《轴承振动与噪声的综合控制.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《轴承振动与噪声的综合控制.ppt(58页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、轴承振动与噪声的综合控制,河南科技大学 夏新涛,浙江 新昌 2004.11,(抛砖引玉,仅供参考),HAUST,主要内容,序言 轴承零件的质量要求 轴承装配 轴承润滑 轴承测量 注意事项 圆锥滚子轴承问题,1 序言,基本概念 低振动轴承? 低噪声轴承?国外情况(日本等) 异常声定义? 影响振动值的主要因素 综合质量反映! 某一个因素的改善可以彻底解决轴承振动问题? 影响异常声的主要因素 误差构成(误差三要素:幅值,频率,方向) 表面质量构成(加工质量越高越好?),2 轴承零件的质量要求,钢球问题 钢球制造业发展迅速,G10、G5等级储备100%以上。主要问题在于表面和清洁度。 Dw6mm的小球
2、 Rz(0.0150.025m)。 表面黑皮、褶皱、伤痕(细条,网状,竹叶状,太阳状放射斑,500干涉显微镜)。严重影响轴承音质,要向钢球厂提出供货要求! 要使用强化钢球。,2 轴承零件的质量要求,套圈问题 和钢球质量相比,套圈质量对噪声的影响明显突出。 套圈问题包括:结构设计,制造质量。 制造质量包括:加工精度,表面质量。 表面质量包括:粗糙度,烧伤,创伤等表面缺陷。,2 轴承零件的质量要求,套圈结构设计 外圈沟曲率半径 Re0.535Dw? 研究表明Re和Z关系如图所示。,2 轴承零件的质量要求,内圈沟曲率半径 Ri0.515Dw ? 研究表明Re和Z的关系如图所示。,2 轴承零件的质量要
3、求,外圈挡边直径对噪声的影响,2 轴承零件的质量要求,沟道直径 对于给定的轴承外部尺寸,沟道直径过大或过小都使轴承噪声增大,存在一个最佳沟道直径,使轴承噪声为最小。,轴承噪声,沟道直径,2 轴承零件的质量要求,游隙变化,2 轴承零件的质量要求,b. 套圈的制造问题 双端面(基准面)磨削与研磨 平行度:1m,尺寸公差:10 m。 注:有利于无基准磨削后续磨削和超精加工沟道时,两个端面均可以做定位基准。 该要求使沟道质量好(无砂轮花等)。,2 轴承零件的质量要求,外径和内外径做定位表面时的要求 2-15 滤波圆度误差:0.32m 15500 滤波圆度误差:0.070.5m 注:在沟道磨削之前,定位
4、表面要进行精研加工。,2 轴承零件的质量要求,沟道超精参数选择 油石具有切削和光整的双重能力。 切削角的概念,油石最大速度,工件线速度,max,2 轴承零件的质量要求,如何改善油石的切削能力? 压力、振动频率、摆角。 工件转速。 煤油的含量。 背景:大切削角,2040,粗超精加工。,2 轴承零件的质量要求,如何改善油石的光整能力? 压力、振动频率、摆角。 工件转速。 机油的含量。 背景:小切削角,510,精超精加工。 丝纹的形成 在超精结束前的 24s ,尽量减小振动频率。,2 轴承零件的质量要求,沟道宏观误差问题(单位:mm) 沟位置尺寸ae和ai公差:0.01 0.03 沟曲率半径公差:
5、0.01 0.03 沟道直径公差: 0.006 0.01 0.015 沟道直径的严重分散,意味着结构尺寸的变更,可以改变钢球的理想运动,改变钢球和保持架的相对位置,导致音质不稳定。,2 轴承零件的质量要求,沟道粗糙度和波纹度问题(m) Ra 0.025; Ry 0.25; Rz 0.15。 (对应拉丝工艺、成品轴承润滑等) 疏波波纹度 0.2; 密波波纹度 0.02 。,2 轴承零件的质量要求,沟道缺陷问题 严重影响轴承音质的因素:清洗不干净,超精瘤,砂轮花,磨粒划痕,烧伤点,短丝和断丝等缺陷。 应用案例 江苏某轴承厂用磨削自动线生产6305轴承,ZV4组达到85%,其中有异常声的占37.5%
6、,比例很高。经拆套在40显微镜下观察发现:,2 轴承零件的质量要求,2 轴承零件的质量要求,砂轮花控制 油石切削能力不足 油石压力、频率和摆角。工件转速、油石硬度。用粗粒度油石。 磨削原因 砂轮磨粒太粗,沟位置误差太大,Se和Si太大。 油石夹持松,摆动中心不合适等。,2 轴承零件的质量要求,超精瘤控制 超精瘤颜色和成因 白瘤:研削屑烧结。黑瘤:油石金刚砂烧结。 主要原因:温度过高,200 措施 煤油含量。工件转速、油石压力。 磨削粗糙度、残磁。 尽量不使用白刚玉油石。,2 轴承零件的质量要求,拉丝问题 断丝和短丝:油石太软,工件转动不稳定,油石夹持松动。 纹路粗细不均匀:油石磨粒粒度不均匀。
