摘　要（yào）：軸承噪聲是近年來電機工作者們共同關注的話題，文章分析了影響軸承（chéng）噪聲的主要原因，簡要介紹了問題的預防及解決（jué）措施。電機的噪聲由機械噪聲、電磁噪聲和通風噪聲三部分組成，其中（zhōng）機械噪聲的主要來源（yuán）之一是軸承噪聲，因（yīn）此，控製電機的軸承噪聲可以有效降低電機的整體噪聲。軸承是電機的主要故障（zhàng）點之一。當電機軸承出（chū）現故障時會體現在軸承的振動、噪聲與發熱上，而三者之間又互（hù）相關聯，互相影響，因此，解決電機的軸承噪聲（shēng）可以降低電（diàn）機（jī）的軸承故障，提高電（diàn）機的整體質量水平。
　　關鍵詞：電機；滾動軸承；噪聲
　　0　引言
　　隨著人類（lèi）社（shè）會（huì）對環保意識的不斷增強，噪（zào）聲汙染已經越來越多（duō）的被人們所重視。電機作為工業設備的主要驅（qū）動力，也是產生工（gōng）業噪聲的（de）主要來源，因此電機的低噪聲化對降低噪聲汙染具有重要意義。我（wǒ）國對電機噪聲限值的控製標準GB10069.3《旋轉（zhuǎn）電機噪聲測定方法及限值第3部分：噪聲限值》在2008年進（jìn）版時，對部分中小型電機的噪聲限值降低幅度很大，由此可見，我國對電機噪聲的重視程度。電（diàn）機的噪聲包括（kuò）電磁噪聲、通風噪聲和機械噪聲（shēng），而機械噪聲的主（zhǔ）要來源之一就（jiù）是電機的軸承噪（zào）聲（shēng），因此如何控製電機的軸承噪聲（shēng），對降低電機的整體噪聲將（jiāng）尤為重要。
　　根據（jù）摩擦方式的不同，軸承可分為滾動軸（zhóu）承和滑動軸承兩大類，這兩類軸（zhóu）承在（zài）電機上（shàng）的應（yīng）用都（dōu）很廣泛。在電機結構（gòu）上，軸承是連接電機定（dìng）子與轉子，限定定轉子相對位置（zhì），並保（bǎo）證（zhèng）電機準確運行的承載部件。由於滾動（dòng）軸承具有使用維護（hù）方便，運轉（zhuǎn）精度高，起動性能好，可使電機軸向結構緊湊以及成本低等諸多（duō）優（yōu）點，在中小型電機上被廣泛應用。本文主要論述電機上滾動軸承（以下簡（jiǎn）稱軸承）的振（zhèn）動與噪聲。
　　軸承是電機（jī）的關鍵部件（jiàn），同時也（yě）是電機的主要故障點之一，統計表明，采用滾（gǔn）動軸承（chéng）作（zuò）為支（zhī）撐部件的電機（jī）有近30%的故障直接或間接的與（yǔ）軸承（chéng）有關，這些故障的Z終結果導致軸（zhóu）承失效（xiào），電機停止運轉，造成經濟損（sǔn）失。電（diàn）機上滾動軸承的故障會體現在軸承的（de）振動上，進而產生軸承噪聲、軸承（chéng）發熱等現象，但是（shì）在軸承故障初期，軸承的振（zhèn）動、噪聲、發熱等現象並不明顯，隻（zhī）有某些小（xiǎo）的變化，不容易（yì）被察覺，往往被人們所忽視，而當這些現象一旦表現明顯時，軸承的失（shī）效已經發生，此時如不立即采取（qǔ）措施，將會帶來（lái）不可預知（zhī）的嚴重後果。
　　1　滾動軸承的（de）噪聲源
　　振動是產生噪聲（shēng）的根源，軸承的（de）噪聲與振動密不可分，為了保證軸（zhóu）承工作時低振動、低噪聲，必須從軸承質量以（yǐ）及電機的軸承結構設計、軸承支撐件加（jiā）工工藝、軸承的維護等各方麵（miàn）全麵考慮。影響軸承振動（dòng）與噪聲主（zhǔ）要有下列因素：
