电机轴承异音分析与解决.docx

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电机轴承异音分析与解决

1、保持器声“唏利唏利……”：

原因分析：

由保持器与滚动体振动、冲撞产生，不管润滑脂种类如何都可能产生，承受力矩、负荷或径向游隙大的时候更容易产生。

解决方法：

A、提高保持器精；

B、选用游隙小的轴承或对轴承施加预负荷；

C、降低力矩负荷，减少安装误差；

D、选用好的油脂。

2、连续蜂鸣声“嗡嗡……”：

原因分析：

马达无负荷运转是发出类似蜂鸣一样的声音，且马达发生轴向异常振动，开或关机时有“嗡”声音。

具体特点：

多发润滑状态不好，冬天且两端用球轴承的马达多发，主要是轴调心性能不好时，轴向振动影响下产生的一种不稳定的振动。

解决方法：

A、用润滑性能好的油脂；

B、加预负荷，减少安装误差；

C、选用径向游隙小的轴承；

D、提高马达轴承座刚性；

E、加强轴承的调心性。

注：

第五点起到根本改善的作用，采用02小沟曲率，01大沟曲率。

3、漆锈：

原因分析：

由于电机轴承机壳漆油后干，挥发出来的化学成分腐蚀轴承的端面、外沟及沟道，使沟道被腐蚀后发生的异常音。

具体特点：

被腐蚀后轴承表面生锈比第一面更严重。

解决方法：

A、把转子、机壳、晾干或烘干后装配；

B、降低电机温度；

C、选用适应漆的型号；

D、改善电机轴承放置的环境温度；

E、用适应的油脂，脂油引起锈蚀少，硅油、矿油最易引起；

F、采用真空浸漆工艺。

4、杂质音：

原因分析：

由轴承或油脂的清洁度引起，发出一种不规则的异常音。

具体特点：

声音偶有偶无，时大时小没有规则，在高速电机上多发。

解决方法：

A、选用好的油脂；

B、提高注脂前清洁度；

C、加强轴承的密封性能；

D、提高安装环境的清洁度。

5、高频、振动声“哒哒......”：

具体特点：

声音频率随轴承转速而变化，零件表面波纹度是引起噪音的主要原因。

解决方法：

A、改善轴承滚道表面加工质量，降低波纹度幅值；

B、减少碰伤；

C、修正游隙预紧力和配合，检查自由端轴承的运转，改善轴与轴承座的精度安装方法。

6、升温：

具体特点：

轴承运转后，温度超出要求的范围。

原因分析：

A、润滑脂过多，润滑剂的阻力增大；

B、游隙过小引起内部负荷过大；

C、安装误差；

D、密封装备的摩擦；

E、轴承的爬行。

解决方法：

A、选用正确的油脂，用量适当；

B、修正游隙预紧力和配合，检查自由端轴承运转情况；

C、改善轴承座精度及安装方法；

D、改进密封形式。

7、轴承手感不好：

具体特点：

用手握轴承旋转转子时感到轴承里面杂质、阻滞感。

原因分析：

A、游隙过大；

B、内径与轴的配合不当；

C、沟道损伤。

解决方法：

A、游隙尽可能要小；

B、公差带的选用；

C、提高精度，减少沟道的损伤；

D、油脂选用。

钢球合套异音的试验分析

2003-10-1313:

48:

