滚动轴承噪声及其控制
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第２ 卷第 ３ （ ５ 期 总第 １ ５ ） １期
Ｖｏ．５ Ｎｏ３ Ｓ １ ２ ．（ ＵＭ ．１ Ｎｏ１ ５）
机 械 管 理 开 发
ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＡＬ ＭＡ ＮＡＧＥＭＥ ＡＮＤ ＤＥＶＥ ０ Ｃ ＮＴ Ｌ
２ １ 年 ６月 ００
Ｊ ｎ２ ０ ｕ ．０１
滚动轴承噪声及其控制
Ｔ Ｎ ｏ ｇ ｊ ｎ Ａ Ｙ ｎ －ａ
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【 关键词】 滚动轴承 ； ； 噪声 控制
【 中图分类号】 Ｔ １３ Ｈ ３
【 文献标识码】 Ａ
【 文章编号】 １０—７ Ｘ ２ １）３０ １— ２ ０ ３７３ （ ００—０ ４０ ０
０ 引 言
滚动轴承是机械设备上常用 的基础件 ， 虽然轴承 本身的噪声辐射一般不至于影响设备的噪声级 ， 但工 作 时轴 承 频率 成 分 的小 幅振 动 ， 使 相邻 零 件 引起 共 会 振， 从而产生较大的噪声。特别对于精密设备来说 ， 如 果轴承本身制造不 良或有缺 陷； 则轴承噪声也可能成 为 主要 噪声源 之一 ， 以轴承 噪声也 是不 可忽视 的 。 所 １ 噪 声产 生的机 理” １ 滚 动轴承 发 出噪声 的主要原 因是 由滚 动轴 承转 动 时 ， 负 载作用 下 ， 动轴 承产 生变形 而 引起振 动发 出 在 滚
３１ 轴承 选择 ．
轴 承大 多 是标 准 件 ， 因而在 设 备设 计 过 程 中合 理 地选 用 轴 承 型号 与几 何 尺寸 ， 降 低 轴 承噪 声是 一 重 对 要 因素 ， 其选择原则是 ： 滚针轴承径向刚度最高 ， 滚珠 轴 承最低 ， 但滚 针 轴 承 与滚珠 轴 承 对零 件 的 几何 精 度 及装 配质量反应敏感 ， 而向心球 轴承则相反 ， 其刚度 差， 对装配质量反应不敏感 ， 所以从降低噪声来看 ， 此 类 轴承 较理 想 。但 对 刚度要 求较 高 的支承 还应 考虑采 用 圆锥 滚子 轴承 。另外 ， 于 同一 类 型 的支 承 ， 对 轴承 内 径 越大 ， 引起 的振 动 和噪声 也越 大 ， 同时轴 承 的响度级 将 随着 滚珠 直径 的增 大而增 大 。 ３２ 适 当提 高轴承精 度 ． 试验 已验证 ： 提高轴承的滚动体 、 内环 、 外环的精 度可 降低 轴承 的噪 声 。轴 承各 零件 对轴 承 的振动 影响 大致是 ： 子 、 滚 内外 环及 保 持 架 约 为 ４：： 的关 系 ， ３１ 所 以要降低轴承振动和噪声 ， 首先要提高滚动体 的精度 ，
谭 拥 军
（ 船舶 重＿集 团 七一 ０研究所 ， Ｔ 湖北 宜昌 ４ ３０ ） ４ ０ ３
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
【 摘
要 】 简要说 明了滚动轴承噪声产生的机理和主要 因素 ， 对出现 的有 关问题 ， 出了 应的解决和控制轴承 针 提 相
噪声的方法， 同时简要说 明 了设备在设计 阶段应 着重考虑的几点设计准则及加工精 度要 求。
噪声 。
１１ 轴 承环 的噪 声 ． 滚动 轴 承噪 声 基本 上 是 由轴 承 环 的振 动所 引 起 ，
