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滚动轴承的振动与噪声及发生机理

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在电机的世界里,滚动轴承扮演着不可或缺的角色。但你是否知道,这些看似不起眼的小部件,却可能因为振动和噪声问题,成为影响电机性能的隐形杀手?今天,我们就来深入探讨一下滚动轴承的振动噪声类型及其发生机理。

滚道噪声(Race Noise)

滚道噪声是轴承中最常见的噪声类型之一。它源于滚道和滚动体表面的微小不规则性。尽管现代工艺已经非常先进,但这些缺陷仍然无法完全消除。通常,优质的轴承滚道声可以控制在25~27dB之间。
特征分析:
噪声主频率几乎不随转速变化,但声压级随转速增加。
减小径向间隙会增大噪声。
高粘度润滑剂可降低噪声。
轴承座刚性越大,噪声越低。

敲击声(Click Noise)

敲击声通常由圈套和保持架的自由振动引起,表现为有规律间隔的声音。这种噪声在低速时尤为明显,随着速度的增加而消失。
产生机理:
滚动体在空载区与保持架或内环碰撞产生。

保持架噪声(Cage Noise)

保持架噪声与保持架的振动有关,可能由多种因素引起,包括保持架与圈套和滚动体的碰撞,以及保持架引导表面的摩擦。
噪声类型:
有规律间隔的碰撞声。
时断时续的摩擦声。
启动阶段和径向加载时的无规律噪声。

尖叫声(Squeal Noise)

尖叫声是由套圈的自由振动引起的,可能表现为间断或连续的声音。减小轴承的径向游隙可以有效减小尖叫声,但过小的游隙可能导致轴承卡死。

滚动体通过振动(Rolling Element Passage Vibration)

在径向载荷作用下,滚动体通过时会产生周期性振动,这种振动在低速运转时尤为明显。振幅与轴承类型、径向载荷、径向游隙及滚动体数目有关。
影响因素:
载荷分担的变化。
轴位移量和方向的微小变化。

油脂对轴承噪声的影响

润滑脂的质量和特性对轴承噪声有显著影响。静音润滑脂应具有杂质少、特性稳定、不易挥发的特点。

温度对轴承噪声的影响

轴承在工作中会因温度变化而发生尺寸变化,这可能导致材料结构的改变。为了避免这种变化,轴承材料必须经过特殊的热处理。
根据不同的轴承类型,标准的轴承是以淬透和感应淬火热处理的钢材制成,建议的最高工作温度在120至200度之间。可以达到的最高工作温度与热处理的工艺过程有直接的关系。如果某应用的正常工作温度高出建议的最高温度,应选用稳定级数较高的轴承。如果轴承需要连续在高温下工作,轴承的动负载能力可能需要作出调整。

尖鸣噪声

该噪声是金属间产生相当剧烈的滑动摩擦时发出的尖叫声,尽管此时轴承温升不高,对轴承寿命和润滑脂寿命也无多大影响也不影响旋转,但其不悦耳声令人不安。承受径向载荷的大型短圆柱滚子轴承常有此噪声。这种噪声可采用减小轴承径向游隙和采用浅度外圈滚道结构来防止。尖鸣噪声特点为∶
①轴承径向游隙大时易产生;
②通常出现在脂润滑中,油润滑则较罕见;
③随着轴承尺寸增大而减小并且常在某转速范围内出现;
④冬季时常出现;
⑤它的出现是无规则、不可预知的,并且与填脂量及脂的性能、轴承安装运转条件有关。


结语

了解滚动轴承的振动噪声类型及其发生机理,对于电机的设计和维护至关重要。通过优化设计、选择合适的材料和润滑剂,以及进行适当的热处理,可以有效降低噪声,提高电机的性能和寿命。

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来源:汽车NVH云讲堂
振动碰撞电机材料控制
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首次发布时间:2025-06-27
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吕老师
硕士 28年汽车行业从业经验,深耕悬置...
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