影響不銹鋼深溝球軸承振動的因素
2019/5/15 23:05:36
影響不銹鋼深溝球軸承振動的因素很多如:不銹鋼軸承套圈溝道表面粗糙度、圓度、波紋度、套圈清潔度等,其中溝道波紋度對軸承振動影響最大,其次是圓度和表面粗糙度;而滾動體表面的幾何精度對軸承振動影響也是很大。
1 在日常的生產(chǎn)過程中,影響成品質(zhì)量最大的是振動,而影響振動的因素很多,有許多外在因素由于分廠無法對其進(jìn)行檢驗(yàn)和控制,如鋼球質(zhì)量、套圈波紋度無法測量等,現(xiàn)對影響振動的諸多因素進(jìn)行逐一分析。
2 不銹鋼軸承振動的形成
不銹鋼軸承在工作狀態(tài)下,內(nèi)圈在隨主軸轉(zhuǎn)動的同時,鋼球一方面隨同保持架繞軸承公共軸線公轉(zhuǎn),一方面繞球心自轉(zhuǎn),外圈在軸向力的作用下靜止不動。若內(nèi)溝道在其與鋼球接觸點(diǎn)區(qū)域內(nèi)有缺陷,每個鋼球通過缺陷點(diǎn)時都會產(chǎn)生位移,同時導(dǎo)致軸承內(nèi)一系列鋼球都產(chǎn)生相應(yīng)的位移,由此產(chǎn)生的振動傳遞給外圈,使外圈產(chǎn)生相應(yīng)的振動。同樣,若外圈溝道在其與鋼球接觸點(diǎn)區(qū)域內(nèi)有缺陷,每個鋼球通過時也產(chǎn)生位移,并形成振動。若鋼球表面上有缺陷時,內(nèi)外溝道與鋼球缺陷接觸時,同樣產(chǎn)生振動。上述幾種缺陷在軸承中總是存在,可大可小,并且有時不是單一缺陷,可能是幾個缺陷隨機(jī)組合。因此軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時總是要產(chǎn)生振動,并且有時是幾種振動的合成,由此形成的噪聲也不同。
2.1理想狀態(tài)下的振動波形
不銹鋼軸承內(nèi)外溝道及鋼球表面無任何缺陷;潤滑脂等外界客觀條件良好;相對運(yùn)動零件接觸點(diǎn)間無滑動,只有鋼球與內(nèi)外溝道接觸區(qū)域的彈性變形及鋼球滾動時與油脂之間磨擦產(chǎn)生的頻率很高、振幅很小的振動,用S0910―Ⅱ測振儀測振時,通過音箱可聽見一種平穩(wěn)、輕微柔和的“沙沙”噪聲。示波器的波形為頻率較高,波高整齊,波幅較小,類似于表面粗糙度的波形(見圖1)。如產(chǎn)生嗡嗡聲、鋸齒聲等各種刺耳的尖叫聲,呈周期的或非周期的其他聲音。用S0910―Ⅱ測振儀測振時,示波器所顯示的波形(見圖2)。
2.2構(gòu)成噪聲的幾種生源
?。?)滾動摩擦聲。滾動體在溝道內(nèi)滾動摩擦?xí)r產(chǎn)生聲音,是軸承的基本聲。
?。?)滑動摩擦聲。滾動體或套圈與保持架之間時斷時續(xù)的滑動摩擦聲。
?。?)沖擊振動聲。工作表面有傷痕或者缺陷,在轉(zhuǎn)動時引起碰擊聲。各種污物、塵埃混入滾動工作表面,產(chǎn)生摩擦和沖擊聲。
3 振動產(chǎn)生的原因
不銹鋼深溝球軸承的溝道幾何形狀誤差對軸承的旋轉(zhuǎn)精度、振動噪聲有很大的影響,無論機(jī)械設(shè)備加工精度有多高,軸承零件表面幾何形狀都不會是一個理想的形狀,使軸承內(nèi)套、外套、鋼球表面上形成一些缺陷。如軸承各個滾動面上的圓度、波紋度、粗糙度、溝曲率不圓度等加工缺陷。由于這些或大或小,且不是單一的,而是幾種隨機(jī)組合的加工缺陷的存在,當(dāng)不銹鋼軸承旋轉(zhuǎn)時,軸承就會產(chǎn)生振動和噪聲。
3.1滾道圓度對軸承振動和噪聲的影響
內(nèi)、外溝道的圓度形狀和大小對軸承的振動與噪音有著較大的影響。當(dāng)內(nèi)圈與保持架引導(dǎo)鋼球旋轉(zhuǎn)時,由于內(nèi)、外圈溝道圓度誤差的存在,滾動體鋼球的運(yùn)動的軌跡不是一個理想的圓形軌跡,而是依據(jù)于內(nèi)、外滾道的形狀作不規(guī)則的圓周運(yùn)動,從而使不銹鋼軸承產(chǎn)生振動與噪聲。
外套滾道形狀一般有橢圓形、花瓣形、鴨梨形、彎豆形、葫蘆形等(見圖3圓度圖片)。內(nèi)套滾道形狀基本為橢圓形。