7、,2 轴承零件的质量要求,丝子 线状浅划痕11.5m深。 油石或清洗液有杂质,油石磨粒不均匀、有硬粒。 溜子 浅暗色条纹。 油石堵塞,由磨粒和铁屑划伤。应选软油石,应增加煤油含量。 亮带 发亮带状。 油石表面有粘结物。应增加煤油含量。,2 轴承零件的质量要求,蝌蚪 蝌蚪状伤痕。 油石硬磨粒脱落后压入。应减小压力,重选油石。 拖尾 尾巴状划痕。 油石松动、超精结束时油石退回速度太慢造成。 油石印 圆周表面的有规律白色痕迹。 油石松动,工件转动不稳定,磨削振纹太深(油石切削能力太弱)。,2 轴承零件的质量要求,加工质量与影响因素类型 实验研究表明,对现行设计标准来说,影响轴承噪声的因素排序: 结构
8、尺寸最大,宏观误差次之,微观误差最小。 内圈和外圈居相同地位,钢球次之。 内圈和外圈加工质量要匹配好。,2 轴承零件的质量要求,实验研究案例 考虑三种因素,影响轴承噪声因素排序: 沟曲率半径(结构尺寸)最大; 沟形误差(宏观误差)次之; 沟道表面粗糙度Ra(微观误差)最小。 原因分析:噪声设计和疲劳寿命设计不同。现行设计标准不是噪声设计,使然。,2 轴承零件的质量要求,结构设计与加工质量 必须注意,目前,并非加工质量越高越好,满足一定的质量即可。结构设计的合理性是最重要的。 在正常润滑条件下,由结构本身问题产生的噪声是基本噪声,制造质量问题使噪声分散范围增大。,2 轴承零件的质量要求,一个无任
9、何制造误差的轴承也会产生噪声和异常声音,这和轴承的结构设计密切相关。一个重要原因是共振、阻尼振动、摩擦、碰撞等。 当制造和润滑条件不变时,若噪声不稳定,则很有可能是结构设计不合理,例如,轴承刚度没有压倒一切。,3 轴承装配,装配车间环境 温度(25左右),相对湿度(50%左右),清洁无灰尘。 分选与合套由仪器自动完成,自动装配, 以避免人为因素的干扰。 合理设计注脂头,注脂于沟道而非过梁。 高速均匀油脂。,3 轴承装配,最佳游隙。 例如(仅供参考): 6203轴承,一般合套游隙 518m,用 于电机时411 m,加载游隙 914m。,4 轴承润滑,注意油脂性质 稠度,滴点,基础油粘度。 油脂性
10、质要和沟道质量相匹配 例如,沟道粗糙度不是越小越好。拉丝工艺要满足 Ry 要求。 轴承设计与制造越精良,基础油粘度可以越低,反之越高。润滑脂因厂而宜。,4 轴承润滑,国外进口润滑脂与国内润滑脂 有优劣区别吗? 发达国家与落后国家轴承品质不同,油品质也不同。 专供中国市场! 犹如:国产DVD可以适应国产盗版影碟,而进口DVD仅和正版影碟相适应。,4 轴承润滑,弹性流体动压润滑状态工作 无量纲润滑膜参数=h0/R0 h0为最小润滑膜厚度, R0为摩擦副综合粗糙度值。 接近流体润滑: 1.5 3 几乎为流体润滑: 3 4,4 轴承润滑,纳米技术的应用 纳米材料的基本概念 磨粒尺寸1100nm。 高扩
11、散性,易烧结性,低熔点,硬度大。 滚珠轴承作用(硬卵石般)。 薄膜润滑作用。,4 轴承润滑,纳米粒子添加剂润滑材料 油酸修饰TiO2纳米粒子添加剂,可以有效地提高GCr15轴承钢的抗磨损能力。 添加适量的经修饰的550nm的TiO2纳米粒子,可以修复表面缺陷,改善轴承振动和音质。 在重载轴承滚动表面进行Al2O3纳米固体干膜处理后,显著降低汽车轴承磨损。 ,4 轴承润滑,纳米粒子添加剂超精液 在超精加工过程中,轴承零件滚动表面会形成纳米材料薄膜。 常用的纳米材料粒子 MoS2,WS2,TiO2,Al2O3,PbS 常用二烷基二硫代磷酸,二乙基已酸,油酸等做修饰剂,4 润滑问题,纳米材料薄膜的作
12、用 填补与修复表面的一些缺陷。 减小摩擦因(系)数,减小摩擦力矩,减小摩擦与磨损。 改善高频音质。 降低振动和噪声。 提高疲劳寿命。,5 轴承测量,推荐三波段测量 50300Hz, 3001800Hz, 180010000Hz 人耳听阈范围 2020000Hz 影响因素一一对应? 圆度低频段,波纹度中频段,粗糙度高频段?,5 轴承测量,误差三要素 幅值(大小),频率(状态构成),相位(方向)。 对目前轴承的制造质量而言,幅值已经很小,而频率成为影响噪声和音质的主要因素之一。(牛和驴的叫声不同) 一个新概念:谐波。,5 轴承测量,谐波 圆度、波纹度和粗糙度表示误差的大小,不能表示误差的构成状态。
