浅析滚动轴承噪音过高的原因

　　摘 要： 轴承是机电设备中的重要零部件，在机电机构的装配中，轴承的装配是一项基础工作。本文从滚动轴承的安装、装配间隙及分析了数控机床转动轴承噪音过高的几种原因，并提出相应的预防处理措施。轴承噪音过高是机电设备常见且危害较大的故障，将减少轴承的使用寿命，增加检修费用，当噪音过高，说明轴承的温度升高较快，易导致数控机床停运或减负荷运行，这对客户的经济效益影响很大。因此，迅速判断故障产生的原因，采取得当的措施及时排除故障，才是设备连续安全运行的保障。
　　关键词： 滚动轴承 游隙 预紧 震动 噪音
　　
　　一、前言
　　噪音是震动引起的，不但影响机电设备运行的质量，而且对人的身心健康有影响。轴承是机电设备震动的主要因素。轴承也是机电设备中一种举足轻重的零部件，它的主要功能是支撑旋转轴或其他运动体，引导转动或移动运动并承受由轴或轴上零件传递而来的载荷，它的震动影响机电设备运行的质量。轴承按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类。本文主要阐述与滚轴承有关的内容，并约定简称为“轴承”。滚动轴承是采用滚动摩擦原理工作的支承件，具有摩擦力小、易干启动、升速迅速、结构紧凑、“三化”（标准化、系列化、通用化）水平高、适应现代各种机械要求的工作性能和使用寿命，以及维护保养简便等特点。它广泛应用于工业、农业、交通运输、国防、航空航天、家用电器、办公机械和高科技等领域，与国计民生息息相关。作为各种主机支承元件，轴承起着非常重要的作用，在机械结构的装配工作中，滚动轴承装配是一项非常基础的工作。
　　二、滚动轴承的安装
　　滚动轴承由内圈、外圈、滚动体、保持架组成，如图1和图2所示。滚动轴承与滑动轴承相比有较多优点，被广泛用于数控机床、电动机、农用车等农业机械的可旋转轴上，安装时的具体要求如下：
　　第一，安装前需将轴承的滚道、轴孔的油道清洗干净，需润滑的轴承应涂抹润滑油；
　　第二，不能将污物掉入轴承圈内，以免损伤滚动体及滚动面；
　　第三，按要求检查轴承内外圈的配合过盈量是否符合标准；
　　第四，安装应使用专用工具，并在配合面较紧的座圈上加压，加压力要均匀，以防轴承歪斜；
　　第五，当安装过盈较大的轴承时，不得猛烈敲击，应采用压力机或将轴承浸在80—100℃热柴油中预热进行装配；
　　第六，轴承安装后，应检查其端面与轴或座台肩支承面是否贴紧，转动是否灵活，有无卡滞现象，若不符合技术要求应修整。
　　三、轴承游隙与预紧
　　滚动轴承内圈与轴的配合采用的是基孔制；外圈与轴承孔的配合采用的是基轴制。按标准规定，轴承内径尺寸只有负偏差，这与通用公差标准的基准孔尺寸只有正偏差不同。轴承外径尺寸只有负偏差，但其大小也与通用公差标准不同。
　　确定滚动轴承配合种类时，一般应考虑的因素有：负荷大小方向和性质；转速的高低；旋转精度的高低，以及装卸是否方便等。就是将滚动轴承的一内圈或一外圈固定，另一套圈沿径向或轴向的最大活动量称滚动轴承的游隙。轴承游隙分径向和轴向两种，如图1所示。
　　沿径向最大活动量称径向游隙，沿轴向最大活动量称轴向游隙。
　　轴承所处状态不同，径向游隙有原始游隙、配合游隙和工作游隙三种。
　　对预紧力较小的滚动轴承的游隙一般用手拨和棒拨感觉方法调整，如图2所示。
　　A）手拨法 b）棒拨法
　　在安装滚动轴承时预先给予一定的载荷，以消除轴承的原始游隙和使内外圈滚道之间产生弹性变形，这种方法称为预紧。预紧的目的是为了提高轴的旋转精度和使用寿命，减少机器工作时轴的振动，如图3所示。
　　实现滚动轴承预紧的方法有径向预紧和轴向预紧两种，具体方法如下：
　　（１）径向预紧：径向预紧是利用圆锥孔内圈在轴上作轴向移动时，使轴承内圈胀大来达到预紧的目的。
　　（２）轴向预紧，轴向预紧，是使轴承内外圈作轴向相对移动。具体方法有：
　　用轴承内、外垫圈厚度差，实现预紧，如图4所示。
　　不是所有滚动轴承的内外圈都必须轴向固定，因为工作时，轴必然要热胀伸长，所以其中有一个轴承的外圈应该在轴向留有热胀余地。
