• 国外低振动低噪声轴承技术发展的研究
  • 发布时间:2018-07-23 17:13 | 作者:采集侠 | 来源:网络整理 | 浏览:
  •   三、国外关于轴承减振动降噪的技术措施   1、轴承减振降噪的技术措施   以下所述及的减振降噪技术措施主要针对最为量大面广的低振动低噪声轴承——深沟球轴承,其它类型的轴承也可参考采用。    A、提高轴承套圈沟道的圆度、波纹度、粗糙度和沟形偏差精度水平。例如对中小型深沟球轴承,圆度一般应控制在0.5μm以下,棱数一般应控制在15个以上;波纹度一般应控制在0.3μm以下,粗糙度Ra一般应控制在0.1μm以下。    B、采用波纹度、粗糙度和球形偏差等均较好且经表面强化处理的高精度钢球。例如NSK用于计算机HDD的钢球,波纹度从以前的0.05μm降至现在的0.008μm,粗糙度Ra从以前的0.004μm降至现在的0.001μm。    C、采用塑料保持架。塑料保持架轴承较冲压保持架轴承,不仅振动噪声低,而且振动噪声寿命长。在NSK目前生产的以低噪声轴承为主的深沟球轴承中,内径d≤10mm的轴承,采用塑料保持架约占70%,内径d>10mm的轴承,约占20%,典型应用领域为汽车发电机、空调器风扇电机、录象机驱动主轴、计算机HDD和汽车轮毂等。    D、采用兜孔形状为真圆、兜孔间隙较小、板宽尺寸较大的冲压保持架。    E、采用外径尺寸与形状严加控制的密封圈或防尘盖,以防外圈变形。    F、严格控制对轴承振动噪声有影响的尺寸公差离散度,如内外径、内外沟径、钢球规值和轴承游隙等。    G、严格控制轴承零件工作表面的磕碰伤、划伤、锈蚀和毛刺等缺陷。    H、内外套圈采用不同的沟曲率半径。    I、采用较小的径向游隙。例如,电机轴承应采用CM(电机轴承专用)游隙。    J、对轴承施加预载荷。    K、加大轴承套圈壁厚(减振效果明显,降噪效果一般)。    L、改变滚动体数目,以使轴承的固有频率发生变化,从而避免与系统产生共振现象。    M、提高轴承的清洁度。    N、采用低振动低噪声润滑脂。如NSK采用NS7、NSA、NSC和AV2等润滑脂;SKF采用MT47、MT33、VT105、LHT23和HT51等润滑脂;KOYO采用KNG144、KAM5、KVA和CITRUS2等润滑脂。其中NSK所用主要润滑脂的特性见表8。 表8 ------------------------------------------------------- 润滑脂牌号 NS7 NSC AV2 ------------------------------------------------------- 基础油 酯 酯+醚 矿物油 动粘度40℃ 26 53 130 (eSt)100℃ 5.1 8.3 10.3 增稠剂 锂基 锂基 锂基 稠度 245 239 273 滴点(℃) 192 192 182 使用温度(℃)-40~+140 -40~+130 -10~+110 -------------------------------------------------------   O、采用FFT(Fast Fourrier Transformation——快速傅里叶变换)频谱分析技术。    P、选用与轴和轴承座合适的配合公差。例如,对于空调器轴承,与轴的配合的可选用js5,与轴承座的配合可选用H6、H7或JS6、JS7;对于吸尘器轴承,与轴的配合可选用j7,与轴承座的配合可选用H6、H7等。    2、轴承异音的检测   轴承异音即轴承异常噪声,主要是由轴承工作表面缺陷、润滑剂中污物及预载过大而转速过低时的磨擦自振等原因所致。    轴承异音的检测目前仍以人工听觉的经验判断为主,同时也采用一些专用仪器。由于异音主要是由人的生理心理感觉而决定,因此,即使采用仪器检测,也不能完全代替人工听觉判断。最好的办法,也许只有两者兼而用之。    采用仪器检测轴承异音,一般做法是控制轴承振动的最大峰值、波峰因数(或波峰因子)及脉冲计数。RHP公司将最大峰值的限值定为有效值的4倍,也即波峰因数为4,当超过该限值的脉冲计数少于超过有效值的峰值的脉冲计数的3%时,即认为轴承是无异音的。大量的实验也表明,正常轴承的波峰因数值为3~5,有异音的轴承为6~10,严重者可达10以上。    另外,还有采用峭度系数、频谱分析、包络频率分析和声强测量等方法来检测和分析轴承异音的。    四、总结   1、滚动轴承的振动与噪声已成为轴承的基本性能之一,各轴承工业发达国家无不给予高度重视,进行了大量、深入与系统的研究,并取得了十分丰富的成果。低振动低噪声轴承的实物质量水平,以日本等著名轴承公司的产品为代表,现已达到相当高的程度。    2、轴承振动测量主要采用振动速度和加速度,轴承噪声测量主要采用噪声声压级,从发展趋势看,振动速度和噪声声压级将成为轴承振动与噪声测量的主要的物理量。    