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电机轴承装配工艺对电机噪声振动的影响上海电器科学研究所 应菩成 在小型异步电机的噪声振动问题中, 轴承常常起着举足轻重的作用, 同一台电机噪声、振动往往可能因为轴承噪声、振动的变化从优级变成不合格品, 噪声大小之差可达20dB以上, 引起轴承噪声变化的原因有三个方面一是轴承本身的质量问题（这是一个主要的间题）, 二是电机的轴承结构, 尺寸配合公差和加工质量问题, 三是轴承的装配工艺问题。本文所谈的是第三个方面的问题。一、电机轴承安装工艺对噪声、 振动的影响实践证明, 电机轴承安装工艺对电机噪声、 振动的影响很大, 正确的安装工艺是降低电机噪声, 振动的重要措施。为此, 根据实践我们编写了“ 电机轴承安装工艺参考”这个文件（以下简称参考工艺），为了验证, 我们分别采用日本轴承NTN和洛阳轴承厂的206Z1轴承, 用不同的安装工艺在同一台电机（Y100-4；2.2kW）上进行试验, 测试结果见表1。表1噪声、振动测试结果轴承型号轴承质量振动加速度dB安装工艺实测噪声声功率级dB（A）实测振动速度mm/S日本NTN20638一般770.46洛阳206Z147.1参考工艺58.750.216 从表1可见, NTN轴承的质量虽然优于国产洛阳轴承厂生产的轴承, 两者本身的振动加速度相差9.1dB。但是由于用洛阳206Z1轴承安装时, 采用了比较合理的工艺, 因而, 实测电机噪声声功率级反而比优质NTN的轴承低18.25 dB, 振动速度低0.244mm/S。另外, 我们还专门作了这样一个试验,在同一台Y160M-4，11 千瓦的电机上, 分别用热套和手锤敲击轴承内圈的方法进行装配（其它清洗, 上脂等均相同）。实测电机噪声, 振动结果见表2。表2两种装配方法，电机噪声、振动水平比较轴承型号组别轴承质量振动加速度dB安装方式实测噪声声功率dB（A）振动速度mm/S日本NTN630946.5手锤敲击轴承内圈65.21.7日本NTN630941手锤敲击轴承内圈65.71.35济南309Z152热套631.4济南309Z150热套621.4 从表2可见, 日本NTN轴承单件振动加速度值比济南轴承小3.5dB11 dB, 质量优于济南, 由于装配方式不同, 济南轴承的装机噪声反比日本的小2.95 dB（A）。这个试验同祥也证明安装工艺的重要。二、电机轴承的正确安装工艺 电机轴承的安装工艺主要包括安装前的清洗和安装两部分, 目前轴承的安装方式,常见下列四种：（1）热套,（2）冷压，通过轴承内圈受力进行压装；（3）敲击,用手锤或其它工具, 经套圈敲击轴承内圈进行装配；（4）通过轴承外圈,保持架或别的其它部分受力, 将轴承压入或打入轴。这四种方法中, 第三、四种方法, 可以说在三十年前就不提倡使用, 但是直到目前为止, 个别工厂仍在采用, 这应该说是不允许的。从降低电机轴承噪声的角度来讲, 以热套最好, 冷压次之, 第三、四种工艺重申严禁采用。1热套 我们是这样进行的, 先在轴承上按要求上好润滑脂, 然后放入烘箱加热, 到一定温度后, 保温一段时间, 再进行装配。我们认为, 均匀的加热, 使轴承的变形最小, 而且由于加热前已上好了润滑脂, 在加热的过程中, 使得润滑脂均匀地附着在轴承的沟道表面和钢球表面。形成良好的润滑情况。另一方面润滑脂对于噪声, 振动有一定的阻尼作用。 热套的关键是轴承的加热方法和控制加热的温度, 过去一般加热有两种方法：（1）用烘箱加热；（2）用油槽加热。 最近我们和有关单位的试验证明, 以烘箱加热为好。这主要是因为轴承在矿物油中加热时, 矿物油粘附在轴承表面, 使得轴承润滑脂与轴承零件的粘附变差, 一运转就有可能将润滑脂甩出。即使密封轴承, 液态的油也会通过密封圈渗入轴承内部。当电机运转时, 油和润滑脂将不断地进行搅拌, 使得润滑脂的性能变坏, 以致影响轴承的使用。 在轴承加热的过程中应注意, 轴承的受热必须均匀, 加热的温度一般来讲不要超过100, 有时由于装配的需要, 希望温度高一些, 但最好不要超过120, 而且时间也不宜过长。这主要是由于（1）轴承温度超过120其金相组织会发生变化（特殊规格例外）；（2）润滑脂的使用温度也不允许超过120。2通过轴承内圈进行冷压压力经套圈传给轴承内圈将轴承压入轴上, 冷压与热套相比有两个不足之处,（1）润滑脂与轴承的粘附不牢固, 当电机运转时容易将脂甩出轴承, 造成钢球与沟道之间的短时干摩擦。