重要的部件是滚动轴承。通常，可以通过滚动轴承的噪声判断电动机的运行状态，若滚动轴承发出较大噪声，则表示电动机出现了一定故障，若不及时处理则会引发一定的安全生产事故。因此，电机滚动轴承异常振动所产生的噪音，是一个电机运转的信号灯。作为电机是否正常工作的信号灯，不仅是反应电机的表面问题，还蕴含着大量的电机工作信息，为了得到电机工作相关信息，需要相关人员不断进行分析和总结。通过对滚动噪声电机情况的观察，记录下此时的所有故障信息，通过深入的探索，找出滚动轴承异常振动的原因，并通过经验积累做出合理的处理，从而有效规避滚动轴承出现同样的问题。

2滚动轴承噪声产生的机理

其一，保持架噪声。这一噪声主要是保持架和滚动体相互碰撞而发出的噪声。当出现这种噪声时，保持架振动幅度会增大，这一振动通常情况下被认为是滚动体和保持架之间产生的一种自激振动。润滑不好、径向间隙过大等原因都会导致保持架产生噪声；其二，与轴承相关的振动。转动座圈上特定点的受力和变形情况则类似于滚动体的受力和变形，轴承转动过程中。会产生与滚动体节拍一致的轴承线的运动，这样的振动在低速、径向游隙大、且载荷角越小时，表面愈明显；其三，轴承环的噪声。轴承环噪声是滚动轴承最为常见的一种。这一噪声和轴承安装条件、刚度和精度等因素相关。如果轴承內环滚道上径向波纹较大，当滚珠轴承的内环转动到此处时，滚珠就处在波峰峰顶上，不仅会引起外环的径向振动，而且也将引起外环的轴向振动。

3滚动轴承产生异常振动的原因

3.1轴承质量问题

轴承质量问题是导致滚动轴承产生异常振动的原因之一。经过观察发现，滚动轴承质量会影响轴承噪声的大小。轴承质量问题包括轴承本身所带的缺陷，比如一些轴承滚珠加工精度较差、滚珠表面有刮痕、轴承套的波度和圆度比较粗糙、保持架定位不准等。轴承质量问题还包括保存或者安装过程中产生的品质性缺陷，例如腐蚀、压断、摩擦等，这些轴承质量问题都会导致异常噪声的产生。

3.2轴承的润滑和清洁问题

润滑油的使用是保证电机和轴承正常运转的前提和保障。如果轴承间，润滑油过少，就会导致摩擦力的产生，在这种作用下就会产生噪声。对于不同的部件，所选择的润滑油是不同的，如果选择的润滑油不合理也会导致滚动轴承发出异常噪声。另外，保持清洁也是减少轴承噪声的一种措施。这是因为，在比较脏乱的环境下，很容易使一些灰尘颗粒进入轴承间隙，滚动轴承运转会导致这些颗粒被碾压从而黏贴在轴承工作面，随之滚动轴承异常噪声产生。

3.3轴承的配合及装配问题

轴承的内外圈与电机轴及轴承室配合精度至关重要。轴承在装入电机后，因轴承内外圈与轴及轴承室有一定的配合公差，使轴承产生径向变形，引起游隙减小，故运行时另有一个工作游隙值，试验研究表明，当工作游隙为10μm左右时，对噪声来说是最佳值。过大会使振动加大，过小则使噪声加大。工作游隙与原始游隙的差值主要与轴承内外圈、轴及轴承室的加工精度有关，如果配合选择的过紧，加工精度过低，致使大部分轴承工作游隙偏小，甚至造成无间隙运行，导致轴承产生噪声。轴承装配时由于不按轴承装配工艺要求进行，野蛮装配，而造成的轴承损伤，也会引起轴承异常振动噪声。

4滚动轴承异常振动噪声控制对策

4.1严格控制轴承本身的质量问题

为了减少滚动异常噪声的产生，应该严格对轴承的质量进行控制，防止其出现腐蚀和磨损等情况。在购置滚动轴承以前要对其合格证书和轴承的型号、尺寸进行仔细的审查，并要一一核实，保证轴承数量的完整和功能的齐全。另外，为了避免滚动轴承品质性缺陷的产生，还要做好滚动轴承的保养和维护工作，避免由于人为原因而影响滚动轴承的质量。滚动轴承使用之后要做好相应的统计和调查工作，保证滚动轴承不存在潜在故障。

4.2适当提高轴承精度

试验已验证，提高轴承的滚动体、内环、外环的精度可降低轴承的噪声。轴承各零件对轴承的振动影响大致是：滚子、内外环及保持架约为4：3：1的关系，所以要降低轴承振动和噪声，首先要提高滚动体的精度，把滚子精度由原来的Ⅱ级提高到I级，轴承在主轴1250r/min时，其噪声可降低约10dB（A）。

4.3严格控制轴承清洁度

电机行业有许多企业不重视清洗，大多数企业没有专门的清洗设备，靠手工吹、扫或随意清洗一下，导致电动机在一个不干净的条件下装配，既影响电动机的内表观质量，又会使轴承产生异响。为了控制清洁度，在电动机装配时，要对装配的零部件，如机座、端盖、轴承套、转子及轴等进行清洗。只有清洗干净、通过验收合格的零部件才能装配。

4.4保证配合适当

外环在支承孔中的配合将直接影响固体声的传播。配合过紧不但提高了传声性，而且会使滚道变形，影响其形状误差，使径向间隙减小，噪声增大。因而外环与支承孔的配合宜松些，同时合适的配合能使轴承与支承孔接触处的油膜对外圈振动产生阻尼。与轴承内环相配合的轴颈的表面粗糙度和公差，应符合所用轴承精度等级的要求，如不符合要求的轴颈上过紧的安装了滚动轴承，即使轴承零件制造精良，但轴颈的误差不可避免会传递给内环滚道，在运转过程中也会产生振动发出颤振声。因此，消除这类噪声除了控制轴承本身的制造质量外，还应考虑轴颈的加工和装配时的过盈量的控制。

结语

轴承振动与噪声的控制是一个复杂的系统工程，影响轴承振动与噪声的因素很多，各种因素可能会相互作用，试图通过改善某一个影响因素而彻底解决轴承振动与噪声问题是不可能的，不能盲目而过分地强调某一个因素的作用，应当综合分析，综合控制。