電機軸承裝配工藝對電機噪聲振動的影響

1、電機軸承裝配工藝對電機噪聲振動的影響上海電器科學(xué)研究所 應(yīng)菩成 在小型異步電機的噪聲振動問題中, 軸承常常起著舉足輕重的作用, 同一臺電機噪聲、振動往往可能因為軸承噪聲、振動的變化從優(yōu)級變成不合格品, 噪聲大小之差可達20dB以上, 引起軸承噪聲變化的原因有三個方面一是軸承本身的質(zhì)量問題（這是一個主要的間題）, 二是電機的軸承結(jié)構(gòu), 尺寸配合公差和加工質(zhì)量問題, 三是軸承的裝配工藝問題。本文所談的是第三個方面的問題。一、電機軸承安裝工藝對噪聲、 振動的影響實踐證明, 電機軸承安裝工藝對電機噪聲、 振動的影響很大, 正確的安裝工藝是降低電機噪聲, 振動的重要措施。為此, 根據(jù)實踐我們編寫了“ 電

2、機軸承安裝工藝參考”這個文件（以下簡稱參考工藝），為了驗證, 我們分別采用日本軸承NTN和洛陽軸承廠的206Z1軸承, 用不同的安裝工藝在同一臺電機（Y100-4；2.2kW）上進行試驗, 測試結(jié)果見表1。表1噪聲、振動測試結(jié)果軸承型號軸承質(zhì)量振動加速度dB安裝工藝實測噪聲聲功率級dB（A）實測振動速度mm/S日本NTN20638一般770.46洛陽206Z147.1參考工藝58.750.216 從表1可見, NTN軸承的質(zhì)量雖然優(yōu)于國產(chǎn)洛陽軸承廠生產(chǎn)的軸承, 兩者本身的振動加速度相差9.1dB。但是由于用洛陽206Z1軸承安裝時, 采用了比較合理的工藝, 因而, 實測電機噪聲聲功率級反而比優(yōu)

3、質(zhì)NTN的軸承低18.25 dB, 振動速度低0.244mm/S。另外, 我們還專門作了這樣一個試驗,在同一臺Y160M-4，11 千瓦的電機上, 分別用熱套和手錘敲擊軸承內(nèi)圈的方法進行裝配（其它清洗, 上脂等均相同）。實測電機噪聲, 振動結(jié)果見表2。表2兩種裝配方法，電機噪聲、振動水平比較軸承型號組別軸承質(zhì)量振動加速度dB安裝方式實測噪聲聲功率dB（A）振動速度mm/S日本NTN630946.5手錘敲擊軸承內(nèi)圈65.21.7日本NTN630941手錘敲擊軸承內(nèi)圈65.71.35濟南309Z152熱套631.4濟南309Z150熱套621.4 從表2可見, 日本NTN軸承單件振動加速度值比濟南

4、軸承小3.5dB11 dB, 質(zhì)量優(yōu)于濟南, 由于裝配方式不同, 濟南軸承的裝機噪聲反比日本的小2.95 dB（A）。這個試驗同祥也證明安裝工藝的重要。二、電機軸承的正確安裝工藝 電機軸承的安裝工藝主要包括安裝前的清洗和安裝兩部分, 目前軸承的安裝方式,常見下列四種：（1）熱套,（2）冷壓，通過軸承內(nèi)圈受力進行壓裝；（3）敲擊,用手錘或其它工具, 經(jīng)套圈敲擊軸承內(nèi)圈進行裝配；（4）通過軸承外圈,保持架或別的其它部分受力, 將軸承壓入或打入軸。這四種方法中, 第三、四種方法, 可以說在三十年前就不提倡使用, 但是直到目前為止, 個別工廠仍在采用, 這應(yīng)該說是不允許的。從降低電機軸承噪聲的角度來講

