关于深沟球轴承异常声的检测与控制

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1、中国轴承论坛第三届研讨会论文关于深沟球轴承异常声的检测与控制华中科技大学陈於学杨曙年随着我国制造业水平的不断进步，以及20世纪80年代初期我国开始对球轴承振动和噪声进行全面定量控制，目前国产球轴承动态性能水平与国际先进水平越来越接近，并且开始由低振动值向低噪声值。进而向没有异常声的静音轴承方向发展【l-4】。在球轴承振动值不断下降的过程中，20世纪90年代中期，国产球轴承的异常声问题又突现出来。实际测量表明【1-2J，部分国产低噪声深沟球轴承振动和噪声的声压级与国外低噪声轴承的水平相当，但国外轴承样品声压级均匀一致性

2、较好，而国产轴承样品的散差大，均匀一致性差；国外样品有异常声的比例低，20世纪90年代中期国内样品异常声所占的比例高达50％[2】。所以，国内球轴承存在异常声的问题成为制约我国低噪声球轴承发展的新问题。关于深沟球轴承异常声，不仅轴承用户关注，更引起轴承行业的高度重视【4】。《轴承》杂志于1999年起针对异常声专门陆续发表有关论文，进行专题讨论。其实，轴承的异常声既是一个新问题又是一个老问题。说它是新问题，是因为它是近来轴承由低振动值向静音方向发展，轴承质量不断提高过程中暴露出的问题。说它是老问题，是因为在追求低振动的

3、初期没有对轴承的声响质量提出更高的要求，但轴承的异常声是客观存在的，一旦轴承的振动值稳定地降低到一定的水平后，异常声就突现出来了【5J。当异常声作为一个新的质量问题提出时，在轴承行业引起了很大的反响。世界轴承技术发达国家在20世纪60．70年代完成了球轴承的低振动向低噪声的进步L6-7J，l

4、沟球轴承“异音”检测仪，产品的无异常声合格率达90％IS]。轴承异常声概念的提出反映了我国轴承振动质量的进步，对轴承异常声的研究必将为我国轴承由低振动向低噪声，进而向静音轴承的发展起巨大地推动作用。一、轴承的异常声及异常声轴承的统计特征1．轴承的异常声轴承运转时所产生的霍1向、轴向和弯曲振动辐射到空间，引起空气振动，就形成了噪声。即使轴承滚动表面洁净度和所用润滑油(脂)十分理想，但由于滚动体的运动和滚动体与滚道接触区域的弹性变形。使轴承运转时仍会发出一种连续、轻微、柔和的声音，这种声音称为轴承的基础噪声。这种基础噪声

5、是轴承固有的，不能消除。叠加在轴承基础噪声之中的其他各种异常的声音，称为异常声[4-5·9。引。轴承的异常声是轴承噪声中人们听觉感到不舒服、刺耳或造成人们难以接受的噪声【¨一蚓。异常声又称为异音和杂音【3】3。许多研究者【4·拴t17-18】对从振动仪扬声器听到的异常声进行了分析，发现有表l所示的主要异常声，并寻找出了形成这些异常声的原因。·184·中国轴承论坛第三届研讨会论文表l典型异常声及其形成原因序号典型异常声形成原因l。轰鸣”声1．保持架变形；2．装机配合不当；3．轴承共振2“吱吱”锯齿声1．钢球缺陷2．沟道

6、伤痕：3．杂质3。咔啦”、。漆漆”声1．轴承中有杂质颗粒4“嗡嗡”声1．沟道圆度和沟形不好；2．波纹度大5“交流”声1．滚道振纹；2．粗糙度大6。咕噜”声I．内径与心轴间隙过大；2．内径有脏物7。呱哒马蹄”声1．保持架的窜动量大8“咯吱”声1．保持架的窜动量小9。叽一”、“逼一”声1．滚动表面缺陷10。叽叽嘎嘎”声1．钢球辗压润滑脂ll“啸叫”声1．钢球与保持架兜孔间滑动摩擦2．异常声轴承的统计特性正常轴承的振动加速度信号是服从高斯分布的零均值随机信号，其有效值(m俗，即均方根值)能描述轴承振动的“烈”度，用以鉴别产

7、品质量水平【19】。异常声轴承的振动加速度信号偏离高斯分布【19,20]，其均值也为零，含有非周期性或周期性的峰值较大的阻尼振铃衰减脉冲振荡波形【21J。因此，单独采用振动的有效值不能反映轴承的异常声，必须选择与振动峰值有关的参数和有效值共同反映轴承的异常振动水平。在时域内，最简单的分析是测量振动的有效值、峰值和峰值因数(即加速度峰值和RMS值之比值)汹】。因为缺陷轴承引起的振动偏离高斯分布且含有脉冲衰减振荡波形，因此其振动的有效值和峰值大，特别是峰值因数显著地大于314．20-21,3t】。振动的峭度值也可评价轴承

8、的缺陷，正常轴承的振动符合高斯分布，所以峭度值接近3。当峭度值远大于3时表明该轴承接近失效，而不要以前的记录。但是采用峭度值有一个缺点，就是当损坏很严重时峭度值又减少到未损坏轴承的水平(即3)[20-21J。二、异常声产生机理许多研究工作者试图解释球轴承异常声产生的机理。并用数学模型描述异常声。文献[24]采用时一频谱图作为异常声的数学模型。模