轴承振动与噪声的综合控制

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,轴承振动与噪声的综合控制,浙江 新昌 2004.11,（抛砖引玉，仅供参考）,HAUST,1,主要内容,序言,轴承零件的质量要求,轴承装配,轴承润滑,轴承测量,注意事项,圆锥滚子轴承问题,2,1 序言,基本概念,低振动轴承？ 低噪声轴承？国外情况,（日本等）,异常声,定义？,影响振动值的主要因素,综合质量反映！,某一个因素的改善可以彻底解决轴承振动问题？,影响异常声的主要因素,误差构成（误差三要素：幅值，,频率,，方向）,表面质量构成,（加工质量越高越好？）,3,2 轴承零件的质量要求,钢球问题,钢球制造业发展迅速，,G10,、,G5,等级储备,100%,以上。主要问题在于表面和清洁度。,Dw,6mm,的小球,Rz,（,0.0150.025m,）。,表面黑皮、褶皱、伤痕（,细条，网状，竹叶状，太阳状放射斑,，,500,干涉显微镜）。,严重影响轴承音质,，要向钢球厂提出供货要求！,要使用强化钢球。,4,2 轴承零件的质量要求,套圈问题,和钢球质量相比，套圈质量对噪声的影响明显突出。,套圈问题包括：结构设计，制造质量。,制造质量包括：加工精度，表面质量。,表面质量包括：粗糙度，烧伤，创伤等表面缺陷。,5,2 轴承零件的质量要求,套圈结构设计,外圈沟曲率半径,Re0.535Dw,？,研究表明,Re,和,Z,关系如图所示。,6,2 轴承零件的质量要求,内圈沟曲率半径,Ri0.515Dw ?,研究表明Re和Z的关系如图所示。,7,2 轴承零件的质量要求,外圈挡边直径对噪声的影响,8,2 轴承零件的质量要求,沟道直径,对于给定的轴承外部尺寸，沟道直径过大或过小都使轴承噪声增大，,存在一个最佳沟道直径，使轴承噪声为最小。,轴承噪声,沟道直径,9,2 轴承零件的质量要求,游隙变化,10,2 轴承零件的质量要求,b. 套圈的制造问题,双端面（基准面）磨削与研磨,平行度：,1,m,，,尺寸公差：,10,m,。,注：有利于无基准磨削,后续磨削和超精加工沟道时，两个端面均可以做定位基准。,该要求使沟道质量好（,无砂轮花,等）。,11,2 轴承零件的质量要求,外径和内外径做定位表面时的要求,2-15 滤波圆度误差：,0.32m,15500 滤波圆度误差：,0.070.5m,注：在沟道磨削之前，定位表面要进行精研加工。,12,2 轴承零件的质量要求,沟道超精参数选择,油石具有切削和光整的双重能力。,切削角的概念,油石最大速度,工件线速度,max,13,2 轴承零件的质量要求,如何改善油石的切削能力？,压力、振动频率、摆角。,工件转速。,煤油的含量。,背景：大切削角，,2040,，粗超精加工。,14,2 轴承零件的质量要求,如何改善油石的光整能力？,压力、振动频率、摆角。,工件转速。,机油的含量。,背景：小切削角，,510,，精超精加工。,丝纹的形成,在超精结束前的,24,s,，,尽量减小振动频率。,15,2 轴承零件的质量要求,沟道宏观误差问题（单位：mm）,沟位置尺寸ae和ai公差：,0.01 0.03,沟曲率半径公差：,0.01 0.03,沟道直径公差：,0.006 0.01 0.015,沟道直径的严重分散，意味着结构尺寸的变更，可以改变钢球的理想运动，改变钢球和保持架的相对位置，导致音质不稳定。,16,2 轴承零件的质量要求,沟道粗糙度和波纹度问题（m）,Ra,0.025,;,Ry,0.25,; Rz,0.15,。,（对应拉丝工艺、成品轴承润滑等）,疏波波纹度,0.2,; 密波波纹度,200,措施,煤油含量。工件转速、油石压力。,磨削粗糙度、残磁。,尽量不使用白刚玉油石。,21,2 轴承零件的质量要求,拉丝问题,断丝和短丝：油石太软，工件转动不稳定，油石夹持松动。,纹路粗细不均匀：油石磨粒粒度不均匀。,22,2 轴承零件的质量要求,丝子,线状浅划痕11.5m深。,油石或清洗液有杂质，油石磨粒不均匀、有硬粒。,溜子,浅暗色条纹。,油石堵塞，由磨粒和铁屑划伤。应选软油石，应增加煤油含量。,亮带,发亮带状。,油石表面有粘结物。应增加煤油含量。,23,2 轴承零件的质量要求,蝌蚪,蝌蚪状伤痕。,油石硬磨粒脱落后压入。应减小压力，重选油石。,拖尾,尾巴状划痕。