由于用測振儀測量軸承振動值時,被測軸承外圈端面通過加載裝置的三只橡皮爪施加一定的軸向負(fù)荷。三只橡皮爪相對外圈中心互成120度布置。傳感器的測頭安裝與軸承外徑的上方處于兩橡皮爪分開的中間(見圖4)位置。當(dāng)外圈轉(zhuǎn)動調(diào)換測量位置時,外圈的缺陷位置相對橡皮爪的位置也隨之變化,缺陷位置離橡皮爪的位置近時,由于外圈受到橡皮爪抑制,所以由缺陷引起的振動的影響就小,反之離橡皮爪的位置遠(yuǎn)時,橡皮對外圈的抑制減小,所以由缺陷引起的振動影響就大。另外從傳感器拾到對振動信號的強(qiáng)弱來講,當(dāng)缺陷在b1位置時,每個鋼球通過b1點(diǎn)球心位置都會發(fā)生相對變化,引起外圈產(chǎn)生徑向位移,傳感器正好在b1點(diǎn)上方的即可拾到振動信號。當(dāng)缺陷點(diǎn)在b2、b3或b4點(diǎn)的位置時,每個鋼球通過時同樣會使外圈產(chǎn)生振動,但由于傳感器相對外圈外徑只能定點(diǎn)定向測振,而傳感器拾到的振動信號的強(qiáng)弱,除受介質(zhì)阻尼衰減的影響外,還受振源產(chǎn)生振動的方向振動傳播方向的影響,b3處傳感器拾到信號最弱b2、b4點(diǎn)其次。
3.2表面粗糙度對軸承振動和噪音的影響
零件加工表面上具有較小間距和微小峰谷,它對軸承的性能如:靈活性、噪聲、振動、抗腐蝕能力有著直接的影響。因此表面粗糙度是評定軸承質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。表面粗糙度也不是越精越細(xì)越好,表面粗糙度過于精細(xì),制造成本增加,更重要的是不利于潤滑油的貯存,反而使兩工作表面間的摩擦系數(shù)加大,加劇摩擦磨損。當(dāng)軸承加載運(yùn)轉(zhuǎn),鋼球與滾道兩表面接觸時,會排擠出其間的潤滑油,使兩表面直接接觸,難以形成油膜,使軸承振動與噪聲更加顯著。故應(yīng)選擇一定的表面粗糙度數(shù)值,使摩擦磨損接近最小值,內(nèi)圈溝道控制在Ra0.08um以內(nèi),外圈溝道控制在Ra0.125um以內(nèi)。
3.3工作表面的傷痕引起的振動
零件工作表面存在卡碰傷或其他缺陷,引起沖擊是造成振動和噪音的直接原因。特別是內(nèi)圈溝道,由于溝道外露,在內(nèi)徑、內(nèi)溝工序加工時產(chǎn)生的輕微卡、碰傷在精研工序時,有的能夠研掉,嚴(yán)重的將無法去除,但是卡,碰傷的高點(diǎn)已經(jīng)被研掉,手感和振動質(zhì)量影響不太明顯,但是精研、裝前檢查、游隙合套等轉(zhuǎn)序搬運(yùn)過程中人為所造成的卡碰傷將無法去除,特別是卡碰傷與溝道圓周方向形成一定角度時,手感、振動質(zhì)量最差。各序在加工時特別注意輕拿輕放,序序擺活。特別在裝配合套游隙分選時,內(nèi)、外圈溝道分選儀器D913和D022壓點(diǎn)是合金材料,與溝道接觸時特別是外圈分選時需要旋轉(zhuǎn)一周以上,壓點(diǎn)與溝道接觸后形成劃痕,針對此問題,我把壓點(diǎn)材料改進(jìn)為尼龍材料,由于尼龍材料材質(zhì)比套圈材質(zhì)較軟,分選旋轉(zhuǎn)時溝道不宜產(chǎn)生劃痕,經(jīng)過試驗(yàn)證明效果非常明顯,此改進(jìn)已在分廠全面進(jìn)行推廣,現(xiàn)以6308軸承為例,對內(nèi)圈溝道卡傷位置對手感、振動的影響進(jìn)行分析比對,具體數(shù)據(jù)見表1(100套)。
從表1數(shù)據(jù)可以看出,內(nèi)圈溝道不同部位卡傷對軸承手感、振動影響十分明顯,在各序加工時需特別注意,輕拿輕放,序序擺活,避免在轉(zhuǎn)序時出現(xiàn)卡碰傷。
4 通過以上對產(chǎn)生不銹鋼軸承振動原因的因素進(jìn)行逐一分析,可以看出,除分廠無法控制的因素外,只要對生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制,嚴(yán)格按工藝流程進(jìn)行加工,不違反操作規(guī)程和工藝紀(jì)律,在制品序序擺放,不銹鋼軸承手感和振動值可以在很大程度上提升。