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關(guān)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(tuán)公司通用軸承公司，黑龍江哈爾濱　150036）
　　摘　要：通過(guò)對(duì)圓錐滾子軸承振動(dòng)與噪聲成因的分析，在實(shí)際生產(chǎn)中找到了一些切實(shí)可行的方法，對(duì)后續(xù)工作的開展具有參考價(jià)值。
　　關(guān)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(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，環(huán)境噪聲問(wèn)題已備受關(guān)注。軸承是產(chǎn)生機(jī)械噪聲的聲源之一。探討軸承噪聲的發(fā)生機(jī)理、研究生產(chǎn)過(guò)程中的綜合控制是提高軸承質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵。與其他類型的產(chǎn)品相比，圓錐滾子軸承的結(jié)構(gòu)、性能及噪聲的發(fā)生機(jī)理極具特殊性。
　　2　滾動(dòng)軸承振動(dòng)和噪聲的發(fā)生機(jī)理
　　2.1 滾動(dòng)軸承的振動(dòng)
　　作為結(jié)構(gòu)元件的滾動(dòng)軸承，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不可避免地要產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)一方面由外部因素引起，如：齒輪、機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)件不平衡等。當(dāng)激振頻率與機(jī)械固有頻率吻合時(shí)，振動(dòng)會(huì)特別嚴(yán)重；另一方面，軸承本身也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，甚至軸承零件形狀完全符合規(guī)定時(shí)情況依然如此。在負(fù)荷情況下，旋轉(zhuǎn)的軸承因游隙、套圈和相鄰部件的彈性變形、滾動(dòng)體與滾道接觸處的局部變形構(gòu)成的自由振動(dòng)系統(tǒng)：因零件（套圈、滾動(dòng)體、保持架等）制造誤差形成的受迫振動(dòng)系統(tǒng)以及零件間因滑動(dòng)摩擦形成的自激振動(dòng)系統(tǒng)，均可導(dǎo)致軸承的振動(dòng)。
　　2.2 滾動(dòng)軸承的噪聲
　　從物理學(xué)的角度看，噪聲是由空氣振動(dòng)產(chǎn)生的，這種振動(dòng)只有在人耳可以感知的一定頻率和振幅范圍內(nèi)才能被聽到。軸承噪聲就是軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，將一定頻率和振幅范圍的振動(dòng)直接或間接輻射到空氣中而產(chǎn)生的。所以說(shuō)噪聲是振動(dòng)的一種表現(xiàn)形式，由此可見(jiàn)，解決軸承噪聲問(wèn)題的關(guān)鍵在于解決軸承的振動(dòng)。
　　2.3 圓錐滾子軸承的噪聲
　　由于各類軸承的結(jié)構(gòu)有所不同，所以，噪聲的來(lái)源與特點(diǎn)亦有所不同。依據(jù)圓錐滾子軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并結(jié)合測(cè)試結(jié)果綜合分析，其噪聲的分類解析見(jiàn)表1。
　　由表1可見(jiàn)，圓錐滾子軸承振動(dòng)與噪聲的成因更加復(fù)雜，有些因素可以相互作用，試圖通過(guò)改善某個(gè)單一影響因素解決噪聲問(wèn)題是不可能的。
　　3　改進(jìn)方案
　　首先，軸承各零件的尺寸精度、形狀位置精度及表面質(zhì)量應(yīng)滿足相應(yīng)精度等級(jí)的技術(shù)條件；第二，找出主要噪聲來(lái)源，在加工過(guò)程中重點(diǎn)解決。
　　3.1 內(nèi)、外套圈工作表面
　　為實(shí)現(xiàn)低噪聲要求，內(nèi)、外套圈滾道在終磨工序應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)光磨（無(wú)火花磨削）時(shí)間，為滾道的超精加工打好基礎(chǔ)。超精加工應(yīng)比普通產(chǎn)品增加一次。
　　內(nèi)圈大擋邊表面在終磨工序應(yīng)選用磨料粒度120#的砂輪，光磨時(shí)間不少于4s。其表面粗糙度Ra值應(yīng)與內(nèi)滾道等同，以便于動(dòng)壓油膜的形成。與滾子基面著色吻合率應(yīng)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(dòng)量）精度、幾何精度及表面質(zhì)量應(yīng)滿足相應(yīng)精度等級(jí)的技術(shù)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(zhuǎn)時(shí)的姿態(tài)穩(wěn)定性，應(yīng)采用半凸度母線或?qū)?shù)母線的圓錐滾子。
　　3.3 保持架
　　軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)，保持架處于自由浮動(dòng)狀態(tài)。為減少保持架的串動(dòng)量，窗孔長(zhǎng)度應(yīng)按下偏差尺寸生產(chǎn)。同時(shí)，為降低保持架與滾子的摩擦聲，必須進(jìn)行表面串光和磷化處理。
　　另外，收縮保持架時(shí)，在不影響軸承旋轉(zhuǎn)靈活性前提下盡量收緊。
　　3.4 其他生產(chǎn)過(guò)程
　　軸承零件及成品在加工、檢驗(yàn)、裝配和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，以免出現(xiàn)磕碰傷、變形、銹蝕等不良后果。同時(shí)，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(chǎn)實(shí)踐
　　在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)內(nèi)徑30到60的多種型號(hào)產(chǎn)品的試驗(yàn)，與常規(guī)工藝進(jìn)行比對(duì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)噪音聲級(jí)有了明顯改善，以32210為例，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖1。
　　5　結(jié)束語(yǔ)
　　通過(guò)上述理論分析和具體工藝改進(jìn)在生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中的應(yīng)用，雖然能按Q/HZI-32標(biāo)準(zhǔn)《滾動(dòng)軸承圓錐滾子軸承振動(dòng)（加速度）技術(shù)條件》Z組要求批量生產(chǎn)，但要實(shí)現(xiàn)“更高級(jí)別低噪聲產(chǎn)品的生產(chǎn)”以及“圓錐產(chǎn)品全面降噪”的目標(biāo)，還需要廣大軸承工作者的共同努力。
來(lái)源：《哈爾濱軸承》第29卷第3期 2008年9月