预负荷对电机轴承噪声的影响
2011 年 12 月 12

 

日

09:32

    在工业电机出厂检验以及运行过程的机械故障中,轴承的噪声问题一直是困扰各界的重要问题。越来越多的
专业人士开始关注如何降低

NTN 轴承的噪声,如何判别轴承的非正常噪声,对电机中轴承的噪声问题也进行了深入

地研究。从轴承的正常噪声机理入手

,介绍影响轴承噪声的几个重要因素,同时提出了相应的解决方案。

　预负荷对电机轴承噪声的影响
   1　深沟球轴承的轴承配置及预负荷
以两个深沟球轴承的电机轴承配置为例

,探讨轴承预负荷对减小轴承噪声的作用。首先,在轴承配置中,会有一端作

为定位端

,一端作为游动端。定位端的轴承对整个轴系进行轴向定位,并承受电机轴端的轴向负荷;而游动端轴承只

承受径向负荷。当电机正常运行时

,如果有轴向负荷,那么定位端轴承将承受轴向力,包括非负荷区在内的所有滚动

体都会被两个滚道夹住

,从而减小非负荷区滚动体在滚道内的振动;但是对于游动端的轴承,由于没有轴向负荷,非

负荷区的滚动体在剩余游隙内有空间进行振动

,从而产生轴承噪声;如果电机不承受轴向负荷,那么不论是定位端还

是游动端

,两个轴承均处于有轴向负荷时游动端轴承的状态,会产生轴承正常运行的噪声。因此,如果可以对轴系中

的两个轴承均施加适当的轴向负荷

,那么就会大大减少轴承运行时的噪声。

   2　圆柱滚子轴承的轴承配置及预负荷在径向负荷较大的场合,深沟球轴承已不能满足要求,此时可选择圆柱滚
子轴承的结构。机中经常使用的圆柱滚子轴承是

NU 系列圆柱滚子轴承,该轴承外圈与滚动体保持架为一体,内圈单

独安装。从圆柱滚子轴承的选用背景可知

,圆柱滚子轴承要承受较大的径向负荷,但圆柱滚子轴承的正常运行时需

要一个最小的径向负荷。只有在径向负荷大于该最小的径向负荷时

,轴承内部的滚动体才能够实现纯滚动,否则滚

动体的运行状态将是滚动与滑动的结合。这样的滑动很容易使滚动体和滚道之间的润滑膜破裂

,造成金属之间的直

接摩擦

,甚至磨损。在外界宏观感受上,就体现为电机的噪声。电机设计中,轴承的选型通常考虑电机正常运行时的

负荷状况。但是在电机出厂检验时

,电机往往不会带上与实际工况一样的轴向和径向负荷,这样很有可能造成电机

中的圆柱滚子轴承所有负荷小于最小负荷

,从而产生较大的轴承噪声。工厂可采取为轴承施加径向负荷的手段,来

判断轴承的噪声是否为正常。同时

,对这类电机的出试验时间不宜过长,避免损坏轴承。

   3　角接触球轴承的轴承配置及预负荷为承受较大的轴向力,工业电机中经常选用角接触球轴承。一般,角接触
球轴承不能在正隙下运行

,这就要求其在运行状态下必须有一个适当的轴向负荷。该轴向负荷不能小于轴承运行所

余的最小运行负荷

(详细计算可参考 SKF 综合型录)。在某些电机的应用中,电机的轴端连接风机或者泵类的叶轮。

通常运行状态下

,如果叶轮转向不变,那么一个角接触球轴承的方式就可以承受这样的轴向负荷。但是,叶轮起动时

会产生一个反向的轴向负荷

,使单个使用的角接触球轴承出现轴承脱开的状态,从而产生不良的噪声、振动或者发

热乃至烧毁。这种情况下有两种基本对策

:一是对轴承施加预负荷,使这个预负荷与反向力的差大于轴承的最小负

荷

;另外一个就是使用 SKF 通用配组的角接触球轴承。SKF 通用配组的角接触球轴承由于其特殊的加工工艺,使轴

承通过不同端面的尺寸来保证两个轴承配组时

,在轴承内部形成正确的游隙以及预负荷分布,这样就可以同时承受

两个方向的轴向负荷。