浅析影响球轴承振动的因素

2013-10-11吴志平杨晓伟

哈尔滨轴承 2013年2期

关键词：度值圆度套圈

吴志平，杨晓伟，张秋

（哈尔滨哈轴精密轴承制造有限公司，黑龙江哈尔滨 150036）

1 前言

精密角接触球轴承主要应用于精密机床主轴，随着精密机床行业的迅猛发展，对其配件产品精密轴承的振动与噪音质量性能要求越来越高，期望获得高转速、长寿命且运转平稳、悦耳的静音轴承。

2 影响球轴承振动的因素

轴承在运转过程中，除了轴承固有振动（即滚道与滚动体间弹性接触构成的弹性振动）外，球轴承的设计参数、轴承套圈的加工精度以及轴承在使用过程中的安装参数、工作条件等都是影响球轴承振动的因素。

2.1 球轴承内、外沟道的加工精度误差对振动的影响

轴承套圈内、外沟道精加工即便采用最精密的加工技术也会存在圆度、波纹度、表面粗糙度等微观几何形状误差，若上述微观几何形状误差较大，当轴承运转时，由于弹性支承的作用便形成一定频率的振动与噪音。其频率与转速有关，这是它与其他噪音的不同之处。转速一定时，它具有一定的振动频率且有时相当刺耳，当转速加快或减慢时噪声更为敏感且频率随转速增高或降低而改变。通过不断的试验研究发现，轴承内、外沟道的圆度、波纹度对轴承振动的影响尤为严重。

2.2 内圈沟道圆度、波纹度对振动值的影响

以7005CTA轴承振动试验为例，在内、外圈沟摆、壁厚等其它技术条件均合格的前提下，外圈沟道圆度控制在0.6μm以内，波纹度控制在0.4μm以内，内圈沟道波纹度控制在0.3μm以内，内圈沟道圆度对轴承振动的影响如图1 所示。内圈沟道圆度控制在0.5μm以内，内圈沟道波纹度对轴承振动的影响如图2 所示。

从图1可以看出，内圈沟道圆度控制在0.5μm以内时，振动值全部满足Z2组技术要求，当圆度值大于0.5μm时，随着圆度值的增大，振动值明显增大。

从图2 可以看出，内圈沟道波纹度控制在0.3μm以内时，振动值全部满足Z2组技术要求，当波纹度值大于0.3μm时，随着波纹度值的增大，振动值明显增大。

图1 内圈沟道圆度对振动值的影响

图2 内圈沟道波纹度对振动值的影响

图3 外圈沟道圆度对振动

图4 外圈沟道波纹度对振动值的影响

2.3 轴承外圈沟道圆度、波纹度对振动值的影响

同样以7005CTA轴承为例，在内、外圈沟摆、壁厚等其它技术条件均合格的前提下，内圈沟道圆度控制在0.5μm以内，波纹度控制在0.3μm以内，外圈沟道波纹度控制在0.4μm以内，外圈沟道圆度对轴承振动的影响如图3所示。外圈沟道圆度控制在0.6μm以内，外圈沟道波纹度对轴承振动的影响如图4 所示。

从图3 可以看出，外圈沟道圆度控制在0.6μm以内时，振动值全部满足Z2组技术要求，当圆度值大于0.6μm时，随着圆度值的增大，振动值明显增大。

从图4 可以看出，外圈沟道波纹度控制在0.4μm以内时，振动值全部满足Z2组技术要求，当波纹度值大于0.4μm时，随着波纹度值的增大，振动值明显增大。

3 润滑脂（油）对轴承振动的影响

润滑对滚动轴承非常重要，它直接影响轴承的寿命、振动及噪音的大小。合适的润滑脂，可以适当降低轴承运转中的噪声（3～4dB）。填加的润滑脂应清洁，不允许在脂中沾有铁屑、灰尘和其它任何杂质；要使润滑脂加入沟道的中心；润滑脂的用量应符合有关轴承标准；盛放润滑脂的容器要加盖，随用随开，不用时盖好。

4 降低内、外沟道圆度及波纹度的措施

为了更好地降低轴承的振动及噪音，在套圈的磨加工过程中应严格控制内、外沟道的圆度及波纹度。

4.1 合理选择磨削参数

磨削过程中如砂轮架进刀速度过快，致使磨削抗力的增加，磨削力过大，磨削时工件轴或砂轮轴的振动就会增大，导致圆度值及波纹度值也增大。因此，必须合理选择磨削用量。

磨削外圈沟道时以外径为定位支承，应合理调整支承偏心量，如果偏心量调整不当，轴承套圈在磨削过程中会出现跳动，产生高频与低频的等幅波纹，致使波纹度值增大。

4.2 砂轮安装的调整

在安装砂轮时，应注意使砂轮法兰盘和锥孔垂直，使锥孔和主轴锥面接触良好，避免高速磨削时，由于砂轮不平衡产生的高频振荡致使波纹度值增大。在停止磨削、关闭冷却液后，应继续让砂轮空转5～7min，靠离心力去掉砂轮上残余冷却液，避免机床停止一定时间后，残余的冷却液都凝固在砂轮的下部，再重新开动机床时砂轮就不平衡了，造成磨削振纹。

砂轮材质的选择。当砂轮内部结合强度不一样时，在磨削过程中，引起磨粒脱落的快慢速度不一样，砂轮结合强度大的部分，磨粒不易脱落，产生局部钝化。砂轮本身自然形成波纹状态，在磨削过程中引起振动，导致沟道的圆度值及波纹度值增大。