24　　《轴承工业》

三峡钢球厂在长期为国内高精度、低噪音轴承生产研究配套服务的过程中，就解决钢球合套异音问题进行过多次的试验、研究和分析，现将有关成果介绍如下。

规范试验的全过程是正确试验分析钢球合套异音的前提条件

1.试验条件

试验室要求：

恒温（温度20~25℃）、隔音（室内噪音不超过30dB）、无尘。

配备的主要试验仪器有：

S0910-Ⅱ加速度型合套振动仪（加装了有源扬声器）、圆度仪、泰勒轮廓仪、单粒钢球振动仪、放大100倍的金相显示微镜、装有无频闪日光灯的外观台。

2.试验用套圈

要求：

套圈沟道圆度小于0.5μm，波纹度小于0.3μm，沟道超精磨加工痕迹呈径向线状，没有轴向断痕，没有磕碰伤，装配游隙适中。

3.装套测试

在轴承装配过程中要轻拿轻放，防止产生磕碰伤和挤压伤。

测试轴承都不加装保护器，装配好的轴承用航空煤油清洗干净后，按规定加入少量的10#机械油作为润滑油即可测试。

装配轴承的型号、每批钢球装配轴承的数量、每套轴承装配钢球的数量见表1。

4.测试方法

①采用S0910-Ⅱ加速度型合套振动仪（加装了有源扬场器）进行合套测试。

测试时，首先使钢球分布均匀，以免转动时产生碰撞，再打开扬声器，并不时地来回拉动手柄，轴向轻轻敲击轴承的外圈，使钢球的自转轴线不断变化。

同时仔细辨别轴承发出的声音，将有异音的轴承（示波器显示振动的波形时有时无的脉冲波形）、异音不明显且振动值偏高的轴承、无异音低振动的轴承进行分类并作好记录。

②将分类后的轴承按比例拆套，进行检测对比分析。

对钢球进行几何精度检测，检测项目有球形误差△Sph、圆度、波纹度、批直径变动量Dwml；再进行外观检查，观察表面质量，看是否有缺陷和表面质量问题，特别对外观有问题质量问题的钢球做好标识，在带标尺显微镜下仔细观察，并在泰勒轮廓仪上测量Ra、Ry值。

将认为有问题的钢球，和同批没有问题的钢球再进行装套试验，对比验证判断的准确性。

钢球合套异音的种类及产生原因分析

经过对三峡钢球厂生产的钢球与轴承反复合套试验，发现钢球合套异音具有如下的规律性：

1.按照三峡钢球厂内控标准检查合格的G10级钢球，轴承合套异音产生的主要原因是外观缺陷和表面质量问题。

使用S0910-Ⅱ加速度型合套振动仪检测，发现外观缺陷和表面质量问题所对应的振动示值、波形和声音的关系详见表2。

这类质量问题在合套有异音轴承中所占批次较多，但每一批次中合套有异音的轴承所占比例并不高，其中钢球外观缺陷产生的异音声响大，但比例很低，由表面质量问题产生的全套异音多为小异音，所占比例稍高。

2.在轴承合套试验中发现有一些批次的钢球，表面质量、单粒振动值，球直径变动量、批球直径变动量都较好，但合套异音比例大，合套振动值高。

经过圆度仪上检测，发现该批钢球的圆度超过0.20μm,显示的圆度图类似等边三角形，波纹度超过0.15μm。

3.在试验中还发现，钢球的合套振动值与单粒振动值具有相关性，单粒振动值低的钢球，合套后振动值一般也低。

但是单粒振动值低到一定的程度后，合套振动值基本变化不大。

所以钢球的单粒振动值与合套异音的关系是：

如果是圆度不好，引起的单粒振动值比较高的钢球，合套异音比较明显；如果钢球的圆度较好，单粒振动值比较低，振动值散差也较小，基本不影响合套异音。

如何检查合套有异音的钢球

在无异音成器钢球的检验中，采用轴承合套检验方法，能够准确发现有异音的产品。

但这种全部进行合套检验的方法，一是要求套圈的质量一致、规格多、数量大、更换频繁，难度度大；二是进行合套检验繁琐，工作量大，比较费时，检验成本高，因此采用合套检测的方式作为钢球的日常检验，不切合钢球生产企业的实际情况。