13、 谐波是误差三要素的充分和统一体现。 谐波幅值 Fi 描述误差大小,谐波次数 i 描述误差频率,谐波也有相位i。 目前,谐波概念已经出现在工艺文件中。,5 轴承测量,谐波应用案例(608外圈),5 轴承测量,关于异常声(特别提醒:仅供参考) 定义 定义?感觉不舒服?叠加于固有声和基础声之上?无定义则无标准,无标准则无指标。 测量指标? 峰值,峰值因数,峭度,脉冲因子,波形因子等?来自故障诊断理论!新轴承有故障? 很多实验研究证明:耳听为实,眼见为虚!,6 注意事项,异曲同工与细微差别 不同的工艺可以生产出相似的产品,同样的工艺可以生产出不尽相同的产品,这是因为有很多问题的复杂性往往是无法预料和
14、理解的。有时候,具体操作中的细微差别可能是最重要的原因。 许多问题的关键往往不在于技术本身,而在于人。,6 注意事项,案例 1 轴承中含有硫物质。 原因 1)高速磨削时,磨削热高,渗硫砂轮中的硫和金属发生反应,生成化学反应膜,该膜会脱落。 原因 2)该膜在超精时未被彻底去除掉。 背景:某些含有硫、磷等活性元素的添加剂可能会对摩擦副产生腐蚀。 超精研时,一定要切除10m厚的金属层。,6 注意事项,案例 2 轴承中含有铜物质。 原因:轴承装配时,用铜金属棒拨钢球,使球均匀分布。铜金属微粒粘附在钢球和沟道表面,没有清洗干净。 背景:铜金属微粒混入润滑脂中,使轴承产生异常声响。,6 注意事项,勤三上
15、古人云,凡事勤三上,即马上、厕上、床上。下功夫,勤思考,善于学习,事半功倍。 案例 1 磨削后沟道为何沟形误差很大? 砂轮磨损不均匀? 砂轮质量有问题? 修整器有问题?修整器位置,受力,钢带打滑。,6 注意事项,案例 2 超精后沟道为何沟形误差大? 磨削误差的传递,包角太大,油石夹持问题。 案例 3 沟道为何超不动? 钢太硬?热处理问题?油石太软?太硬? 磨削粗糙度太小? 油石切削能力太弱?,6 注意事项,知己知彼,百战不殆 当用户反映轴承有问题时,要检查自己设计、制造和检测轴承的情况,也要了解用户使用轴承情况。 案例 密封轴承为何漏油(脂)? 原因 1)润滑脂滴点低。 原因 2)轴承实际工作
16、温度高于正常温度。 原因 3)热处理使套圈变形或膨胀变大。,6 注意事项,技术共享 在我国轴承行业,一般没有可以保得住的技术秘密,除非你闭门谢客、孤芳自赏。天上有天,人上有人,最好是敞开胸怀,技术共享,相互促进。,6 注意事项,市场竞争 市场竞争,惨不忍睹,人在江湖,身不由己 技术可以共享,但市场必须竞争。,7 圆锥滚子轴承问题,滚子轴承的结构设计 滚子个数的增加。 大油沟的设计(要考虑滚子)。 无大油沟结构。 滚道和挡边的凸度设计对回转中心的影响。,7 圆锥滚子轴承问题,滚子轴承的宏观误差 实验研究表明,在目前制造水平下,影响振动和噪声的宏观误差主要有:内滚道尺寸误差,Ke,Sd,内圈沟道圆
17、度误差,内圈波纹度等。,7 圆锥滚子轴承问题,滚子轴承的微观误差 目前有影响的微观误差主要是内圈沟道粗糙度Ra。 滚道是否需要拉丝?(尚未进入该境界) 挡边是否需要超精加工?(研究表明,目前的挡边Ra对振动和噪声影响不大,可以保持现状),7 圆锥滚子轴承问题,滚子轴承的凸度问题 三凸出形象:挡边凸、滚道凸、滚子凸?对振动和噪声的影响?对回转精度的影响?建议二凸?有待于进一步研究 基本内容已经讲完。下面请看广告,河南科技大学技术服务项目,技术咨询与技术服务 设计,工艺,测试,计算机软件等。 特色项目 标准和非标准轴承参数化优化设计软件 低噪声轴承工艺规程设计 理论与技术培训 在学校全脱产一年学习,在企业半脱产短期学习,函授。,广告,河南科技大学轴承专业教材,1. 滚动轴承制造工艺学 2. 滚动轴承测试技术 3. 滚动轴承装备 4. 滚动轴承设计原理 5. 滚动轴承噪声理论与实践 6. 无心磨削的理论与实践 7. 滚动轴承磨削表面谐波控制原理及应用,广告,联系方式,邮编 471003 河南省洛阳市河南科技大学 63 号信箱 夏新涛 电话:0379-4219460 手机:13949297723 Email: ,广告,谢谢!,殷切希望与轴承企业协作共进,推动我国轴承工业的进步!,最后,
链接地址:https://www.31doc.com/p-2923722.html