,油石松动、超精结束时油石退回速度太慢造成。,油石印,圆周表面的有规律白色痕迹。,油石松动，工件转动不稳定，磨削振纹太深（油石切削能力太弱）。,24,2 轴承零件的质量要求,加工质量与影响因素类型,实验研究表明，对现行设计标准来说，影响轴承噪声的因素排序：,结构尺寸最大，宏观误差次之，微观误差最小。,内圈和外圈居相同地位，钢球次之。,内圈和外圈加工质量要匹配好,。,25,2 轴承零件的质量要求,实验研究,案例,考虑三种因素，影响轴承噪声因素排序：,沟曲率半径,（结构尺寸）最大；,沟形误差,（宏观误差）次之；,沟道表面粗糙度,Ra,（,微观误差）最小。,原因分析：噪声设计和疲劳寿命设计不同。现行设计标准不是噪声设计，使然。,26,2 轴承零件的质量要求,结构设计与加工质量,必须注意，目前，并非加工质量越高越好，满足一定的质量即可。结构设计的合理性是最重要的。,在正常润滑条件下，由结构本身问题产生的噪声是基本噪声，制造质量问题使噪声分散范围增大,。,27,2 轴承零件的质量要求,一个无任何制造误差的轴承也会产生噪声和异常声音，这和轴承的结构设计密切相关。一个重要原因是共振、阻尼振动、摩擦、碰撞等。,当制造和润滑条件不变时，若噪声不稳定，则很有可能是结构设计不合理，例如，轴承刚度没有压倒一切。,28,3 轴承装配,装配车间环境,温度（25左右），相对湿度（50%左右），清洁无灰尘。,分选与合套由仪器自动完成，自动装配， 以避免人为因素的干扰。,合理设计注脂头，注脂于沟道而非过梁。,高速均匀油脂。,29,3 轴承装配,最佳游隙。,例如（仅供参考）：,6203轴承，一般合套游隙 518m，用 于电机时411 m，加载游隙 914m。,30,4 轴承润滑,注意油脂性质,稠度，滴点，基础油粘度。,油脂性质要和沟道质量相匹配,例如，沟道粗糙度不是越小越好。拉丝工艺要满足 Ry 要求。,轴承设计与制造越精良，基础油粘度可以越低，反之越高。,润滑脂因厂而宜。,31,4 轴承润滑,国外进口润滑脂与国内润滑脂,有,优劣区别吗？,发达国家与落后国家轴承品质不同，油品质也不同。,专供中国市场！,犹如：国产DVD可以适应国产盗版影碟，而进口DVD仅和正版影碟相适应。,32,4 轴承润滑,弹性流体动压润滑状态工作,无量纲润滑膜参数=h0/R0,h0为最小润滑膜厚度， R0为摩擦副综合粗糙度值。,接近流体润滑： 1.5 3,几乎为流体润滑： 3 4,33,4 轴承润滑,纳米技术的应用,纳米材料的基本概念,磨粒尺寸,1100,nm,。,高扩散性，易烧结性，低熔点，,硬度大。,滚珠轴承作用（硬卵石般）。,薄膜润滑作用。,34,4 轴承润滑,纳米粒子添加剂润滑材料,油酸修饰,TiO2,纳米粒子添加剂，可以有效地提高,GCr15,轴承钢的抗磨损能力。,添加适量的经修饰的,550,nm,的,TiO2,纳米粒子，可以修复表面缺陷，改善轴承振动和音质。,在重载轴承滚动表面进行,Al2O3,纳米固体干膜处理后，显著降低汽车轴承磨损。,35,4 轴承润滑,纳米粒子添加剂超精液,在超精加工过程中，轴承零件滚动表面会形成纳米材料薄膜。,常用的纳米材料粒子,MoS2,，,WS2,，,TiO2,，,Al2O3,，,PbS,常用二烷基二硫代磷酸，二乙基已酸，油酸等做修饰剂,36,4 润滑问题,纳米材料薄膜的作用,填补与修复表面的一些缺陷。,减小摩擦因（系）数，减小摩擦力矩，减小摩擦与磨损。,改善高频音质。,降低振动和噪声。,提高疲劳寿命。,37,5 轴承测量,推荐三波段测量,50300Hz, 3001800Hz, 180010000Hz,人耳听阈范围,2020000Hz,影响因素一一对应？,圆度低频段，波纹度中频段，粗糙度高频段,？,38,5 轴承测量,误差三要素,幅值,（大小），,频率,（状态构成），相位（方向）。,对目前轴承的制造质量而言，幅值已经很小，而,频率成为影响噪声和音质的主要因素之一。,（牛和驴的叫声不同）,一个新概念：,谐波。,39,5 轴承测量,谐波,圆度、波纹度和粗糙度表示误差的大小，不能表示误差的构成状态。,谐波是误差三要素的充分和统一体现。,谐波幅值,Fi,描述误差大小，谐波次数,i,描述误差频率，谐波也有相位i。,目前，,谐波概念已经出现在工艺文件中。