電機(jī)軸承裝配工藝對(duì)電機(jī)噪聲振動(dòng)的影響

1、電機(jī)軸承裝配工藝對(duì)電機(jī)噪聲振動(dòng)的影響上海電器科學(xué)研究所應(yīng)菩成在小型異步電機(jī)的噪聲振動(dòng)問題中，軸承常常起著舉足輕重的作用，同一 臺(tái)電機(jī)噪聲、振動(dòng)往往可能因?yàn)檩S承噪聲、振動(dòng)的變化從優(yōu)級(jí)變成不合格品，噪 聲大小之差可達(dá)20dB以上，引起軸承噪聲變化的原因有三個(gè)方面一是軸承本身 的質(zhì)量問題(這是一個(gè)主要的間題)，二是電機(jī)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(gè)方面的問題。一、電機(jī)軸承安裝工藝對(duì)噪聲、振動(dòng)的影響實(shí)踐證明，電機(jī)軸承安裝工藝對(duì)電機(jī)噪聲、振動(dòng)的影響很大，正確的安裝工藝是降低電機(jī)噪聲，振動(dòng)的重要措施。為此，根據(jù)實(shí)踐我們編寫了“電機(jī)軸 承安裝工藝參考”這

2、個(gè)文件(以下簡稱參考工藝)，為了驗(yàn)證，我們分別采用日本軸承NTf和洛陽軸承廠的206Z軸承，用不同的安裝工藝在同一臺(tái)電機(jī)(Y100-4; 2.2kW)上進(jìn)行試驗(yàn)，測試結(jié)果見表1。表1噪聲、振動(dòng)測試結(jié)果軸承型號(hào)軸承質(zhì)量振動(dòng)加速度dB安裝工藝實(shí)測噪聲聲功率級(jí)dB (A)實(shí)測振動(dòng)速度mm/S日本NTN20638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(dòng)加速度相差9.1dB。但是由于用洛陽206Z1軸承安裝時(shí)，采用了比較合 理的工藝，因而，實(shí)測電機(jī)噪聲聲功率級(jí)反而比優(yōu)質(zhì) NTN勺軸承低18.25 dB,振

3、 動(dòng)速度低0.244mm/S另外，我們還專門作了這樣一個(gè)試驗(yàn)，在同一臺(tái)丫 160M-4 11千瓦的電機(jī)上，分別用熱套和手錘敲擊軸承內(nèi)圈的方法進(jìn)行裝配（其它清洗，上脂等均相同）。實(shí)測電機(jī)噪聲，振動(dòng)結(jié)果見表2。表2兩種裝配方法，電機(jī)噪聲、振動(dòng)水平比較軸承型號(hào)組別軸承質(zhì)量振動(dòng)加速度dB安裝方式實(shí)測噪聲聲功率dB （A）振動(dòng)速度mm/S日本I46.5手錘敲擊軸65.21.7NTN6309承內(nèi)圈日本II41手錘敲擊軸65.71.35NTN6309承內(nèi)圈濟(jì)南309Z1I52執(zhí)套631.4濟(jì)南309Z1I50執(zhí)套621.4從表2可見，日本NTN由承單件振動(dòng)加速度值比濟(jì)南軸承小 3.5dB11 dB,質(zhì)量優(yōu)于

4、濟(jì)南，由于裝配方式不同，濟(jì)南軸承的裝機(jī)噪聲反比日本的小2.95 dB（A）。這個(gè)試驗(yàn)同祥也證明安裝工藝的重要。二、電機(jī)軸承的正確安裝工藝電機(jī)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(jìn)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(jìn)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(gè)別工廠仍在采用，這應(yīng)該說是不允許的。從降低電機(jī)軸承噪 聲的角度來講，以熱套最好，冷壓次之，第三、四種工藝重申嚴(yán)禁采用

5、。1 執(zhí)套1八、我們是這樣進(jìn)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(shí)間，再進(jìn)行裝配。我們認(rèn)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(duì)于噪聲，振動(dòng)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(yàn)證明，以 烘箱加熱為好。這主要是因?yàn)檩S承在礦物油中加熱時(shí)，礦物油粘附在軸承表面， 使得軸承潤滑脂與軸承零件的粘附變差，一運(yùn)轉(zhuǎn)就有可能將潤滑脂甩