与其结构 、 刚度 、 制造精度 、 安装条件使用情况等因数 有关 。如果 轴 承 内环 滚道 上 径 向波 纹 较大 ， 当滚 珠轴 承的内环转动到此处时， 滚珠都处在波峰峰顶上 ， 不仅 会 引 起 外 环 的 径 向振 动 ， 且 也 将 引 起 外 环 的 轴 向 而 振动 。 １ 保持 器噪 声 ． ２ 主要是由于轴承旋转时保持器与振动着的滚动体 互相碰击而发出的噪声 。发出这种噪声时 ， 保持器会 剧烈振动 ， 一般认为是 由于滚动体与保持器之间的滑 动摩擦诱发的自激振动 。保持器噪声主要产生于滚动 轴 承及 圆锥轴 承 中 ， 在径 向间 隙过 大 、 滑性 能 不 良 、 润 轴上 传递 扭矩 波动等 情况 下愈 容易 发生 。 １ 滚动体 下 落噪 声 ． ３ 在大型滚珠轴承与滚柱轴承中， 只受径 向载荷 在 且低 速旋转 时 才会 出现并 产生 此种 噪声 。这是 因 为在 低速旋转时， 滚动体所产生的离心力小 ， 使处在非载荷 圈上 的滚动 体 撞击 保 持器 或 滚动 面 而 发 出噪声 ， 以 所 当转速增加到一定值时， 下落噪声就会消除。 １ 摩擦噪声 ． ４ 摩擦声是指滚柱轴承上的异常噪声 ， 通常出现在 较大型的轴承， 特别是采用油脂润滑的轴承 ， 当润滑性 能不好时更易发生。此外轴承在承受只有径向载荷而 径 向间 隙又 比较大 时也容 易产 生摩擦 声 。摩擦 声 的发 生 是不稳 定 的 ， 时连续 ， 时间歇 ， 有 有 而且 随转 速 变化 ， 只 发生 在 一定 的转速 范 嗣 内 ， 而该 转 速 范 围又 随轴 承
１ 设备在受力 、 ） 载荷等条件允许 时 ， 尽可能选用 球轴 承 ； ２ 结构 设计 时 ， 考虑 对轴 承施加 一定 的预 紧力 ； ） 应 ３ 对精密设备所使用 的轴承 ， ） 滚动体 的直径要进 行测 量挑 选 ， 使其 绝 对尺 寸 尽可 能接 近 ， 并要 精研 后再 装入 ， 内外滚道 尚需作超精加工 ， 对 以提高其形状精度 及改善波纹度来降低噪声 。
ｌ ・ ４
第 ２ 卷 第３ （ ５ 期 总第 ｌ５ ） ｌ期
谭拥 军： 滚动轴承噪声及其控制
２ １ 年 ６月 ００
实验证 明 ， 滚子 精度 由原 来 的 Ⅱ级 提高 到 Ｉ ， 承 把 级 轴 在主轴 １ ５ ｍ ｎ ， ０ ／ ｉ时 其噪声可降低约 １ Ｂ Ａ 。 ２ ｒ ０ （ ） ｄ
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、
（ 上接 第 １ 页 ） ３
压力 表指 示 １ ａ ０ＭＰ 。压 力 ：０ｔ ３ 。 ３ 存 在 问题
３１ 转 子 铁 心 ．
生的摩擦力使之形成整体 ， 整体强度会大大增加。 目 前产 品 图纸 已经 更 改 。
收稿 日期 ：０ ９ １— ９ ２０—２０ 作者简介 ： 谭拥军（ ９ ９ ） 男， １６ 一 ， 湖北 宜昌人 ， 工程师 ， 本科。
・
型号而变化 。根据实验 ， 滚动轴承摩擦声 的产生与润 滑油性质有直接关 系， 同时与轴承外滚道 的加工质量 有关。 ２ 产 生噪声 的主 要原 因 噪声 主要 由两部 分组 成 ， 一是机 械振 动产生 的 ， 二 是 由围绕保持架的空气或流体扰动而产生的空气动力 性 噪声 。 滚动轴承产生机械振动和噪声的原因除上述分析 的几 种 情况 外 ， 与轴 承 环 的 几何 形状 、 还 波纹 度 、 心 偏 量、 滚道 的振 摆 以及 滚动 体 的 圆度 和几 何 形状 等 。