国外低振动低噪声轴承技术发展的研究
2006-10-23
国外关于滚动轴承振动与噪声技术的研究,早在1933年就已在欧洲开始,当时的研究目的主要是为了在电机中以滚动轴承替代滑动轴承。1940年前后,尤其是1945年即第二次世界大战结束以后,随着轴承主要由军工需求转向民用市场,日本开始对轴承的振动与噪声进行系统的研究,并于1960年制定了世界上个有关轴承噪声的国家标准JISB1548《滚动轴承声压级测量方法》。1950年以后,美国主要从国防角度出发,在海军的支持下,开始对轴承的振动与噪声进行系统的研究,其在1954年制定的美国军用标准MIL-B-17931《船舰技术条件》,对世界范围内的低振动低噪声轴承的技术发展,具有广泛的影响力。轴承工业发达国家开始批量且稳定地生产低噪声轴承,则是在1965年左右,随着轴承生产装备的机械化和自动化程度的不断提高、制造工艺的不断改进而实现的。1980年左右,低振动低噪声轴承的生产基本上形成了普及态势。 从研究低振动低噪声轴承的技术路线来看,日本对轴承噪声的研究早于对轴承振动的研究,而且一直比较侧重于对轴承噪声的研究。大约在1970年以后,才开始在批量生产中采用振动测量方法:而欧美则一直偏重于对轴承振动——即轴承噪声产生的原因进行研究。 从低振动低噪声轴承的加工工艺改进历程来看,首先是“以超代抛”——即以超精工艺代替抛光工艺的实现,其使得轴承沟道的波纹度和粗糙度水平改善了50%;继而是轴承清洗新工艺(如超声波清洗)采用和钢球质量水平的不断提高;再后是采用系列化的低振动低噪声润滑脂;Z近已进入到不断改善保持架质量水平方面。当今的低振动低噪声轴承,则必须采用磨削、超精、清洗和装配等综合工艺以及高质量的钢球、保持架和润滑脂等配套零件来实现,而机械化、自动化以及专业化则是批量且稳定生产的前提与基础。 从低振动低噪声轴承的技术水平来看,日本NSK、NTN、KOYO等公司的产品一直处于领先水平,其中尤以NSK公司Z具代表性,例如其已推出了“静音”与“超静音”轴承,并自豪地将NSK关于“球轴承噪声与振动的研究”称之为“世界水平的成就”,目前的产品与1980年左右的产品相比,振动水平约降低了50%;瑞典SKF和德国FAG等公司的产品处于先进水平,与日本等公司的产品略有差距。 国外著名轴承公司对低振动低噪声轴承的研究 1、NSK公司 NSK的轴承噪声(振动)等级分为4级,即:标准、E、ER和EF级。对于电机轴承,则采用MC、MCR和MCF级。ER(MCR)级轴承即为“静音”轴承,EF(MCF)级轴承即为“超静音”轴承。 NSK不同噪声(振动)等级轴承的典型用途见表1,其所对应的轴承公差等级一般均为P0级。 表1 ----------------------------------------------------------------------------- 噪声(振动)等级代号 典型用途 ----------------------------------------------------------------------------- 标准 汽车发电机、洗衣机、摩托车 E 洗衣机、摩托车、吸尘器、抽油烟机、电动工具 ER(MCR) 空调器、洗衣机、吸尘器 EF(MCF) 空调器 ----------------------------------------------------------------------------- NSK在生产中采用安德鲁测振仪检查轴承的振动及异音。其目前实物水平,以“静音”级的6201CMR轴承实测值为例,振动加速度级约为27dB,振动速度约为:低频段22μm/s、中频段16μm/s、高频段8μm/s。 NSK对低振动低噪声轴承的研究,现已发展到保持加噪声产生机理分析、振动噪声长寿命化技术、NRRO(Non Repeatable run Out——非重复性旋转精度)评价系统和轴承异音分析系统等精深阶段。 2、SKF公司 SKF的轴承振动等级分为7级,即:普通、Q5、Q6、Q05、Q55和Q66级,其含 义见表2。对于电机轴承,则采用QE5和QE6级。 表2 ------------------------------------------------ 振动等级代号 含义 ------------------------------------------------ 普通级 Q5 振动平均值低于普通级 Q6 振动平均值低 Q05 振动峰值低于普通级 Q06 振动峰值极低 Q55 Q5+Q05 Q66 Q6+Q06 ------------------------------------------------ SKF在生产中采用VKL型测振仪检查轴承的振动及异音。 SKFZ近采用的深沟球轴承NQS(New Quality Standard——新质量标准)见表3,适用的轴承型号为607~6026、1607~16026、626~6222、6300~6319和6403~6416,其中Z引人注意的是对EQ5级电机轴承,需同时加轴向载荷和偏心载荷进行振动测量。 表3 ---------------------------------------------------------- 轴承外径D(mm) 振动等级 尺寸公差 旋转精度超过 到 ---------------------------------------------------------- 52 QE5 P6 P5 52 110 Q55 P6 P6 110 200 Q66 P6 P0 ---------------------------------------------------------- 注:测量载荷——对QE5级轴承,同时加轴向载荷和偏心载荷;对Q55和Q66级轴承,仅加轴向载荷。测量转速——对D≤100mm的轴承,n=1800r/min;对D>100mm 的轴承,n=700r/min。 3、其他公司 FAG公司在1980年出版的轴承样本中,就将原代表低噪声轴承的后置代号“G”取消,其意义在于表明低振动低噪声已成为轴承的基本质量要求,无须再另行标志;Steyr公司交轴承振动等级分为3级,即:Q0、Q6和Q5级;原英国RHP和美国Federal-Mogul等公司都制定有轴承振动标准。