三峡钢球厂根据合套试验发现钢球异音的情况，制订相应的单粒钢球的检验标准和检验方法，更切合钢球生产企业的实际情况。

在制定无异音成品钢球检验标准中要注意三点：

1.把钢球单粒振动值、圆度、波纹度作为可量化的硬指标，把外观缺陷作为不可量化的否定性的硬指标，把外观质量及表面质量制成标准图片，作为重要的参考指标。

2.增加每批成品钢球的抽检取样数量，提高发现质量问题的机率，满足用户高合套率的要求。

每批钢球外观取样数量要达到该批钢球总量的5%左右；检测圆度、波纹度和粗糙度数量不少于10粒，其余的检验项目也不能少于国家标准规定的数量。

3.成品质检点设置要适当。

成品的几何精度检测可以在精研下球前，外观检验一定要设置在成品清洗之后、包装之前，这样才能发现精研下球以及清洗过程中出现的碰擦伤，保证成品钢球的交付质量。

总之，在轴承装配检测中合套异音的判断是复杂多样的，还需要深入研究，不断地探索和总结。

表1

序号

钢球规格（mm）

装配轴承型号

每批钢球装配轴承数量（套）

每套轴承装配钢球球数量（粒）

5.953

62202

6.747

62203

7.938

62204/62205

7/8

9.525

6304

11.509

6305

13.494

6307

15.081

6308

17.462

6309

20.638

6311

22.225

6312

表2

序号

外观和表面质量问题

声音及表现形式

S0910-Ⅱ振动示值和波形

备注

合套轴承有1粒钢球有一处外观较在原缺陷，主要有：

a、裂纹（长度达到周长的1/10以上，深度达大于直径的1%）；

b、锈蚀（面积达钢球总面积的0.5%以上，最深深度大于直径0.5%）；

c、凹陷（主要是黑皮和亮点，分别是热处理工序前和热处理工序后留下的加工伤，如砂轮伤、伤等，深度3μm以上，面积大于80μm2）；

d、其它较大的外观伤。

类似手扶拖拉机发动机声音，时有时无但出现比较频繁，很容易听到。

仪表示值晃动频次和幅度与声音频次和大小同步，声强较大。

示波器的波形是基波和n组峰值很高无规则的脉冲波组成。

此类缺陷在日光灯下较容易看见。

合套轴承1粒钢球一处有较小的外观缺陷，如研球烧伤、精磨小砂轮伤等。

时有时无的敲击声，容易听到

仪表示值晃动频次和幅度与声音频次和大小同步。

示波器的波形是基波和n组峰值较高无规则的脉冲波组成。

此类缺陷清洗带油后，在高频日光灯下能看见。

直径小于7.938mm的钢球，只要清洗带油状态下，在高频日光灯下可以看见的划条、擦伤、黄斑、加工痕迹、轻微碰伤以及超过ZQ8规定点子、群点等；直径为7.938-15.081之间的钢球在清洗带油状态下，在高频日光灯下看见的比较大的擦伤、半边呈白花或暗灰色，深划条；钢球直径在15.081-22.225mm之间，在日光灯下就能见很大很明显的擦伤划条等。

时有时无的磨擦声，不容易听到。

仪表示值短暂轻微地晃动频次和幅度与声音频次和大小同步。

示波器的波形是基波和峰值无规则的脉冲波组成，脉冲波消失较快。

钢球表面清洗带油后，在高频日光灯下可以看见，划条不深，一船不会产生异音，微型高速电机轴承除外。

（引用地址：

未提供）

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现代仿真技术随着计算机的广泛应用而迅速发展。

该技术的具体做法是将某应用工况下SKF轴承的载荷方向、大小、润滑方式，旋转速度及环境参数，以及SKF轴承主参数等同时输入计算机，通过演算，了解SKF轴承可能达到的寿命，从而评价轴承设计是否合用。

这种试验方法可以大幅度缩短试验时间，减少人力和试验资金，可以在轴承未制造完成之前，预先知道其应用效果，是一种又快又省心的试验方法。

国外先进轴承工业公司SKF、NTN在轴承仿真试验技术的研究达到先进水平。

国内外发展趋势目前，国内外轴承试验方法，主要有四种：

一、摩擦磨损试验，二、试验台架试验，三、试验室（试验场）模拟试验，四、实际工况运行试验。

国外对上述几种试验方法均有使用，但应用目的不一样，

例如，开发一种全新的产品，首先须做摩擦磨损试验。

但如果磨擦磨损形式无多大变化，仅产品尺寸、受载工况变化，则仅需做台架、模拟或实际运行试验即可。

国外对一些关键部位的新产品（如轿车轮毂轴承等）考核极为严格，必须经实际运行试验，才能获准进行配套使用。

瑞典SKF、日本NTN新近研究轴承仿真试验技术、只能替代台架、模拟或实验，以缩短产品设计的时间，加快产品开发的进度，但距实际运行情况还有所差距。

现在，我国轴承行业已开展摩擦磨损试验的，只有洛阳轴承研究所一家；已开展轴承台架试验的，有洛阳轴承研究所、上海轴研所、杭州轴承试验中心和瓦房店、哈尔滨等20余家国有轴承企业；可以展开模拟试验的有洛阳轴承研究所、杭州轴承试验中心以及洛轴、襄轴等企业。

