國外關(guān)于軸承減振動降噪的技術(shù)措施 |
| 國外關(guān)于軸承減振動降噪的技術(shù)措施 1、軸承減振降噪的技術(shù)措施 以下所述及的減振降噪技術(shù)措施主要針對最為量大面廣的低振動低噪聲軸承——深溝球軸承，其它類型的軸承也可參考采用。 A、提高軸承套圈溝道的圓度、波紋度、粗糙度和溝形偏差精度水平。例如對中小型深溝球軸承，圓度一般應(yīng)控制在0.5μm以下，棱數(shù)一般應(yīng)控制在15個以上；波紋度一般應(yīng)控制在0.3μm以下，粗糙度Ra一般應(yīng)控制在0.1μm以下。 B、采用波紋度、粗糙度和球形偏差等均較好且經(jīng)表面強化處理的高精度鋼球。例如NSK用于計算機HDD的鋼球，波紋度從以前的0.05μm降至現(xiàn)在的0.008μm，粗糙度Ra從以前的0.004μm降至現(xiàn)在的0.001μm。 C、采用塑料保持架。塑料保持架軸承較沖壓保持架軸承，不僅振動噪聲低，而且振動噪聲壽命長。在NSK目前生產(chǎn)的以低噪聲軸承為主的深溝球軸承中，內(nèi)徑d≤10mm的軸承，采用塑料保持架約占70%，內(nèi)徑d>10mm的軸承，約占20%，典型應(yīng)用領(lǐng)域為汽車發(fā)電機、空調(diào)器風(fēng)扇電機、錄象機驅(qū)動主軸、計算機HDD和汽車輪轂等。 D、采用兜孔形狀為真圓、兜孔間隙較小、板寬尺寸較大的沖壓保持架。 E、采用外徑尺寸與形狀嚴(yán)加控制的密封圈或防塵蓋，以防外圈變形。 F、嚴(yán)格控制對軸承振動噪聲有影響的尺寸公差離散度，如內(nèi)外徑、內(nèi)外溝徑、鋼球規(guī)值和軸承游隙等。 G、嚴(yán)格控制軸承零件工作表面的磕碰傷、劃傷、銹蝕和毛刺等缺陷。 H、內(nèi)外套圈采用不同的溝曲率半徑。 I、采用較小的徑向游隙。例如，電機軸承應(yīng)采用CM（電機軸承專用）游隙。 J、對軸承施加預(yù)載荷。 K、加大軸承套圈壁厚（減振效果明顯，降噪效果一般）。 L、改變滾動體數(shù)目，以使軸承的固有頻率發(fā)生變化，從而避免與系統(tǒng)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。 M、提高軸承的清潔度。 N、采用低振動低噪聲潤滑脂。如NSK采用NS7、NSA、NSC和AV2等潤滑脂；SKF采用MT47、MT33、VT105、LHT23和HT51等潤滑脂；KOYO采用KNG144、KAM5、KVA和CITRUS2等潤滑脂。其中NSK所用主要潤滑脂的特性見表8。 表8 ------------------------------------------------------- 潤滑脂牌號 NS7 NSC AV2 ------------------------------------------------------- 基礎(chǔ)油 酯 酯+醚 礦物油 動粘度40℃ 26 53 130 （eSt）100℃ 5.1 8.3 10.3 增稠劑 鋰基 鋰基 鋰基 稠度 245 239 273 滴點（℃） 192 192 182 使用溫度（℃）-40~+140 -40~+130 -10~+110 ------------------------------------------------------- O、采用FFT（Fast Fourrier Transformation——快速傅里葉變換）頻譜分析技術(shù)。 P、選用與軸和軸承座合適的配合公差。例如，對于空調(diào)器軸承，與軸的配合的可選用js5，與軸承座的配合可選用H6、H7或JS6、JS7；對于吸塵器軸承，與軸的配合可選用j7，與軸承座的配合可選用H6、H7等。 2、軸承異音的檢測 軸承異音即軸承異常噪聲，主要是由軸承工作表面缺陷、潤滑劑中污物及預(yù)載過大而轉(zhuǎn)速過低時的磨擦自振等原因所致。 軸承異音的檢測目前仍以人工聽覺的經(jīng)驗判斷為主，同時也采用一些專用儀器。由于異音主要是由人的生理心理感覺而決定，因此，即使采用儀器檢測，也不能完全代替人工聽覺判斷。最好的辦法，也許只有兩者兼而用之。 采用儀器檢測軸承異音，一般做法是控制軸承振動的最大峰值、波峰因數(shù)（或波峰因子）及脈沖計數(shù)。RHP公司將最大峰值的限值定為有效值的4倍，也即波峰因數(shù)為4，當(dāng)超過該限值的脈沖計數(shù)少于超過有效值的峰值的脈沖計數(shù)的3%時，即認(rèn)為軸承是無異音的。大量的實驗也表明，正常軸承的波峰因數(shù)值為3~5，有異音的軸承為6~10，嚴(yán)重者可達(dá)10以上。 另外，還有采用峭度系數(shù)、頻譜分析、包絡(luò)頻率分析和聲強測量等方法來檢測和分析軸承異音的。 四、總結(jié) 1、滾動軸承的振動與噪聲已成為軸承的基本性能之一，各軸承工業(yè)發(fā)達(dá)國家無不給予高度重視，進行了大量、深入與系統(tǒng)的研究，并取得了十分豐富的成果。低振動低噪聲軸承的實物質(zhì)量水平，以日本等著名軸承公司的產(chǎn)品為代表，現(xiàn)已達(dá)到相當(dāng)高的程度。 