当 滚 动 轴 承滚 道 表 面或 滚 动体 上 出现 毛 刺伤 痕 、 斑 等 锈 缺 陷 时 ， 承在运 转过 程 中将 产 生应力 变化 ， 轴 引起 高频 振动。这种振动将 以固体声的方式向外传播 。这些缺 陷如果 出现 在滚 道上 ， 产生 的 噪声往往 是 连续 的 ； 如发 生 在滚动体上 ， 噪声则成 为周 期性 的时有时无 的现 象 。滚动 轴 承 中如 落人 杂 质 和颗 粒 状灰 尘 ， 可 能使 也 其发出不稳定 的噪声。轴承的径向间隙也是引起噪声 的因素 。实 践表 明 ： 间隙过小 会 发 出音 调较 高 的噪声 ， 间隙过大则会产生较大的轰鸣声。对于高速旋转的轴 承来 说 ， 持 架周 围 的空气扰 动对 噪声 影响较 大 ， 计 保 设 时应 重点 考虑 。 ３ 噪 声的 控制 方法
３３ 适 当 的 配 合 ．
荷 ， 改 变 轴 承 中 的径 向 间 隙 ， 可 增加 接 触 刚性 ， 善振 改
外 环在支承孔 中的配合将直接影 响固体声的传 播 。配合过紧不但提高 了传声性 ， 而且会使滚道变形 ， 影响其形状误差 ， 使径向间隙减小 ， 噪声增大。因而外 环 与 支 承孔 的配 合 宜 松些 ， 时合 适 的配 合 能使 轴 承 同 与支承 孔接 触处 的油膜 对外 圈振 动 产生 阻尼 。与轴 承 内环相配合 的轴颈的表面粗糙度和公差 ， 应符合所用 轴承精度等级的要求 ， 如不符合要求的轴颈上过紧的 安装 了滚动轴承 ， 即使轴承零件制造精 良， 但轴颈的误 差 不 可避 免 会 传递 给 内环 滚 道 ， 运 转过 程 中也 会 产 在 生振 动 发 出颤振 声 。 因此 ， 除 这类 噪声 除 了控 制轴 消 承本身 的制造质量外 ， 还应考虑轴颈的加工和装配时 的过 盈量 的控 制 。 ３４ 提 高轴 承座 的 刚性及 适 当的预 紧装 置 ． 轴 承座 的刚 度对 轴承 噪声 影 响较 大 ， 实验 表 明 ： 轴 承工 作 时 发 出 的声 音 随 其壁 厚 的增 加 而减 弱 ， 以增 所 强轴 承 座 的 刚度 、 变轴 向壁 厚 能 达到 降 低 轴 承 噪声 改 的 目的 。另 一 方 面 ， 装 配后 的轴 承 预 加 一定 量 的载 对
参考文献
【】 机 械设计 手册编委会 ． １ 机械设 计手册 （ 版 ） ． 新 【 机械 ｌ业 Ｍ】 Ｔ
出版 社 ，０ ４ ２０ ．
【】 李 晓雷． 械振 动基 础【 ． 京 ： 京 理Ｔ 大学 ｆ版社 ， ２ 机 Ｍ】北 北 Ｉ Ｊ
１ ９６． ９
Ｔｈ ｉｅａ ｄ Ｃｏ ｔ ｏ ｆ ｌ Ｂｅ ｒｎ ｅＮｏ ｓ ｎ ｎ ｒ ｌ ｌ ａ ｉ ｇ ｏ Ｂａ
动声学特性 。此外 ， 良好的轴承润滑对降低噪声具有 定的作用 ， 它能改善滚动体与滚道 、 滚动体与保持架 的摩擦性 能 ， 降低轴承温升 ， 但要控制油量 。油量过 多， 轴承在高速运转时会出现油的搅动 ， 产生噪声。
一
４ 结
论
综 上 所述 ， 承 噪声 的大 小 与设计 有关 ， 轴 因而 在设 计 阶段 应做 到 ：
４ 结 束语
端板压紧时与冲片间有微小窜动 ， 铜条嵌人时， 在 端板 与铁 心接 触 处 阻力较 大 。正 式 生产 时可 在铁 心压 紧之前 ， 先对称嵌入两只铜条 ， 将端板与铁心定位 ， 然 后再 压 紧 ， 述 问题 即可 解决 。 上
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机 械 管 理 开 发