而要实际进行试验，只有在配套主机企业提出此方面要求时轴承生产企业才予以进行，如铁路客车轮对轴承及小轿车的轮毂轴承等。

总之，国内在开展模拟和实际运行试验方面还不广泛，应进一步扩大主机范围或实际工况范围，为仿真试验早日提到日程作好充分的软、硬件准备。

主要研究内容和目标为了进行仿真试验，需先对一些代表性类型的典型产品进行台架或模拟试验，找出寿命与承载、工况之间的函数关系，而后利用这种关系，通过计算机进行轴承设计和试验工作，这通常只是针对那些极为重要的产品才进行的试验。

根据我国现有能力，今后十年主要目标是对铁路车辆轴承、汽车轮毂轴承以及高速度磨床主轴轴承进行仿真匝檠芯浚⒅鸾ゾ弑敢欢ǖ姆抡媸匝樘跫Ｑ芯磕谌萑缦拢?

润滑技术技术概要滚动轴承在运动中由于阻力使轴承不断磨损而失效，润滑脂（油）和润滑方式的不同，对降低轴承摩擦磨损效果不同。

因此润滑技术已成为轴承技术研究的重要组成部分。

有人把润滑脂（油）称为“轴承的第五个零件”（其他为内圈、外圈、滚动体、保持架）。

阻碍滚动轴承旋转的阻力由滚动磨擦、滑动磨擦和润滑剂磨擦组成。

当滚动体在滚道上滚动时会出现滚动磨擦；滑动磨擦出现在保持架中滚动体的引导面上、保持架的挡边引导面上以及滚子轴承中滚子端面和套圈挡边上。

润滑剂磨擦则由润滑剂在接触处的内部磨擦以及润滑剂的搅拌和挤压所组成。

一套轴承的总磨擦即滚动磨擦、滑动磨擦和润滑剂磨擦的总和就是阻抗轴承运动的阻力。

研究润滑技术的任务就是开发不同润滑脂（油）及其润滑方式，使其轴承阻力最小，寿命最长。

国内外发展趋势国外先进工业国家，对常见工况下的轴承润滑脂（油），技术和生产上已完全过关，已形成系列品种和批量生产能力，当前主要趋势是研究提高一些特殊情况下润滑脂的性能，如正在研究提高宇航用全氟醚润滑脂的真空稳定性，爬移性以及粘温性能等；又如低温脂，虽在应用中有较好效果，但其润滑机理未能有很好的理论阐述。

再如，研究在高温（200-4000C）下使用气态润滑剂的研究等。

我国当前轴承润滑的研究任务极重，如果经费允许，应重点解决以下几个问题：

其一，提高现有密封轴承润滑脂在常温环境下的使用寿命；其二，提高低噪声轴承润滑脂振动性能；其三，研究开发常见工况下轴承润滑脂新品种，填补国内空白。

主要研究内容和目标根据我国轴承润滑脂与国外的差距，今后十年润滑脂的研究内容与目标是：

研究提高润滑脂寿命的途径，对家电用密封轴承（如洗衣机、吸尘器、计算机、空调器等）和难以进行维修或拆卸对运行精度构成破坏部位的密封轴承（精密机床主轴、精密仪表转轴、深水作业机械传动系统等），使其所用润滑脂寿命等同于机械寿命；研究润滑脂降噪性，使低噪声轴承（v3/z3、v4/z4等）取得降噪值达3-5dB以上；研究开发15-20个润滑脂新品种，形成我国轴承润滑脂系列的基本格局。