使得噪声增加。运转一段时间后, 轴承温度有所升高, 润滑脂将进入沟道, 润滑情况有所变好, 因此, 往往是开机的短时间内噪声比较大。（2）冷压的过程中压装设备上的脏物容易进入轴承内部, 造成轴承噪声, 振动不稳定。3用手锤敲击轴承内圈进行装配的轴承一般来讲, 噪声振动比热套、冷压的大, 我们分析, 这主要是手锤的冲击力, 使轴承受冲击那边的沟道波纹变坏（如图1）,同时还可能在造成如图2的情况,在内圈的一边受冲击力,外圈与钢球将向与冲击力相反方向运动,造成内圈沟道, 钢球, 外圈沟道之间的相互碰撞, 使得他们之间的波纹度变坏。由于轴承波纹度变坏, 使得轴承的噪声、振动变差。另一个使轴承噪声、振动变大的主要原因是, 由于手锤敲打,不可能使轴承内圈受力均匀。这样往往使得轴承内圈与轴相对倾斜, 而损坏了轴承档的配合面。我们曾遇到过这样一台电机,轴承采用手锤敲击法安装, 实测电机噪声声功率级80.6dB。我们将该电机的轴承拆下检查, 发现轴承中部,有很深的一条倾斜的伤痕,轴颈的尺寸精度也遭到破坏, 大小差16。将轴顶修复, 用热套的方法换了一只新的轴承, 该电机噪声声功率下降为57.8dB（A）, 降低了22.8 dB（A）, 由此可见, 用手锤敲击的方法害处有多大。4.通过轴承外圈, 保持架受力进行压装这种方法和手锤敲击法一样, 早就不提倡采用, 因为这种装配使轴承受力不合理,力是通过外圈沟道钢球内圈沟道, 这样使钢球与沟道之间造成压伤, 使得噪声、振动增大。曾作过这样一个试验, 用国产沪南轴承厂的204Z1轴承与日本SK6204DDUC3P3A轴承, 利用某厂现在使用的一条装配流水线, 进行压装, 轴承一端通过内圈压入轴颈, 另一端藉此压力将端盖, 轴承一起压入。这一端轴承的受力就不合理, 其受力情况端盖轴承外圈钢球轴承内圈；这样使得该端轴承的滚动接触面都遭受相同程度的损坏, 因而实测的噪声, 振动值均很接近。见表3表3 JO3-80-4-1.1kW装机噪声,抓动32台平均值实测值轴承型号日本NSK6204DDUC3P3A沪南180204Z1沪南204Z1噪声声功率数dB（A）68.5 69.470.85振动速度mm/S1.4651.1831.225压装第十八号电机时, 由于轴承与端盖未放正, 压的过程中, 发出清晰的“ 轧” 的一声, 我们认为该机的轴承已受严重损伤,随即在该机上作好记号，实测噪声声功率级达90 dB（A）。将该轴承解体, 在轴承内外圈沟道和钢球表面有肉眼可见的明显伤痕, 图3是该轴承的圆图仪测绘图形。三、轴承的清洗 1.清洗的目的 清洗要达到两个目的, 一是洗去轴承上的防锈剂, 二是洗去轴承中可能存在的脏物, 排除固体污染。 脏物进入轴承, 除了使电机噪声增大外, 还使得电机噪声不稳定。 电机专用轴承与普通轴承就制造工艺来讲, 主要是电机专用轴承对钢球，内、外圈沟道的密波波高严加控制, 以204Z1轴承为例,其钢球的密波波高控制在0.05范围内,内、外圈沟道密波波高控制在0.1范围内。轴承噪声与钢球, 内、外圈沟道的密波波高成正比。如果一个优质的轴承中进入一个直径为0.5mm的杂物, 这样的脏物与轴承密波波高相比相差一个数量级。可以设想当某一个钢球在运行中轧着它的话, 将会发出多大的噪声和振动, 更何况与脏物相轧时, 会给钢球, 沟道造成伤痕, 脏物也可能被轧成更多的微粒, 这样, 又增加了相轧的概率, 所以脏物进入轴承的危害是不应该忽视的。 2清洗 目前国内轴承使用的防锈剂, 大致有三种：油剂防锈剂、水剂防锈剂与气相剂。同一类型的轴承, 由于生产厂不同所采用的防锈剂也不同。甚至, 有的厂在同一轴承中采用两种不同的防锈剂。不同的防锈剂需采用不同的溶剂进行清洗, 因此, 清洗前必须搞清楚轴承所用何种防锈剂。如果防锈剂不洗干净, 运行中会造成固体污染。 四、上润滑脂 润滑脂除了对轴承噪声有影响外, 更重要的是影响轴承的使用寿命。润滑脂最好在安装前装入, 这样一方面可以使润滑脂真正进入轴承沟道, 另一方面在加热过程中可使它均匀地附在轴承的滚动表面。 润滑脂的用量以沟道有效空间的1/31/2于为好, 用量多了, 除在运行中被甩出轴承外, 还将产生空气搅拌声。 五、结论 1为了降低和控制电机的噪声, 振动要注意轴承的选用, 应选用电机专用轴承，特别应优先选用电机专用的180型全封闭轴承。其单件的振动加速度（dB）值应符合表4的要求。 2装配方式尽可能采用热套和通过内圈受力的冷压。