6、出。即使 密封軸承，液態(tài)的油也會(huì)通過密封圈滲入軸承內(nèi)部。當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，油和潤滑脂將不斷地進(jìn)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100C ,有時(shí)由于裝配的需要，希望溫度高一些，但最好不要超過 120C ,而且時(shí)間也不宜過長。這主要是由于（1）軸承溫度超過120C其金相組 織會(huì)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120C。2. 通過軸承內(nèi)圈進(jìn)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(gè)不足之 處，（1）潤滑脂與軸承的粘附不牢固，當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)容易將脂甩出軸承，造成鋼球與

7、溝道之間的短時(shí)干摩擦。使得噪聲增加。運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后 ，軸承溫度有所升高，潤滑脂將進(jìn)入溝道，潤滑情況有所變好，因此，往往是開機(jī)的短時(shí)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(jìn)入軸承內(nèi)部 ，造成 軸承噪聲，振動(dòng)不穩(wěn)定。3. 用手錘敲擊軸承內(nèi)圈進(jìn)行裝配的軸承一般來講，噪聲振動(dòng)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(shí)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(yùn)動(dòng)，造成內(nèi)圈溝道，鋼球，外圈溝道之間的相互碰撞，使得他們之間的波紋度變壞圖由于軸承波紋度變壞，使得軸承的噪聲、振動(dòng)變差另一個(gè)使軸承噪聲

8、、振動(dòng)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(duì)傾斜，而損壞了軸承檔的配合面。我們?cè)龅竭^這樣一臺(tái)電機(jī)，軸承米用手錘敲擊法安裝，實(shí)測電機(jī)噪聲聲功 率級(jí)80.6dB。我們將該電機(jī)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卩。將軸頂修復(fù)，用熱套的方法 換了一只新的軸承，該電機(jī)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，保持架受力進(jìn)行壓裝這種方法和手錘敲擊法一樣，早就不提倡采用，因?yàn)檫@種裝配使軸承受力 不合理,力是通過外圈

9、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(dòng)增大。曾作過這樣一個(gè)試驗(yàn)，用國產(chǎn)滬南軸承廠的204Z軸承與日本 SK6204DDUCA軸承，利用某廠現(xiàn)在使用的一條裝配流水線，進(jìn)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(dòng)接觸面都遭受相同程度的損壞，因而實(shí)測的噪聲，振動(dòng)值均很接 近。見表3表3 JO 3-80-4-1.1kW裝機(jī)噪聲，抓動(dòng)32臺(tái)平均值實(shí)軸承型號(hào)日本滬南 180204Z滬南204Z1測NSK6204DDUCA值噪聲聲功率數(shù)dB(A)68.56

10、9.470.85振動(dòng)速度mm/S1.4651.1831.225壓裝第十八號(hào)電機(jī)時(shí)，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(rèn)為該機(jī)的軸承已受嚴(yán)重?fù)p傷，隨即在該機(jī)上作好記號(hào), 實(shí)測噪聲聲功率級(jí)達(dá)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?！笆軗p鋼球疏波鬥形扭環(huán)內(nèi)圈溝道密波圖形三、軸承的清洗1.清洗的目的清洗要達(dá)到兩個(gè)目的，是洗去軸承上的防銹劑，一是洗去軸承中可能存在的臟物，排除固體污染臟物進(jìn)入軸承，除了使電機(jī)噪聲增大外，還使得電機(jī)噪聲不穩(wěn)定。電機(jī)專用軸承與普通軸承就制造工藝來講，主要是電機(jī)專用軸承對(duì)鋼球，

11、 內(nèi)、外圈溝道的密波波高嚴(yán)加控制，以204Z軸承為例，其鋼球的密波波高控制在 0.05卩范圍內(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(gè)優(yōu)質(zhì)的軸承中進(jìn)入一個(gè)直徑為0.5mmt勺雜物，這樣的臟物與軸承密波波高相比相差一個(gè)數(shù)量級(jí)?？梢栽O(shè)想當(dāng)某一個(gè)鋼球 在運(yùn)行中軋著它的話，將會(huì)發(fā)出多大的噪聲和振動(dòng)，更何況與臟物相軋時(shí)，會(huì)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(jìn)入軸承的危害是不應(yīng)該忽視的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

12、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(jìn)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(yùn)行中會(huì)造成固體污染。四、上潤滑脂潤滑脂除了對(duì)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(jìn)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(dòng)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(yùn)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(jī)的噪聲，振動(dòng)要注意軸承的選用，應(yīng)選用電機(jī)專 用軸承，特別應(yīng)優(yōu)先選用電機(jī)專用的180型全封閉軸承。其單件的振動(dòng)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。3