5、, 以熱套最好, 冷壓次之, 第三、四種工藝重申嚴禁采用。1熱套 我們是這樣進行的, 先在軸承上按要求上好潤滑脂, 然后放入烘箱加熱, 到一定溫度后, 保溫一段時間, 再進行裝配。我們認為, 均勻的加熱, 使軸承的變形最小, 而且由于加熱前已上好了潤滑脂, 在加熱的過程中, 使得潤滑脂均勻地附著在軸承的溝道表面和鋼球表面。形成良好的潤滑情況。另一方面潤滑脂對于噪聲, 振動有一定的阻尼作用。 熱套的關(guān)鍵是軸承的加熱方法和控制加熱的溫度, 過去一般加熱有兩種方法：（1）用烘箱加熱；（2）用油槽加熱。 最近我們和有關(guān)單位的試驗證明, 以烘箱加熱為好。這主要是因為軸承在礦物油中加熱時, 礦物油粘附在軸

6、承表面, 使得軸承潤滑脂與軸承零件的粘附變差, 一運轉(zhuǎn)就有可能將潤滑脂甩出。即使密封軸承, 液態(tài)的油也會通過密封圈滲入軸承內(nèi)部。當電機運轉(zhuǎn)時, 油和潤滑脂將不斷地進行攪拌, 使得潤滑脂的性能變壞, 以致影響軸承的使用。 在軸承加熱的過程中應(yīng)注意, 軸承的受熱必須均勻, 加熱的溫度一般來講不要超過100, 有時由于裝配的需要, 希望溫度高一些, 但最好不要超過120, 而且時間也不宜過長。這主要是由于（1）軸承溫度超過120其金相組織會發(fā)生變化（特殊規(guī)格例外）；（2）潤滑脂的使用溫度也不允許超過120。2通過軸承內(nèi)圈進行冷壓壓力經(jīng)套圈傳給軸承內(nèi)圈將軸承壓入軸上, 冷壓與熱套相比有兩個不足之處,（

7、1）潤滑脂與軸承的粘附不牢固, 當電機運轉(zhuǎn)時容易將脂甩出軸承, 造成鋼球與溝道之間的短時干摩擦。使得噪聲增加。運轉(zhuǎn)一段時間后, 軸承溫度有所升高, 潤滑脂將進入溝道, 潤滑情況有所變好, 因此, 往往是開機的短時間內(nèi)噪聲比較大。（2）冷壓的過程中壓裝設(shè)備上的臟物容易進入軸承內(nèi)部, 造成軸承噪聲, 振動不穩(wěn)定。3用手錘敲擊軸承內(nèi)圈進行裝配的軸承一般來講, 噪聲振動比熱套、冷壓的大, 我們分析, 這主要是手錘的沖擊力, 使軸承受沖擊那邊的溝道波紋變壞（如圖1）,同時還可能在造成如圖2的情況,在內(nèi)圈的一邊受沖擊力,外圈與鋼球?qū)⑾蚺c沖擊力相反方向運動,造成內(nèi)圈溝道, 鋼球, 外圈溝道之間的相互碰撞,

8、使得他們之間的波紋度變壞。由于軸承波紋度變壞, 使得軸承的噪聲、振動變差。另一個使軸承噪聲、振動變大的主要原因是, 由于手錘敲打,不可能使軸承內(nèi)圈受力均勻。這樣往往使得軸承內(nèi)圈與軸相對傾斜, 而損壞了軸承檔的配合面。我們曾遇到過這樣一臺電機,軸承采用手錘敲擊法安裝, 實測電機噪聲聲功率級80.6dB。我們將該電機的軸承拆下檢查, 發(fā)現(xiàn)軸承中部,有很深的一條傾斜的傷痕,軸頸的尺寸精度也遭到破壞, 大小差16。將軸頂修復(fù), 用熱套的方法換了一只新的軸承, 該電機噪聲聲功率下降為57.8dB（A）, 降低了22.8 dB（A）, 由此可見, 用手錘敲擊的方法害處有多大。4.通過軸承外圈, 保持架受力