其中高温、常温、低温等约8-10个品种，一般中等或极高水平的电机轴承润滑脂5-8个品种以及航天航海等特种工况下轴承润滑脂5-8个品种。

密封技术技术概要新近发展的滚动轴承，在两端面都安装有相应的密封装置。

其作用一方面是保护轴承内部的润滑脂（油）在使用中不会流失，保证轴承处于润滑状态；另一方面是保护轴承，使外界的尘埃或有害气体不会进入轴承内腔，以免对轴承造成损伤。

常见的有橡胶或工程塑料的密封圈，也有钢板冲制的密封圈（或称防尘盖）。

密封结构多种多样，密封的效果不一样。

密封圈与轴承之间有间隙的，称非接触式密封，间隙越小，密封效果越好，但允许轴的转速面积越小；密封圈与轴承之间无间隙的，称接触式密封，密封圈接触唇的接触面积越大，密封效果越好，但允许轴的转速越小。

密封技术主要是研究开发应用于不同工况下的相应密封装置，以及该密封圈材料与相应润滑脂的共融性等。

国内外发展趋势日本的几大轴承公司（精工、东洋等）代表了轴承密封技术发展的方向。

他们在开发密封技术发展方向和轴承装置技术方面历史较早，研究有深度，目前密封技术较为成熟。

从单密封唇发展到多密封唇，从接触式密封开发出非接触密封等；从产品类型看，球轴承、滚子轴承均有。

我国跟随国际发展趋势，也开发出了具有密封圈的深沟球轴承、水泵轴承、铁路（圆锥滚子）轴承、滚针轴承以及短圆柱滚子轴承几大类轴承，其中深沟球轴承产量最大，应用面最广。

根据国家技术监督局近期对我国密封轴承质量检测结果来看，我国密封轴承结构设计问题较大，密封效果不好，漏脂现象较严重，用户反应强烈。

经分析，主要的原因是我国现行的密封圈设计结构不合理，内圈不带密封槽，再加上制造精度不高等。

因此，我国轴承密封技术今后发展的趋势是：

以深沟球轴承为代表，开展密封技术试验，寻找最佳密封圈结构和最佳密封间隙；开展密封材料研究，寻找耐磨损，耐老化，耐高温及抗腐蚀的材料，为提高接触式密封寿命，开发高温条件下或在有害气氛条件下工作的密封圈打下技术基础。

主要研究内容和目标根据当前我国密封轴承质量低劣的现状，今后主要研究内容是：

首先是加强研究试验，筛选出深沟球轴承的密封圈结构并开发相应轴承内圈密封槽结构，进行现行深沟还需轴承密封结构的更新换代，争取在2005年使该类轴承密封性能赶上国际20世纪90年代末同类产品的先进水平；其次是结合我国轿车工业的发展，开发适合于在120-1800C高温下长期工作的高温密封轴承；第三是以铁路车辆轴承为代表开发圆锥、圆柱滚子轴承系列用密封新结构。

降噪技术技术概要轴承噪声是环境的重要污染源，也是轴承行业需要控制的重要指标，特别是对家电，办公机械、仪器仪表用轴承噪声限值更为突出。

近十多年，我国轴承行业在降低轴承噪声方面做了许多工作，使轴承降噪水平有很大提高，但是与国外相比，仍有一定的差距，用户反映突出的是“异音”问题，即轴承运转中出现一种不规则的突发声，甚至尖叫声。

轴承噪声影响因素很多，也很复杂，需要从轴承的整体设计，轴承的每一个零件——内圈、外圈、保持架、滚动体和润滑油（脂）去分析研究，也需要从轴承每个零件所用的材料、加工工艺过程乃至工程中采用的设备、工艺材料等方面去分析研究。

这是轴承噪声技术所涉及的基本内容。

国内外发展的趋势技术的发展是无止境的，尽管国外先进的轴承公司（NSK、SKF等）轴承降噪水平已很高了，但仍提出进一步的发展方向，即向“静音”轴承发展，我国轴承产品今后十年在噪声技术方面发展趋势是：

一是解决轴承的“异音”，二是使降振水平上一个新台阶，即赶上国外先进工业国家轴承的20世纪90年代末的水平。

主要研究内容及目标为了解决轴承“异音”问题和使降振水平上一个新台阶，在技术标准上增加控制振幅限值，因此，主要研究内容是提高滚动体表面和圈滚道的圆度，解决保持架与滚动体之间引导平稳性，同时降低润滑脂（油）的杂质颗粒度，与相应滚动表面接触亲合的均衡性。