2、軸承振動測量主要采用振動速度和加速度，軸承噪聲測量主要采用噪聲聲壓級，從發(fā)展趨勢看，振動速度和噪聲聲壓級將成為軸承振動與噪聲測量的主要的物理量。 3、滾動軸承的振動與噪聲是一個復(fù)雜的隨機物理現(xiàn)象。迄今為止，有關(guān)軸承振動與噪聲的理論，仍是公認(rèn)的尚不成熟的軸承基礎(chǔ)理論之一；有關(guān)低振動低噪聲軸承技術(shù)的研究與開發(fā)，仍是國際軸承工業(yè)界的熱點問題之一。隨著現(xiàn)代科技水平的提高，低振動低噪聲軸承的技術(shù)發(fā)展將會不斷達(dá)到新的階段。 二、軸承振動與噪聲的國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進標(biāo)準(zhǔn) 1、國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/CD15242-1 關(guān)于軸承振動與噪聲，ISO至今尚無正式標(biāo)準(zhǔn)，但以ISO/TC4 N1235文件的形式，于2000年1月頒布了最新版本的標(biāo)準(zhǔn)草案ISO/CD 15242-1《滾動軸承-振動測量方法該標(biāo)準(zhǔn)草案適用范圍為向心球軸承、推力球軸承、向心滾子軸承和推力滾子軸承，提及的測量物理量有振動位移、速度和加速度，但主要推薦的振動速度，對徑向和角接觸軸承頻率范圍：5Hz~300Hz、300Hz~1800Hz和1800Hz~10000Hz三個頻段。 2、日本國家標(biāo)準(zhǔn)JIS B1548 日本國家標(biāo)準(zhǔn)JIS B1548-1995《滾動軸承聲壓級測量方法》首次制定于1960年，修訂于1976年1995年。 該標(biāo)準(zhǔn)適用范圍為深溝球軸承、角接觸球軸承和圓錐滾子軸承，測量物理量為噪聲聲壓級，采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的聲壓計或具有同等綜合功能的儀器在消聲室來測量軸承的噪聲。測量方法中的主要內(nèi)容見表4。 表4 ----------------------------------------------------------------------------- 軸承外徑D（mm） 測量轉(zhuǎn)速 深溝球軸承角接觸球軸承圓錐滾子軸承 超過 到 （r/min） 傳聲器距離 軸向載荷 傳聲器距離 軸向載荷 （mm） （N） （mm） （N） ----------------------------------------------------------------------------- - 30（不包括30） 3600 50 10 - - 30 50 1800 70 20 100 40 50 80 1800 100 40 100 40 80 120 1800 100 40 100 80 120 180 1200 150 80 150 80 ----------------------------------------------------------------------------- 3、美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSI/AFBMA Std.13美國國家標(biāo)準(zhǔn)即減摩軸承制造商協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ANSI/AFBMA Std.13-1987(R1993)《滾動軸承振動與噪聲（測量方法）》首次制定于1970年，修訂于1987年和1993年。 該標(biāo)準(zhǔn)適用范圍為非儀器球軸承和儀器球軸承，其中非儀器球軸承的振動測量方法主要內(nèi)容是，測量物理量；振動速度，均方根值；頻率范圍；5Hz~300Hz、300Hz~1800Hz和1800Hz~10000Hz三個階段；測量轉(zhuǎn)速1800r/min±2%；測量載荷：見表5。 表5 ----------------------------------------------------------------------------- 軸承內(nèi)徑d(mm) 軸向載荷（N/lb） 超過 到 徑向接觸球軸承 角接觸球軸承 10°22° ----------------------------------------------------------------------------- 5 10 22.2/5 31.1/7 44.5/10 10 25 66.7/15 89.0/20 111.2/25 25 75 111.2/25 155.7/35 177.9/40 75 130 222.4/50 311.4/70 444.8/100 ----------------------------------------------------------------------------- 4、德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN 5426-1 德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN5426-1：1995《滾動軸承-滾動軸承運轉(zhuǎn)噪聲-第一部分：固體聲測量方法》，主要適用范圍為深溝球軸承，測量物理量：振動速度或加速度，均方根值；頻率范圍：見表6；測量轉(zhuǎn)速：當(dāng)軸承內(nèi)徑d=1~8mm時為3000r/min±2%，當(dāng)d=1~8mm時為1800r/min± 2%（d=8~20mm，允許采用兩種轉(zhuǎn)速）；測量載荷 見表7。 ----------------------------------------------------------------------------- 加速度 速度 一個頻段 二個頻段 三個頻段 頻率下限 頻率上限 頻率下限 頻率上限 頻率下限 頻率上限 ----------------------------------------------------------------------------- fL fH fL fH fL fH 56 2800 450 1400 50 300 1400 4500 300 1800 1800 10000 ----------------------------------------------------------------------------- 注：當(dāng)加速度傳感器測頭的運動質(zhì)量m≥10g時，選用一個頻段；m<10g時，選用二個頻段 表7 ----------------------------------------- 軸承內(nèi)徑d(mm) 軸向載荷（N） 超過 到 ±10% ----------------------------------------- 1 5 10 5 10 20 10 18 50 18 30 100 30 50 220 ----------------------------------------- 5、其他國家標(biāo)準(zhǔn) 其他有關(guān)軸承振動與噪聲的國家標(biāo)準(zhǔn)還有俄羅斯、波蘭和捷克等國的國家標(biāo)準(zhǔn)。 國外關(guān)于滾動軸承振動與噪聲技術(shù)的研究，早在1933年就已在歐洲開始，當(dāng)時的研究目的主要是為了在電機中以滾動軸承替代滑動軸承。1940年前后，尤其是1945年即第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以后，隨著軸承主要由軍工需求轉(zhuǎn)向民用市場，日本開始對軸承的振動與噪聲進行系統(tǒng)的研究，并于1960年制定了世界上第一個有關(guān)軸承噪聲的國家標(biāo)準(zhǔn)JISB1548《滾動軸承聲壓級測量方法》。1950年以后，美國主要從國防角度出發(fā)，在海軍的支持下，開始對軸承的振動與噪聲進行系統(tǒng)的研究，其在1954年制定的美國軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-B-17931《船艦技術(shù)條件》，對世界范圍內(nèi)的低振動低噪聲軸承的技術(shù)發(fā)展，具有廣泛的影響力。軸承工業(yè)發(fā)達(dá)國家開始批量且穩(wěn)定地生產(chǎn)低噪聲軸承，則是在1965年左右，隨著軸承生產(chǎn)裝備的機械化和自動化程度的不斷提高、制造工藝的不斷改進而實現(xiàn)的。1980年左右，低振動低噪聲軸承的生產(chǎn)基本上形成了普及態(tài)勢。 從研究低振動低噪聲軸承的技術(shù)路線來看，日本對軸承噪聲的研究早于對軸承振動的研究，而且一直比較側(cè)重于對軸承噪聲的研究。大約在1970年以后，才開始在批量生產(chǎn)中采用振動測量方法：而歐美則一直偏重于對軸承振動——即軸承噪聲產(chǎn)生的原因進行研究。 從低振動低噪聲軸承的加工工藝改進歷程來看，首先是“以超代拋”——即以超精工藝代替拋光工藝的實現(xiàn)，其使得軸承溝道的波紋度和粗糙度水平改善了50%；繼而是軸承清洗新工藝（如超聲波清洗）采用和鋼球質(zhì)量水平的不斷提高；再后是采用系列化的低振動低噪聲潤滑脂；最近已進入到不斷改善保持架質(zhì)量水平方面。當(dāng)今的低振動低噪聲軸承，則必須采用磨削、超精、清洗和裝配等綜合工藝以及高質(zhì)量的鋼球、保持架和潤滑脂等配套零件來實現(xiàn)，而機械化、自動化以及專業(yè)化則是批量且穩(wěn)定生產(chǎn)的前提與基礎(chǔ)。 從低振動低噪聲軸承的技術(shù)水平來看，日本NSK、NTN、KOYO等公司的產(chǎn)品一直處于國際領(lǐng)先水平，其中尤以NSK公司最具代表性，例如其已推出了“靜音”與“超靜音”軸承，并自豪地將NSK關(guān)于“球軸承噪聲與振動的研究”稱之為“世界水平的成就”，目前的產(chǎn)品與1980年左右的產(chǎn)品相比，振動水平約降低了50%；瑞典SKF和德國FAG等公司的產(chǎn)品處于國際先進水平，與日本等公司的產(chǎn)品略有差距。 