9、進行壓裝這種方法和手錘敲擊法一樣, 早就不提倡采用, 因為這種裝配使軸承受力不合理,力是通過外圈溝道鋼球內(nèi)圈溝道, 這樣使鋼球與溝道之間造成壓傷, 使得噪聲、振動增大。曾作過這樣一個試驗, 用國產(chǎn)滬南軸承廠的204Z1軸承與日本SK6204DDUC3P3A軸承, 利用某廠現(xiàn)在使用的一條裝配流水線, 進行壓裝, 軸承一端通過內(nèi)圈壓入軸頸, 另一端藉此壓力將端蓋, 軸承一起壓入。這一端軸承的受力就不合理, 其受力情況端蓋軸承外圈鋼球軸承內(nèi)圈；這樣使得該端軸承的滾動接觸面都遭受相同程度的損壞, 因而實測的噪聲, 振動值均很接近。見表3表3 JO3-80-4-1.1kW裝機噪聲,抓動32臺平均值實測值

10、軸承型號日本NSK6204DDUC3P3A滬南180204Z1滬南204Z1噪聲聲功率數(shù)dB（A）68.5 69.470.85振動速度mm/S1.4651.1831.225壓裝第十八號電機時, 由于軸承與端蓋未放正, 壓的過程中, 發(fā)出清晰的“ 軋” 的一聲, 我們認為該機的軸承已受嚴重損傷,隨即在該機上作好記號，實測噪聲聲功率級達90 dB（A）。將該軸承解體, 在軸承內(nèi)外圈溝道和鋼球表面有肉眼可見的明顯傷痕, 圖3是該軸承的圓圖儀測繪圖形。三、軸承的清洗 1.清洗的目的 清洗要達到兩個目的, 一是洗去軸承上的防銹劑, 二是洗去軸承中可能存在的臟物, 排除固體污染。 臟物進入軸承, 除了使電

11、機噪聲增大外, 還使得電機噪聲不穩(wěn)定。 電機專用軸承與普通軸承就制造工藝來講, 主要是電機專用軸承對鋼球，內(nèi)、外圈溝道的密波波高嚴加控制, 以204Z1軸承為例,其鋼球的密波波高控制在0.05范圍內(nèi),內(nèi)、外圈溝道密波波高控制在0.1范圍內(nèi)。軸承噪聲與鋼球, 內(nèi)、外圈溝道的密波波高成正比。如果一個優(yōu)質(zhì)的軸承中進入一個直徑為0.5mm的雜物, 這樣的臟物與軸承密波波高相比相差一個數(shù)量級?？梢栽O(shè)想當某一個鋼球在運行中軋著它的話, 將會發(fā)出多大的噪聲和振動, 更何況與臟物相軋時, 會給鋼球, 溝道造成傷痕, 臟物也可能被軋成更多的微粒, 這樣, 又增加了相軋的概率, 所以臟物進入軸承的危害是不應(yīng)該忽視

12、的。 2清洗 目前國內(nèi)軸承使用的防銹劑, 大致有三種：油劑防銹劑、水劑防銹劑與氣相劑。同一類型的軸承, 由于生產(chǎn)廠不同所采用的防銹劑也不同。甚至, 有的廠在同一軸承中采用兩種不同的防銹劑。不同的防銹劑需采用不同的溶劑進行清洗, 因此, 清洗前必須搞清楚軸承所用何種防銹劑。如果防銹劑不洗干凈, 運行中會造成固體污染。 四、上潤滑脂 潤滑脂除了對軸承噪聲有影響外, 更重要的是影響軸承的使用壽命。潤滑脂最好在安裝前裝入, 這樣一方面可以使?jié)櫥嬲M入軸承溝道, 另一方面在加熱過程中可使它均勻地附在軸承的滾動表面。 潤滑脂的用量以溝道有效空間的1/31/2于為好, 用量多了, 除在運行中被甩出軸承外, 還將產(chǎn)生空氣攪拌聲。 五、結(jié)論 1為了降低和控制電機的噪聲, 振動要注意軸承的選用, 應(yīng)選用電機專用軸承，特別應(yīng)優(yōu)先選用電機專用的180型全封閉軸承。其單件的振動加速度（dB）值應(yīng)符合表4的要求。 2裝配方式盡可能采用熱套和通過內(nèi)圈受力的冷壓。