　　1）軸承各元（yuán）件的精度（dù），即軸承的（de）質量；2）軸承中存在灰塵或雜物；3）軸承的潤（rùn）滑狀態；4）軸承的工作遊隙；5）電機轉速及支撐件的固有頻率；6）軸（zhóu）承支（zhī）撐件的結構型式；7）負載和運行（háng）溫度；8）電機的軸電流。
　　2　產生軸承振動與噪聲的因素及（jí）解決措施
　　2.1 軸承類型尺（chǐ）寸的選擇
　　軸承的直徑越小，由其所引起的振動與噪聲越小。研究表明，振動程度隨著軸承直徑的（de）增加而（ér）增大，直徑（jìng）每增加5mm，振動約增大（1～2）dB，並且軸承噪聲隨著滾動體直徑的增加而增大（dà），球軸承產生的噪聲要低於滾子軸承。
　　軸承保持架的結構和材料也是影響軸承噪聲的主要因素，一般非金屬保持架產生的噪聲低於金（jīn）屬保持架（jià）。選擇軸承保持架的材料時要（yào）綜（zōng）合考慮軸承運行溫度、潤（rùn）滑脂類型以及電機旋轉速度等多種因素的影響，由尼龍、玻璃（lí）纖維、樹脂等（děng）材料製成的非金屬（shǔ）保持架對這些因素會比較敏感，選擇時應慎重。隨著軸（zhóu）承結構和材料科學的不（bú）斷發展進步，保持架（jià）的結構和材料也在不斷（duàn）地更新，近年來（lái）低振動噪聲（shēng）軸（zhóu）承保持架不斷研製成功，使軸承保持架對軸承振動（dòng）噪聲的影響正在隨著科學技術的發（fā）展逐漸降低^[3]。
　　綜上所述，在電機設計（jì）時，應以小（xiǎo）直徑、輕係列、低噪聲（shēng）保持架的球軸承作為優選方案。
　　2.2 配合的選（xuǎn）擇
　　軸承與軸（zhóu）承室及與（yǔ）軸的配合（hé）的選擇要保證軸承內圈與軸（zhóu）承外圈的固定，即電機運轉時軸承內（nèi）圈與軸、軸承外圈與軸承室之間不能（néng）發生滑（huá）動，又要保證軸承的工作遊隙合適。
　　軸承的工作遊（yóu）隙是軸承在（zài）工作時（shí）的徑向遊隙，取決於（yú）軸承內圈在（zài）軸上和軸承外圈在軸承室中的配（pèi）合緊度（dù）以及電機運行狀態下內圈和外（wài）圈（quān）所產生（shēng）的溫差。通（tōng）常內轉子電機軸承內圈和軸（zhóu）之間的配合（hé）比軸承外圈和（hé）軸承室之間的（de）配合要緊（jǐn），軸（zhóu）承安裝後軸承內圈膨脹，外圈收縮，從而使軸承的原始遊隙變小；又由於電機工作時軸承（chéng）溫度升（shēng）高，一般內圈溫度要高於（yú）外圈溫度，使（shǐ）軸承（chéng）內（nèi）圈與外圈產生（shēng）溫度差，軸承（chéng）內圈熱膨（péng）脹量高於外圈，進一步減小了軸承的遊隙。由此可（kě）見，軸承的配合與其工作（zuò）遊隙關（guān）係密切，因此，選擇軸承配合時要綜合考慮軸承套圈的固定（dìng）以及軸承的工（gōng）作遊隙兩個問題。過大的徑向工作遊隙會導致軸承運行過程中的（de）負荷區域過小，影響軸承的（de）壽命（mìng），並產生較大的振動與噪聲（shēng）；理論上軸承的（de）工作遊隙越小，滾動體在無（wú）載荷區的引導就越好，軸承在運行中的噪聲就越小，但是過小的工作遊隙會（huì）使軸承抱死。
　　軸承外圈與軸承室間的配合型式會影響振動（dòng）與噪聲的傳播。從聲學的傳播角（jiǎo）度考慮，配合鬆一些較好，這（zhè）樣，配合麵處的間隙對軸承外圈的振動將會產生阻尼作用，但如果配合過鬆會引起響聲，並且會導致外圈在軸承室內滑動。軸承裝配時外圈的徑向（xiàng）間隙一般宜限製在（3～9）μm的範圍內^[1，2]，但這一數據（jù）Z好根（gēn）據實踐經驗選取。