要求滚动体和滚道粗糙度控制度达0.001μm；润滑脂的杂质颗粒不大于0.01μm；提高保持架球窝真圆度，使保持架与滚动体之间的窜动量精度达0.01μm。

保持器

W：

钢板冠型

J：

钢板波型

RJ：

钢板铆钉型

用不锈钢板一次成形冲压而成，并按内轮进行设计，在低速回转情况下，低扭矩性可得到良好地发挥。

球兜部分按照钢球的形状设计，由盖侧和爪侧两个部分构成。

一般球导向旋转中的摩擦扭矩很小。

比较大的轴承在高负荷运行时，波形的两个部分由铆钉固定，使其保持振动和加速度的强度，球导向摩擦扭矩也变小。

TW：

尼龙冠型

V：

满球型

模压尼龙保持器回转扭矩变动少，是耐高温的钢球导向。

也有加入66尼龙及玻璃纤维的高强度材质。

使用温度（-30～+120℃）。

没有保持器，因为内外轮各开了个长方形槽，轴向不可能小。

设计上装入了容许的最大数量的钢球，适用于重负荷的低速运转。

防尘盖、密封圈

ZZ：

冲压式钢板防尘盖

ZZS：

挡圈式钢板防尘盖

TTS：

挡圈式特富龙密封圈

把冲压加工的金属钢板加固在外轮上的结构。

油脂渗出少，外部的垃圾侵入也极少。

把冲压加工的金属钢板用弹簧挡圈固定在外轮上的结构。

外部侵入的垃圾极少。

主要用于小型、薄壁型轴承。

回转、音响、温度上升少。

把加入玻璃纤维的特富龙密封圈用挡圈固定在外轮上的结构。

外部侵入的垃圾极少。

主要用于小型、薄壁型轴承。

密封圈能对应内部压力而变化。

使用温度范围（-100～+260℃）。

2RS：

接触式橡胶密封圈

2RU：

非接触式橡胶密封圈

把橡胶密封圈嵌入外轮的结构。

密封圈与内轮轻轻接触，防止外部垃圾的侵入。

密封圈的主要材料是NBR，使用温度范围（-40～+120℃）。

把橡胶密封圈嵌入外轮的结构。

密封圈与内轮不接触，防止外部垃圾的侵入。

回转、音响、温度上升少。

密封圈的主要材料是NBR，使用温度范围（-40～+120℃）。

　　“CMEC”滚动轴承代号方法符合（GB/T272-93，GB/T2974-93）该方法规定，滚动轴承代号是用字母加数字来表示滚动轴承的结构、尺寸、公差、等级、技术性能等特征的产品符号。

、轴承的游隙

　　轴承游隙是内圈、外圈、滚动体之间的间隙量。

即是将内圈或外圈一方固定，另一方上下或左右方向移动的移动量。

将径向方向、轴向方向的移动量，分别称为径向游隙、轴向游隙。

　　轴承游隙的选择，对机械运转精度、轴承寿命、摩擦阻力、温升、振动和噪声等都有很大的影响。

轴承安装前的游隙与安装后在工作温度下的游隙（工作游隙）是有所不同的，为使轴向定位准确，应使工作游隙尽可能小。

　　选择轴承游隙时，必须充分考虑下列几种主要因素：

　　1）轴承与轴和外壳孔配合的松紧会导致轴承游隙值的变化。

一般情况下，轴承内圈滚道的扩张量可近似取为其配合过盈量的80%，而外圈的收缩量可大致定为其过盈量的70%（先决条件：

实心钢轴，正常的钢制轴承座壁厚）。

　　2）轴承在机构运转过程中，由于轴与外壳的散热条件和膨胀系数不同，也会导致游隙值的变化。

由温度的变化Δt[K]引起的径向游隙的减少量ΔGrt可用如下公式近似计算：

ΔGrt=Δt*α*（d+D）/2 [mm]

　　其中α–钢的线膨胀系数，α=0.000011K-1

　　　　d -轴承内径[mm]

　　　　D -轴承外径[mm]

深沟球轴承径向游隙 μm

公称内径d（mm）

超过

到

Min

Max

Min

Max

Min

Max

Min

Max

Min

Max

Min

Max

2.5

105

100

120

100

120

140

注：

表中的径向游隙为无负荷测量值，CM游隙为电机轴承专用

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