,40,5 轴承测量,谐波应用案例（,608,外圈）,序号,工序名称,要求（m）,1,精磨外径,低次谐波0.1,2,精研外径,低次谐波0.05,3,精磨沟道,低次谐波0.1,4,超精沟道,低次谐波0.05,低次谐波：215（10）次谐波,41,5 轴承测量,关于异常声,（特别提醒：,仅供参考,）,定义,定义,？,感觉不舒服？叠加于固有声和基础声之上？,无定义则无标准，无标准则无指标。,测量指标？,峰值，峰值因数，峭度，脉冲因子，波形因子等,？,来自故障诊断理论！新轴承有故障,？,很多实验研究证明：,耳听为实，眼见为虚！,42,6 注意事项,异曲同工与细微差别,不同的工艺可以生产出相似的产品，同样的工艺可以生产出不尽相同的产品，这是因为有很多问题的复杂性往往是无法预料和理解的。有时候，具体操作中的,细微差别,可能是最重要的原因。,许多问题的关键往往不在于技术本身，而在于人。,43,6 注意事项,案例,1,轴承中含有硫物质。,原因,1,）高速磨削时，磨削热高，渗硫砂轮中的硫和金属发生反应，生成化学反应膜，该膜会脱落。,原因,2,）该膜在超精时未被彻底去除掉。,背景：,某些含有硫、磷等活性元素的添加剂可能会对摩擦副产生腐蚀。,超精研时，一定要切除,10,m,厚的金属层。,44,6 注意事项,案例,2,轴承中含有铜物质。,原因：轴承装配时，用铜金属棒拨钢球，使球均匀分布。铜金属微粒粘附在钢球和沟道表面，没有清洗干净。,背景：铜金属微粒混入润滑脂中，使轴承产生异常声响。,45,6 注意事项,勤三上,古人云，凡事勤三上，即,马上、厕上、床上,。下功夫，勤思考，善于学习，事半功倍。,案例,1,磨削后沟道为何沟形误差很大？,砂轮磨损不均匀？,砂轮质量有问题？,修整器有问题？修整器位置，受力，钢带打滑。,46,6 注意事项,案例,2,超精后沟道为何沟形误差大？,磨削误差的传递，包角太大，油石夹持问题。,案例,3,沟道为何超不动？,钢太硬？热处理问题？,油石太软？,太硬？,磨削粗糙度太小？,油石切削能力太弱？,47,6 注意事项,知己知彼，百战不殆,当用户反映轴承有问题时，要检查自己设计、制造和检测轴承的情况，也要了解用户使用轴承情况。,案例,密封轴承为何漏,油,（,脂,）？,原因,1,）,润滑脂滴点低。,原因,2,）,轴承实际工作温度高于正常温度。,原因,3,）热处理使套圈变形或膨胀变大。,48,6 注意事项,技术共享,在我国轴承行业，一般没有可以保得住的技术秘密，除非你闭门谢客、孤芳自赏。天上有天，人上有人，最好是敞开胸怀，技术共享，相互促进。,49,6 注意事项,市场竞争,市场竞争，惨不忍睹，人在江湖，身不由己,技术可以共享，但市场必须竞争。,50,7 圆锥滚子轴承问题,滚子轴承的结构设计,滚子个数的增加。,大油沟的设计（要考虑滚子）。,无大油沟结构。,滚道和挡边的凸度设计对回转中心的影响。,51,7 圆锥滚子轴承问题,滚子轴承的宏观误差,实验研究表明，在目前制造水平下，影响振动和噪声的宏观误差主要有：内滚道尺寸误差，Ke，Sd，内圈沟道圆度误差，,内圈波纹度等。,52,7 圆锥滚子轴承问题,滚子轴承的微观误差,目前有影响的微观误差主要是内圈沟道粗糙度Ra。,滚道是否需要拉丝？（尚未进入该境界）,挡边是否需要超精加工？,（研究表明，目前的挡边Ra对振动和噪声影响不大，可以保持现状）,53,7 圆锥滚子轴承问题,滚子轴承的凸度问题,三凸出形象：挡边凸、滚道凸、滚子凸？对振动和噪声的影响？对回转精度的影响？建议二凸？有待于进一步研究,基本内容已经讲完。下面请看广告,54,河南科技大学技术服务项目,技术咨询与技术服务,设计，工艺，测试，计算机软件等。,特色项目,标准和非标准轴承参数化优化设计软件,低噪声轴承工艺规程设计,理论与技术培训,在学校全脱产一年学习，在企业半脱产短期学习，函授。,广告,55,河南科技大学轴承专业教材,1. 滚动轴承制造工艺学,2. 滚动轴承测试技术,3. 滚动轴承装备,4. 滚动轴承设计原理,5. 滚动轴承噪声理论与实践,6. 无心磨削的理论与实践,7. 滚动轴承磨削表面谐波控制原理及应用,广告,56,联系方式,邮编 471003,河南省洛阳市河南科技大学 63 号信箱,夏新涛,电话：,手机：,Email:,广告,57,谢谢！,殷切希望与轴承企业协作共进，推动我国轴承工业的进步！,最后,58,