　　2.3 軸承預負荷
　　無論是球軸承（chéng）還（hái）是滾子軸承，工作時軸承（chéng）所受負荷必須大於軸承的Z小工作負荷才能（néng）使軸承的滾動體（tǐ）在滾道內實現純滾動，否則，滾動體將采用滾動與滑動相結合的方式在滾道內運行（háng），這種滑（huá）動現象將會破壞滾動體與滾道之間（jiān）的潤滑膜，使滾動體與滾道之間發生摩擦，嚴重時將（jiāng）會出現磨（mó）損現象，這種現象一方麵會由於摩擦生熱使軸承溫度升（shēng）高，另一方麵由於摩擦（cā）會使滾動體振動，產（chǎn）生噪聲。
　　對於球（qiú）軸承來說，一般采用（yòng）在軸承軸（zhóu）向上設置彈簧，對軸承施加軸向預壓力的方法來消除球軸承中的內（nèi）部間隙（xì），以消除由（yóu）於鬆（sōng）散的滾動體在滾（gǔn）道內運動不受約束的現象。而對（duì）於隻能承受徑向力的圓柱滾子軸承來說，一般電機轉子重力都要大於其所需要的Z小預負荷，所以，不需另（lìng）加結構來配置。
　　2.4 對（duì）同軸度的要求
　　電（diàn）機兩端軸承的同軸度是影（yǐng）響電機軸承（chéng）振動並產生噪聲的重要因素（sù）。選（xuǎn）擇軸承配置型（xíng）式時，Z好使軸承（chéng）配置具有（yǒu）自（zì）動調心功能，這樣可減小整個結構的不對中量。對於不具有自動調心功能的配置，應采取提高加工精度，增加軸的剛性等措施，使（shǐ）軸的角度（dù）不對中保持在Z小值內。
　　對於采用幾個軸承並列安裝組合起來使用的軸承結構（gòu），因其限製了軸線角度（dù）變化的靈活性，對軸係的同軸（zhóu）度特別敏感，結構設計時必須注意（yì），這（zhè）種結構不但影響軸承的噪聲，而且會影響（xiǎng）到軸承的受（shòu）力情況，進而（ér）影（yǐng）響到軸承的壽（shòu）命。采用這種結構時，可通過具有自動調心功能的球形軸承座來解（jiě）決（jué）調（diào）心問題，但是，這種（zhǒng）球形軸承座（zuò）加工較複雜。圖1為（wéi）“雙列”組合的（de）圓柱滾子軸承和“三（sān）列”組合的角接觸球（qiú）軸承的可調心球形軸承座結構示意圖。
　　2.5 對與軸承套圈配合（hé）部位的加工要求 　　與軸承套圈配合的部位是指軸上與軸承內圈配合的軸承（chéng）台的外徑（jìng）以及軸承座上（shàng）與軸承外圈（quān）配合的軸承室的內徑。這兩個部位的尺寸公（gōng）差、表麵粗糙度及（jí）形（xíng）位公差要嚴格控製。如果這些部位加工不好，它的誤差（chà）會（huì）傳遞給軸承套圈上與滾動體（tǐ）接觸的滾道，當滾動體在不規則的滾道上運行時，將使滾（gǔn）動體振動並產生噪聲。
　　2.6 潤滑脂（zhī）的汙染對軸承噪聲（shēng）的影響
　　軸承內部潤滑脂被汙染是軸承產（chǎn）生振動噪聲的另一個重（chóng）要原因。電機運行時，工作著的滾動體與（yǔ）軸承套圈上的滾（gǔn）道之間會形成很薄的油膜，如果（guǒ）潤滑脂被汙（wū）染，油膜將會被汙染物破壞，滾動體與滾道（dào）之間直接（jiē）接（jiē）觸，在滾動體（tǐ）和滾道表麵形成凹坑或劃痕，長時間的破壞（huài）將使其形狀不規則，運行時產生振動噪聲（shēng）。
　　潤滑脂變質（zhì）和軸承密封結構是汙染潤（rùn）滑脂的主要途徑。長期工（gōng）作的潤滑脂（zhī）會（huì）產生氧化（huà）變質與凝縮分（fèn）油現象，Z終碳化結塊，這種現象在高溫下會更加嚴重，因此，應定期（qī）更換潤滑脂，保證其新鮮幹淨。對於特殊的在高溫下運行（háng）的軸承，應采用高溫性能好的潤（rùn）滑脂。另外，Z好將軸（zhóu）承（chéng）的注排（pái）油結構設計成不停機即可更換潤滑脂的形式，以方便日常維護。
