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啤嶺機電設備（上海）有限公司
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  2. 軸承知識

關于低噪聲圓錐滾子軸承的工藝探討

2013-10-22

王明利
（哈爾濱軸承集團公司通用軸承公司，黑龍江哈爾濱　150036）
　　摘　要：通過對圓錐滾子軸承振動與噪聲成因的分析，在實際生產中找到了一些切實可行的方法，對后續工作的開展具有參考價值。
　　關鍵詞：圓錐軸承；噪聲；彈性變形；頻率；粗糙度
　　1　前言
　　隨著人類文明與科學技術的不斷發展，環境噪聲問題已備受關注。軸承是產生機械噪聲的聲源之一。探討軸承噪聲的發生機理、研究生產過程中的綜合控制是提高軸承質量和實現技術創新的關鍵。與其他類型的產品相比，圓錐滾子軸承的結構、性能及噪聲的發生機理極具特殊性。
　　2　滾動軸承振動和噪聲的發生機理
　　2.1 滾動軸承的振動
　　作為結構元件的滾動軸承，在運轉過程中不可避免地要產生振動。振動一方面由外部因素引起，如：齒輪、機械傳動、機件不平衡等。當激振頻率與機械固有頻率吻合時，振動會特別嚴重；另一方面，軸承本身也會產生振動，甚至軸承零件形狀完全符合規定時情況依然如此。在負荷情況下，旋轉的軸承因游隙、套圈和相鄰部件的彈性變形、滾動體與滾道接觸處的局部變形構成的自由振動系統：因零件（套圈、滾動體、保持架等）制造誤差形成的受迫振動系統以及零件間因滑動摩擦形成的自激振動系統，均可導致軸承的振動。
　　2.2 滾動軸承的噪聲
　　從物理學的角度看，噪聲是由空氣振動產生的，這種振動只有在人耳可以感知的一定頻率和振幅范圍內才能被聽到。軸承噪聲就是軸承在運轉過程中，將一定頻率和振幅范圍的振動直接或間接輻射到空氣中而產生的。所以說噪聲是振動的一種表現形式，由此可見，解決軸承噪聲問題的關鍵在于解決軸承的振動。
　　2.3 圓錐滾子軸承的噪聲
　　由于各類軸承的結構有所不同，所以，噪聲的來源與特點亦有所不同。依據圓錐滾子軸承的結構特點并結合測試結果綜合分析，其噪聲的分類解析見表1。
　　由表1可見，圓錐滾子軸承振動與噪聲的成因更加復雜，有些因素可以相互作用，試圖通過改善某個單一影響因素解決噪聲問題是不可能的。
　　3　改進方案
　　首先，軸承各零件的尺寸精度、形狀位置精度及表面質量應滿足相應精度等級的技術條件；第二，找出主要噪聲來源，在加工過程中重點解決。
　　3.1 內、外套圈工作表面
　　為實現低噪聲要求，內、外套圈滾道在終磨工序應適當延長光磨（無火花磨削）時間，為滾道的超精加工打好基礎。超精加工應比普通產品增加一次。
　　內圈大擋邊表面在終磨工序應選用磨料粒度120#的砂輪，光磨時間不少于4s。其表面粗糙度Ra值應與內滾道等同，以便于動壓油膜的形成。與滾子基面著色吻合率應不小于90%。
　　3.2 圓錐滾子
　　所采用的圓錐滾子，除了外徑的尺寸（這里泛指單件的尺寸偏差和分組批尺寸變動量）精度、幾何精度及表面質量應滿足相應精度等級的技術條件外，其球基面的粗糙度Ra值不大于0.32μm，且各直徑尺寸段同樣如此。為保證滾子旋轉時的姿態穩定性，應采用半凸度母線或對數母線的圓錐滾子。
　　3.3 保持架
　　軸承旋轉時，保持架處于自由浮動狀態。為減少保持架的串動量，窗孔長度應按下偏差尺寸生產。同時，為降低保持架與滾子的摩擦聲，必須進行表面串光和磷化處理。
　　另外，收縮保持架時，在不影響軸承旋轉靈活性前提下盡量收緊。
　　3.4 其他生產過程
　　軸承零件及成品在加工、檢驗、裝配和儲運過程中，應嚴格遵守操作規程，以免出現磕碰傷、變形、銹蝕等不良后果。同時，裝配后的成品，必須充分清洗，徹底清除灰塵和粘附物，保證潔凈度。
　　4　生產實踐
　　在實際生產過程中，通過對內徑30到60的多種型號產品的試驗，與常規工藝進行比對時，發現噪音聲級有了明顯改善，以32210為例，測試結果見圖1。
　　5　結束語
　　通過上述理論分析和具體工藝改進在生產實踐當中的應用，雖然能按Q/HZI-32標準《滾動軸承圓錐滾子軸承振動（加速度）技術條件》Z組要求批量生產，但要實現“更高級別低噪聲產品的生產”以及“圓錐產品全面降噪”的目標，還需要廣大軸承工作者的共同努力。
來源：《哈爾濱軸承》第29卷第3期 2008年9月