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滚动轴承噪声及其控制
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【 关键词】 滚动轴承 ； ； 噪声 控制
【 中图分类号】 Ｔ １３ Ｈ ３
【 文献标识码】 Ａ
【 文章编号】 １０—７ Ｘ ２ １）３０ １— ２ ０ ３７３ （ ００—０ ４０ ０
０ 引 言
滚动轴承是机械设备上常用 的基础件 ， 虽然轴承 本身的噪声辐射一般不至于影响设备的噪声级 ， 但工 作 时轴 承 频率 成 分 的小 幅振 动 ， 使 相邻 零 件 引起 共 会 振， 从而产生较大的噪声。特别对于精密设备来说 ， 如 果轴承本身制造不 良或有缺 陷； 则轴承噪声也可能成 为 主要 噪声源 之一 ， 以轴承 噪声也 是不 可忽视 的 。 所 １ 噪 声产 生的机 理” １ 滚 动轴承 发 出噪声 的主要原 因是 由滚 动轴 承转 动 时 ， 负 载作用 下 ， 动轴 承产 生变形 而 引起振 动发 出 在 滚
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【 摘
要 】 简要说 明了滚动轴承噪声产生的机理和主要 因素 ， 对出现 的有 关问题 ， 出了 应的解决和控制轴承 针 提 相
噪声的方法， 同时简要说 明 了设备在设计 阶段应 着重考虑的几点设计准则及加工精 度要 求。
噪声 。
１１ 轴 承环 的噪 声 ． 滚动 轴 承噪 声 基本 上 是 由轴 承 环 的振 动所 引 起 ，
与其结构 、 刚度 、 制造精度 、 安装条件使用情况等因数 有关 。如果 轴 承 内环 滚道 上 径 向波 纹 较大 ， 当滚 珠轴 承的内环转动到此处时， 滚珠都处在波峰峰顶上 ， 不仅 会 引 起 外 环 的 径 向振 动 ， 且 也 将 引 起 外 环 的 轴 向 而 振动 。 １ 保持 器噪 声 ． ２ 主要是由于轴承旋转时保持器与振动着的滚动体 互相碰击而发出的噪声 。发出这种噪声时 ， 保持器会 剧烈振动 ， 一般认为是 由于滚动体与保持器之间的滑 动摩擦诱发的自激振动 。保持器噪声主要产生于滚动 轴 承及 圆锥轴 承 中 ， 在径 向间 隙过 大 、 滑性 能 不 良 、 润 轴上 传递 扭矩 波动等 情况 下愈 容易 发生 。 １ 滚动体 下 落噪 声 ． ３ 在大型滚珠轴承与滚柱轴承中， 只受径 向载荷 在 且低 速旋转 时 才会 出现并 产生 此种 噪声 。这是 因 为在 低速旋转时， 滚动体所产生的离心力小 ， 使处在非载荷 圈上 的滚动 体 撞击 保 持器 或 滚动 面 而 发 出噪声 ， 以 所 当转速增加到一定值时， 下落噪声就会消除。 １ 摩擦噪声 ． ４ 摩擦声是指滚柱轴承上的异常噪声 ， 通常出现在 较大型的轴承， 特别是采用油脂润滑的轴承 ， 当润滑性 能不好时更易发生。此外轴承在承受只有径向载荷而 径 向间 隙又 比较大 时也容 易产 生摩擦 声 。摩擦 声 的发 生 是不稳 定 的 ， 时连续 ， 时间歇 ， 有 有 而且 随转 速 变化 ， 只 发生 在 一定 的转速 范 嗣 内 ， 而该 转 速 范 围又 随轴 承