一、國外著名軸承公司對低振動低噪聲軸承的研究 1、NSK公司 NSK的軸承噪聲（振動）等級分為4級，即：標(biāo)準(zhǔn)、E、ER和EF級。對于電機軸承，則采用MC、MCR和MCF級。ER（MCR）級軸承即為“靜音”軸承，EF（MCF）級軸承即為“超靜音”軸承。 NSK不同噪聲（振動）等級軸承的典型用途見表1，其所對應(yīng)的軸承公差等級一般均為P0級。 表1 ----------------------------------------------------------------------------- 噪聲（振動）等級代號 典型用途 ----------------------------------------------------------------------------- 標(biāo)準(zhǔn) 汽車發(fā)電機、洗衣機、摩托車 E 洗衣機、摩托車、吸塵器、抽油煙機、電動工具 ER（MCR） 空調(diào)器、洗衣機、吸塵器 EF（MCF） 空調(diào)器 ----------------------------------------------------------------------------- NSK在生產(chǎn)中采用安德魯測振儀檢查軸承的振動及異音。其目前實物水平，以“靜音”級的6201CMR軸承實測值為例，振動加速度級約為27dB，振動速度約為：低頻段22μm/s、中頻段16μm/s、高頻段8μm/s。 NSK對低振動低噪聲軸承的研究，現(xiàn)已發(fā)展到保持加噪聲產(chǎn)生機理分析、振動噪聲長壽命化技術(shù)、NRRO（Non Repeatable run Out——非重復(fù)性旋轉(zhuǎn)精度）評價系統(tǒng)和軸承異音分析系統(tǒng)等精深階段。 2、SKF公司 SKF的軸承振動等級分為7級，即：普通、Q5、Q6、Q05、Q55和Q66級，其含 義見表2。對于電機軸承，則采用QE5和QE6級。 表2 ------------------------------------------------ 振動等級代號 含義 ------------------------------------------------ 普通級 Q5 振動平均值低于普通級 Q6 振動平均值低 Q05 振動峰值低于普通級 Q06 振動峰值極低 Q55 Q5+Q05 Q66 Q6+Q06 ------------------------------------------------ SKF在生產(chǎn)中采用VKL型測振儀檢查軸承的振動及異音。 SKF最近采用的深溝球軸承NQS（New Quality Standard——新質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)）見表3，適用的軸承型號為607~6026、1607~16026、626~6222、6300~6319和6403~6416，其中最引人注意的是對EQ5級電機軸承，需同時加軸向載荷和偏心載荷進行振動測量。 表3 ---------------------------------------------------------- 軸承外徑D（mm） 振動等級 尺寸公差 旋轉(zhuǎn)精度 超過 到 ---------------------------------------------------------- 52 QE5 P6 P5 52 110 Q55 P6 P6 110 200 Q66 P6 P0 ---------------------------------------------------------- 注：測量載荷——對QE5級軸承，同時加軸向載荷和偏心載荷； 對Q55和Q66級軸承，僅加軸向載荷。 測量轉(zhuǎn)速——對D≤100mm的軸承，n=1800r/min；對D>100mm 的軸承，n=700r/min。 3、其他公司 FAG公司在1980年出版的軸承樣本中，就將原代表低噪聲軸承的后置代號“G”取消，其意義在于表明低振動低噪聲已成為軸承的基本質(zhì)量要求，無須再另行標(biāo)志；Steyr公司交軸承振動等級分為3級，即：Q0、Q6和Q5級；原英國RHP和美國Federal-Mogul等公司都制定有軸承振動標(biāo)準(zhǔn)。 寧波三泰軸承有限公司 總機電話：0574-87223344 87222434 87220319 87220519 銷售電話：0574-87220315 87222422（直撥）87222434 87223344 87220319 87220519（轉(zhuǎn)分機） 采購部電話：0574-87221977 傳真：0574-87223781 E-mail：web@sunthaibearing.com 網(wǎng)址：www.huizhouweb.com www.sunthai.com.cn 三泰特種非標(biāo)軸承網(wǎng): www.fbearing.com |
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