　　軸承的密封是潤滑脂被汙染的（de）另一個途徑，軸承密封的形式及（jí）結構（gòu）應（yīng）考慮到電機運行環境條（tiáo）件（jiàn）。Z基本（běn）的應該做到能夠（gòu）防止正常（cháng）環境條件下灰塵、水分、酸的蒸汽等的侵入。應用到特殊環境下（例如高（gāo）粉塵、常淋（lín）水等）的（de）電機可以考慮（lǜ）采用迷宮式密封（fēng）與橡膠密封圈組（zǔ）成的綜合式密（mì）封結構^[3]。
　　2.7 電（diàn）機的運輸與存放對軸承噪聲的影響
　　一些電機在製造廠（chǎng）試驗時檢測的軸承噪聲（shēng）是（shì）合格的，但是，電機經（jīng）過長時間放置再運行或運抵用戶現場安裝後（hòu）再運行時，常會發現軸承振動不合格，產生噪（zào）聲的情況。這（zhè）種情況軸承振動與噪聲是由於滾動體變形且軸承套圈滾道存（cún）在壓痕產生的（de）。
　　對於長時間放置不轉動的電機，滾動體處於靜止狀態，其與軸（zhóu）承套（tào）圈滾道接觸部位麵（miàn）積非常微小，甚至為點接（jiē）觸，在轉子重力作（zuò）用下對接觸點產生的壓（yā）應力將會（huì）很大，長時間受力的（de）滾動體與軸承套圈滾道（dào）表（biǎo）麵會形（xíng）成塑性變形產生凹坑，凹坑使電機（jī）軸承（chéng）振動，並產生噪聲。因此，對於長時間閑置不（bú）運行的（de）電機，應（yīng）定期轉動電機轉子（zǐ），更換受力（lì）滾動體及軸承套圈滾道受力部位，避免這種現像發生。
　　電機運輸過程中軸承受損產生噪聲的原因與電機長時間放置產（chǎn）生（shēng）軸（zhóu）承（chéng）噪聲的原（yuán）因相似。我們（men）知道，生產成合格（gé）出廠的電機無論采用那種運輸方式都（dōu）避免不了運輸（shū）過程中的顛簸，由於軸承遊隙的（de）存在，這種顛簸勢必造成電機轉（zhuǎn）子在遊隙許可範圍內的振動，而由於振動產（chǎn）生（shēng）的衝擊力將完（wán）全由軸承承擔，這種衝擊力會對滾動體（tǐ）和軸承套（tào）圈滾道造成傷害，使滾動體與軸承套圈（quān）滾道表麵形成塑性變形產生凹坑進而產生（shēng）軸承振動與噪聲。其實解決這一問題的方法很簡單，隻（zhī）要我（wǒ）們在電機運輸前將電機的轉子（zǐ）固定牢靠即可。
　　越大的電機，轉子越（yuè）重，在電機的（de）運輸與存放過程中對軸承產生這（zhè）種（zhǒng）破（pò）壞的（de）幾率越大，因此，對於一些（xiē）大電機的運輸與存放應特別注意。
　　3　總結
　　產（chǎn）生軸（zhóu）承噪聲的因素還（hái）有很多，例如潤滑脂粘（zhān）度、電機的軸電（diàn）流以及軸承（chéng）的裝（zhuāng）配損傷（shāng）等，但是不管軸承噪聲是什麽原因引起（qǐ）的Z終（zhōng）都會體現在軸承的壽（shòu）命上，因此，無論是從環保上還是從電機（jī）質量上考慮，降低軸承（chéng）噪聲對電機生產及使用部門都是非常重要的。隻要能夠采用合（hé）理的設計結構，先進的加工工藝（yì），加之正確的（de）使用（yòng）維護方法，多數軸承事故問題都是可以避免（miǎn）的（de）。
　　參考文獻
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