１ 设备在受力 、 ） 载荷等条件允许 时 ， 尽可能选用 球轴 承 ； ２ 结构 设计 时 ， 考虑 对轴 承施加 一定 的预 紧力 ； ） 应 ３ 对精密设备所使用 的轴承 ， ） 滚动体 的直径要进 行测 量挑 选 ， 使其 绝 对尺 寸 尽可 能接 近 ， 并要 精研 后再 装入 ， 内外滚道 尚需作超精加工 ， 对 以提高其形状精度 及改善波纹度来降低噪声 。
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第 ２ 卷 第３ （ ５ 期 总第 ｌ５ ） ｌ期
谭拥 军： 滚动轴承噪声及其控制
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实验证 明 ， 滚子 精度 由原 来 的 Ⅱ级 提高 到 Ｉ ， 承 把 级 轴 在主轴 １ ５ ｍ ｎ ， ０ ／ ｉ时 其噪声可降低约 １ Ｂ Ａ 。 ２ ｒ ０ （ ） ｄ
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３３ 适 当 的 配 合 ．
荷 ， 改 变 轴 承 中 的径 向 间 隙 ， 可 增加 接 触 刚性 ， 善振 改
外 环在支承孔 中的配合将直接影 响固体声的传 播 。配合过紧不但提高 了传声性 ， 而且会使滚道变形 ， 影响其形状误差 ， 使径向间隙减小 ， 噪声增大。因而外 环 与 支 承孔 的配 合 宜 松些 ， 时合 适 的配 合 能使 轴 承 同 与支承 孔接 触处 的油膜 对外 圈振 动 产生 阻尼 。与轴 承 内环相配合 的轴颈的表面粗糙度和公差 ， 应符合所用 轴承精度等级的要求 ， 如不符合要求的轴颈上过紧的 安装 了滚动轴承 ， 即使轴承零件制造精 良， 但轴颈的误 差 不 可避 免 会 传递 给 内环 滚 道 ， 运 转过 程 中也 会 产 在 生振 动 发 出颤振 声 。 因此 ， 除 这类 噪声 除 了控 制轴 消 承本身 的制造质量外 ， 还应考虑轴颈的加工和装配时 的过 盈量 的控 制 。 ３４ 提 高轴 承座 的 刚性及 适 当的预 紧装 置 ． 轴 承座 的刚 度对 轴承 噪声 影 响较 大 ， 实验 表 明 ： 轴 承工 作 时 发 出 的声 音 随 其壁 厚 的增 加 而减 弱 ， 以增 所 强轴 承 座 的 刚度 、 变轴 向壁 厚 能 达到 降 低 轴 承 噪声 改 的 目的 。另 一 方 面 ， 装 配后 的轴 承 预 加 一定 量 的载 对
参考文献
【】 机 械设计 手册编委会 ． １ 机械设 计手册 （ 版 ） ． 新 【 机械 ｌ业 Ｍ】 Ｔ
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动声学特性 。此外 ， 良好的轴承润滑对降低噪声具有 定的作用 ， 它能改善滚动体与滚道 、 滚动体与保持架 的摩擦性 能 ， 降低轴承温升 ， 但要控制油量 。油量过 多， 轴承在高速运转时会出现油的搅动 ， 产生噪声。
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综 上 所述 ， 承 噪声 的大 小 与设计 有关 ， 轴 因而 在设 计 阶段 应做 到 ：
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端板压紧时与冲片间有微小窜动 ， 铜条嵌人时， 在 端板 与铁 心接 触 处 阻力较 大 。正 式 生产 时可 在铁 心压 紧之前 ， 先对称嵌入两只铜条 ， 将端板与铁心定位 ， 然 后再 压 紧 ， 述 问题 即可 解决 。 上