王明利
（哈尔滨轴承集团公司通用轴承公司，黑龙江哈尔滨 150036）
摘 要：通过对圆锥滚子轴承振动与噪声成因的分析，在实际生产中找到了一些切实可行的方法，对后续工作的开展具有参考价值。
关键词：圆锥轴承；噪声；弹性变形；频率；粗糙度
1 前言
随着人类文明与科学技术的不断发展，环境噪声问题已备受关注。轴承是产生机械噪声的声源之一。探讨轴承噪声的发生机理、研究生产过程中的综合控制是提高轴承质量和实现技术创新的关键。与其他类型的产品相比，圆锥滚子轴承的结构、性能及噪声的发生机理极具特殊性。
2 滚动轴承振动和噪声的发生机理
2.1 滚动轴承的振动
作为结构元件的滚动轴承，在运转过程中不可避免地要产生振动。振动一方面由外部因素引起，如：齿轮、机械传动、机件不平衡等。当激振频率与机械固有频率吻合时，振动会特别严重；另一方面，轴承本身也会产生振动，甚至轴承零件形状完全符合规定时情况依然如此。在负荷情况下，旋转的轴承因游隙、套圈和相邻部件的弹性变形、滚动体与滚道接触处的局部变形构成的自由振动系统：因零件（套圈、滚动体、保持架等）制造误差形成的受迫振动系统以及零件间因滑动摩擦形成的自激振动系统，均可导致轴承的振动。
2.2 滚动轴承的噪声
从物理学的角度看，噪声是由空气振动产生的，这种振动只有在人耳可以感知的一定频率和振幅范围内才能被听到。轴承噪声就是轴承在运转过程中，将一定频率和振幅范围的振动直接或间接辐射到空气中而产生的。所以说噪声是振动的一种表现形式，由此可见，解决轴承噪声问题的关键在于解决轴承的振动。
2.3 圆锥滚子轴承的噪声
由于各类轴承的结构有所不同，所以，噪声的来源与特点亦有所不同。依据圆锥滚子轴承的结构特点并结合测试结果综合分析，其噪声的分类解析见表1。
由表1可见，圆锥滚子轴承振动与噪声的成因更加复杂，有些因素可以相互作用，试图通过改善某个单一影响因素解决噪声问题是不可能的。
3 改进方案
首先，轴承各零件的尺寸精度、形状位置精度及表面质量应满足相应精度等级的技术条件；第二，找出主要噪声来源，在加工过程中重点解决。
3.1 内、外套圈工作表面
为实现低噪声要求，内、外套圈滚道在终磨工序应适当延长光磨（无火花磨削）时间，为滚道的超精加工打好基础。超精加工应比普通产品增加一次。
内圈大挡边表面在终磨工序应选用磨料粒度120#的砂轮，光磨时间不少于4s。其表面粗糙度Ra值应与内滚道等同，以便于动压油膜的形成。与滚子基面着色吻合率应不小于90%。
3.2 圆锥滚子
所采用的圆锥滚子，除了外径的尺寸（这里泛指单件的尺寸偏差和分组批尺寸变动量）精度、几何精度及表面质量应满足相应精度等级的技术条件外，其球基面的粗糙度Ra值不大于0.32μm，且各直径尺寸段同样如此。为保证滚子旋转时的姿态稳定性，应采用半凸度母线或对数母线的圆锥滚子。
3.3 保持架
轴承旋转时，保持架处于自由浮动状态。为减少保持架的串动量，窗孔长度应按下偏差尺寸生产。同时，为降低保持架与滚子的摩擦声，必须进行表面串光和磷化处理。
另外，收缩保持架时，在不影响轴承旋转灵活性前提下尽量收紧。
3.4 其他生产过程
轴承零件及成品在加工、检验、装配和储运过程中，应严格遵守操作规程，以免出现磕碰伤、变形、锈蚀等不良后果。同时，装配后的成品，必须充分清洗，彻底清除灰尘和粘附物，保证洁净度。
4 生产实践
在实际生产过程中，通过对内径30到60的多种型号产品的试验，与常规工艺进行比对时，发现噪音声级有了明显改善，以32210为例，测试结果见图1。
5 结束语
通过上述理论分析和具体工艺改进在生产实践当中的应用，虽然能按Q/HZI-32标准《滚动轴承圆锥滚子轴承振动（加速度）技术条件》Z组要求批量生产，但要实现“更高级别低噪声产品的生产”以及“圆锥产品全面降噪”的目标，还需要广大轴承工作者的共同努力。
来源：《哈尔滨轴承》第29卷第3期 2008年9月
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