影响不锈钢深沟球轴承振动的因素
2019/5/15 23:05:36
影响不锈钢深沟球轴承振动的因素很多如：不锈钢轴承套圈沟道表面粗糙度、圆度、波纹度、套圈清洁度等，其中沟道波纹度对轴承振动影响最大，其次是圆度和表面粗糙度；而滚动体表面的几何精度对轴承振动影响也是很大。
1 在日常的生产过程中，影响成品质量最大的是振动，而影响振动的因素很多，有许多外在因素由于分厂无法对其进行检验和控制，如钢球质量、套圈波纹度无法测量等，现对影响振动的诸多因素进行逐一分析。
2 不锈钢轴承振动的形成
不锈钢轴承在工作状态下，内圈在随主轴转动的同时，钢球一方面随同保持架绕轴承公共轴线公转，一方面绕球心自转，外圈在轴向力的作用下静止不动。若内沟道在其与钢球接触点区域内有缺陷，每个钢球通过缺陷点时都会产生位移，同时导致轴承内一系列钢球都产生相应的位移，由此产生的振动传递给外圈，使外圈产生相应的振动。同样，若外圈沟道在其与钢球接触点区域内有缺陷，每个钢球通过时也产生位移，并形成振动。若钢球表面上有缺陷时，内外沟道与钢球缺陷接触时，同样产生振动。上述几种缺陷在轴承中总是存在，可大可小，并且有时不是单一缺陷，可能是几个缺陷随机组合。因此轴承运转时总是要产生振动，并且有时是几种振动的合成，由此形成的噪声也不同。
2.1理想状态下的振动波形
不锈钢轴承内外沟道及钢球表面无任何缺陷；润滑脂等外界客观条件良好；相对运动零件接触点间无滑动，只有钢球与内外沟道接触区域的弹性变形及钢球滚动时与油脂之间磨擦产生的频率很高、振幅很小的振动，用S0910―Ⅱ测振仪测振时，通过音箱可听见一种平稳、轻微柔和的“沙沙”噪声。示波器的波形为频率较高，波高整齐，波幅较小，类似于表面粗糙度的波形（见图1）。如产生嗡嗡声、锯齿声等各种刺耳的尖叫声，呈周期的或非周期的其他声音。用S0910―Ⅱ测振仪测振时，示波器所显示的波形（见图2）。
2.2构成噪声的几种生源
（1）滚动摩擦声。滚动体在沟道内滚动摩擦时产生声音，是轴承的基本声。
（2）滑动摩擦声。滚动体或套圈与保持架之间时断时续的滑动摩擦声。
（3）冲击振动声。工作表面有伤痕或者缺陷，在转动时引起碰击声。各种污物、尘埃混入滚动工作表面，产生摩擦和冲击声。
3 振动产生的原因
不锈钢深沟球轴承的沟道几何形状误差对轴承的旋转精度、振动噪声有很大的影响，无论机械设备加工精度有多高，轴承零件表面几何形状都不会是一个理想的形状，使轴承内套、外套、钢球表面上形成一些缺陷。如轴承各个滚动面上的圆度、波纹度、粗糙度、沟曲率不圆度等加工缺陷。由于这些或大或小，且不是单一的，而是几种随机组合的加工缺陷的存在，当不锈钢轴承旋转时，轴承就会产生振动和噪声。
3.1滚道圆度对轴承振动和噪声的影响
内、外沟道的圆度形状和大小对轴承的振动与噪音有着较大的影响。当内圈与保持架引导钢球旋转时，由于内、外圈沟道圆度误差的存在，滚动体钢球的运动的轨迹不是一个理想的圆形轨迹，而是依据于内、外滚道的形状作不规则的圆周运动，从而使不锈钢轴承产生振动与噪声。
外套滚道形状一般有椭圆形、花瓣形、鸭梨形、弯豆形、葫芦形等（见图3圆度图片）。内套滚道形状基本为椭圆形。
由于用测振仪测量轴承振动值时，被测轴承外圈端面通过加载装置的三只橡皮爪施加一定的轴向负荷。三只橡皮爪相对外圈中心互成120度布置。传感器的测头安装与轴承外径的上方处于两橡皮爪分开的中间（见图4）位置。当外圈转动调换测量位置时，外圈的缺陷位置相对橡皮爪的位置也随之变化，缺陷位置离橡皮爪的位置近时，由于外圈受到橡皮爪抑制，所以由缺陷引起的振动的影响就小，反之离橡皮爪的位置远时，橡皮对外圈的抑制减小，所以由缺陷引起的振动影响就大。另外从传感器拾到对振动信号的强弱来讲，当缺陷在b1位置时，每个钢球通过b1点球心位置都会发生相对变化，引起外圈产生径向位移，传感器正好在b1点上方的即可拾到振动信号。当缺陷点在b2、b3或b4点的位置时，每个钢球通过时同样会使外圈产生振动，但由于传感器相对外圈外径只能定点定向测振，而传感器拾到的振动信号的强弱，除受介质阻尼衰减的影响外，还受振源产生振动的方向振动传播方向的影响，b3处传感器拾到信号最弱b2、b4点其次。
3.2表面粗糙度对轴承振动和噪音的影响
零件加工表面上具有较小间距和微小峰谷，它对轴承的性能如：灵活性、噪声、振动、抗腐蚀能力有着直接的影响。因此表面粗糙度是评定轴承质量的重要指标之一。表面粗糙度也不是越精越细越好，表面粗糙度过于精细，制造成本增加，更重要的是不利于润滑油的贮存，反而使两工作表面间的摩擦系数加大，加剧摩擦磨损。当轴承加载运转，钢球与滚道两表面接触时，会排挤出其间的润滑油，使两表面直接接触，难以形成油膜，使轴承振动与噪声更加显著。故应选择一定的表面粗糙度数值，使摩擦磨损接近最小值，内圈沟道控制在Ra0.08um以内，外圈沟道控制在Ra0.125um以内。
3.3工作表面的伤痕引起的振动
零件工作表面存在卡碰伤或其他缺陷，引起冲击是造成振动和噪音的直接原因。特别是内圈沟道，由于沟道外露，在内径、内沟工序加工时产生的轻微卡、碰伤在精研工序时，有的能够研掉，严重的将无法去除，但是卡，碰伤的高点已经被研掉，手感和振动质量影响不太明显，但是精研、装前检查、游隙合套等转序搬运过程中人为所造成的卡碰伤将无法去除，特别是卡碰伤与沟道圆周方向形成一定角度时，手感、振动质量最差。各序在加工时特别注意轻拿轻放，序序摆活。特别在装配合套游隙分选时，内、外圈沟道分选仪器D913和D022压点是合金材料，与沟道接触时特别是外圈分选时需要旋转一周以上，压点与沟道接触后形成划痕，针对此问题，我把压点材料改进为尼龙材料，由于尼龙材料材质比套圈材质较软，分选旋转时沟道不宜产生划痕，经过试验证明效果非常明显，此改进已在分厂全面进行推广，现以6308轴承为例，对内圈沟道卡伤位置对手感、振动的影响进行分析比对，具体数据见表1（100套）。
从表1数据可以看出，内圈沟道不同部位卡伤对轴承手感、振动影响十分明显，在各序加工时需特别注意，轻拿轻放，序序摆活，避免在转序时出现卡碰伤。
4 通过以上对产生不锈钢轴承振动原因的因素进行逐一分析，可以看出，除分厂无法控制的因素外，只要对生产的各个环节进行严格控制，严格按工艺流程进行加工，不违反操作规程和工艺纪律，在制品序序摆放，不锈钢轴承手感和振动值可以在很大程度上提升。