3、滚动轴承的振动与噪声是一个复杂的随机物理现象。迄今为止,有关轴承振动与噪声的理论,仍是公认的尚不成熟的轴承基础理论之一;有关低振动低噪声轴承技术的研究与开发,仍是国际轴承工业界的热点问题之一。随着现代科技水平的提高,低振动低噪声轴承的技术发展将会不断达到新的阶段。 二、轴承振动与噪声的国际标准和国外先进标准   1、国际标准ISO/CD15242-1   关于轴承振动与噪声,ISO至今尚无正式标准,但以ISO/TC4 N1235文件的形式,于2000年1月颁布了最新版本的标准草案ISO/CD 15242-1《滚动轴承-振动测量方法-第1部分:原理》。    该标准草案适用范围为向心球轴承、推力球轴承、向心滚子轴承和推力滚子轴承,提及的测量物理量有振动位移、速度和加速度,但主要推荐的振动速度,对径向和角接触轴承频率范围:5Hz~300Hz、300Hz~1800Hz和1800Hz~10000Hz三个频段。    2、日本国家标准JIS B1548    日本国家标准JIS B1548-1995《滚动轴承声压级测量方法》首次制定于1960年,修订于1976年1995年。    该标准适用范围为深沟球轴承、角接触球轴承和圆锥滚子轴承,测量物理量为噪声声压级,采用标准规定的声压计或具有同等综合功能的仪器在消声室来测量轴承的噪声。测量方法中的主要内容见表4。 表4 ----------------------------------------------------------------------------- 轴承外径D(mm) 测量转速 深沟球轴承角接触球轴承 圆锥滚子轴承 超过 到 (r/min) 传声器距离 轴向载荷 传声器距离 轴向载荷 (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、美国国家标准ANSI/AFBMA Std.13美国国家标准即减摩轴承制造商协会标准ANSI/AFBMA Std.13-1987(R1993)《滚动轴承振动与噪声(测量方法)》首次制定于1970年,修订于1987年和1993年。    该标准适用范围为非仪器球轴承和仪器球轴承,其中非仪器球轴承的振动测量方法主要内容是,测量物理量;振动速度,均方根值;频率范围;5Hz~300Hz、300Hz~1800Hz和1800Hz~10000Hz三个阶段;测量转速1800r/min±2%;测量载荷:见表5。 表5 ----------------------------------------------------------------------------- 轴承内径d(mm) 轴向载荷(N/lb) 超过 到 径向接触球轴承 角接触球轴承 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、德国国家标准DIN 5426-1   德国国家标准DIN5426-1:1995《滚动轴承-滚动轴承运转噪声-第一部分:固体声测量方法》,主要适用范围为深沟球轴承,测量物理量:振动速度或加速度,均方根值;频率范围:见表6;测量转速:当轴承内径d=1~8mm时为3000r/min±2%,当d=1~8mm时为1800r/min± 2%(d=8~20mm,允许采用两种转速);测量载荷 见表7。 ----------------------------------------------------------------------------- 加速度 速度 一个频段 二个频段 三个频段 频率下限 频率上限 频率下限 频率上限 频率下限 频率上限 ----------------------------------------------------------------------------- fL fH fL fH fL fH 56 2800 450 1400 50 300 1400 4500 300 1800 1800 10000 -----------------------------------------------------------------------------   注:当加速度传感器测头的运动质量m≥10g时,选用一个频段;m100mm 的轴承,n=700r/min。   3、其他公司   FAG公司在1980年出版的轴承样本中,就将原代表低噪声轴承的后置代号“G”取消,其意义在于表明低振动低噪声已成为轴承的基本质量要求,无须再另行标志;Steyr公司交轴承振动等级分为3级,即:Q0、Q6和Q5级;原英国RHP和美国Federal-Mogul等公司都制定有轴承振动标准。 (来源:)

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