　　在检查滚动轴承内圈径向圆跳动量时，轴承外圈固定不动，内圈端面上加以均匀的力P。用千分表并使内圈旋转一周以上，便可测量内圈内孔表面的径向圆跳动量及其方向。如图7所示。
　　在检查滚动轴承外圈径向圆跳动量时，轴承内圈固定不动，外圈端面上加以均匀的力P。用千分表并使外圈旋转一周以上，便可测量外圈外圆表面的径向圆跳动量及其方向，如图8所示。
　　轴承游隙的调整和轴承预紧的好坏直接影响着噪音的大小。
　　四、导致轴承噪音过高的常见原因
　　（一）润滑不良，如润滑不足或过分润滑，润滑油质量不符合要求、变质或有杂物；
　　（二）冷却不够，如管路堵塞，冷却器选用不合适，冷却效果差；
　　（三）轴承异常，如轴承损坏，轴承装配工艺差，轴承箱各部间隙调整不符合要求；
　　（四）振动大，如联轴器找正工艺差不符合要求，转子存在动、静不平衡，基础刚性差、地脚虚，旋转失速和喘振。
　　五、轴承噪音过高的解决方法
　　（一）加油量不恰当，润滑油脂过少或过多。应当按照工作的要求定期给轴承箱加油。轴承加油后有时也会出现噪音过高的情况，主要是因为加油过少。
　　（二）轴承所加油脂不符合要求或被污染。润滑油脂选用不合适，不易形成均匀的润滑油膜，无法减少轴承内部摩擦及磨损，润滑不足，轴承温度升高。当不同型号的油脂混合时，可能会发生化学反应，造成油脂变质、结块，削弱润滑效果。油脂受污染也会使轴承温度升高，加油脂过程中落入灰尘，造成油脂污染，导致轴承箱内部油脂劣化破坏轴承润滑，温度升高。因此应选用合适的油脂，检修中对轴承座及轴承进行清洗，加油管路进行检查疏通，不同型号的油脂不许混用，若更换其他型号的油脂时，应先将原来油脂清理干净；运行维护中定期加油脂，油脂应妥善保管做好防潮防尘措施。
　　（三）冷却不够。检查管路是否堵塞，进油温度及回水温度是否超标。当冷却器选用不合适，冷却效果差，无法满足使用要求时，应及时进行更换或并列安装新冷却器。
　　（四）确认不存在上述问题后再检查联轴器找正情况和轴承。联轴器的找正要符合工艺标准。检查丝杠与联轴器是否同心，通过工装来矫正联轴器。
　　六、轴承的检查主要有以下几点
　　（一）轴承的质量。解体轴承箱期间，首先，检查润滑油脂是否有变质、结块、杂质等不良情况，这是判断轴承损坏原因的重要依据。其次，检查轴承有无咬坏和磨损；检查轴承内外圈、滚动体、保持架其表面的光洁度，以及有无裂痕、锈蚀、脱皮、凹坑、过热变色等缺陷，测量轴承游隙是否超标；检查轴套有无磨损，坑点，脱皮。若有以上情况应更换新轴承。
　　（二）轴承的配合。轴承安装时轴承内径与轴、外径与外壳的配合非常重要，当配合过松时，配合面会产生相对滑动称作蠕变。蠕变一旦产生就对磨损配合面，损伤轴或外壳，而且磨损粉末会侵入轴承内部，造成发热、振动和破坏。过盈过大时，会导致外圈外径变小或内圈内径变大，减小轴承内部游隙。为选择适合用途的配合，要考虑轴承负荷的性质、大小、温度条件、内圈外圈的旋转状各种条件因素。
　　（三）轴承各部配合间隙的调整。轴承间隙过小时，由于油脂在间隙内剪力摩擦损失过大，也会引起轴承噪音过大，同时，间隙过小时，油量会减小，来不及带走摩擦产生的热量，会进一步提高轴承的温升。但是，间隙过大则会改变轴承的动力特性，引起转子运转不稳定。一般丝杠上的轴承压盖的间隙得到了根本改善，冷态及热态运行中轴承温度正常，且轴承座未出现渗漏油现象，保证了轴承良好的运行条件，减少了轴承的更换频率，节省了检修维护费用。
　　轴承温度高是辅机设备常见且危害较大的故障。检修维护质量对稳定运行至关重要，通过以往故障的具体分析吸取教训，采取预防控制措施。
　　七、结语
　　轴承噪音过高经过改进工艺，已大大减少。在今后运行维护和检修工作中，我们仍需加强细节控制，提高检修工艺水平，保证数控机床出厂后长期安全稳定运行，确保车间人员，特别是操作人员的身体健康。
　　
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