大型球軸承零件加工質量對噪聲的影響

趙景周，郝亞碩，王國平，袁耀東

(洛陽LYC軸承有限公司 大型軸承廠檢查科，河南 洛陽 471039)

大型球軸承使用的工況多為礦山、冶金等設備的一般非精密部位，一般沒有噪聲方面的特殊要求。但隨著科技的發展，大型球軸承噪聲問題已越來越被關注。根據小型低噪聲球軸承的生產加工經驗可知，鋼球精度對軸承振動噪聲的影響最大；其次是內圈溝道(內溝)的圓度、波紋度和表面粗糙度；再次是外圈溝道(外溝)的圓度、波紋度、表面粗糙度及軸承潤滑劑和軸承的清潔度；保持架的加工精度和軸承的游隙對噪聲的影響最小。為此在生產加工過程中，應重點對大型球軸承零件的圓度、波紋度和表面粗糙度進行嚴格控制，以達到控制軸承噪聲的目的。

1 試驗結果

為了分析影響大型球軸承噪聲的因素，進行了多次多型號(6320，6322，6324)軸承的工藝試驗，現以6320軸承為例進行分析。為了保證產品零件的加工質量，對套圈的磨削加工質量和工藝路線進行了相應調整。套圈的加工質量按6級公差進行質量控制，用YD-201Taylor圓度儀隨機測量，結果見表1。

表1 套圈加工質量測量結果 μm

鋼球等級選取G20，保持架按一般品的質量要求，潤滑劑選取991抗磨減振潤滑劑。合套后用汽油清洗，待汽油揮發盡涂油后在BVT-120速度振動儀上進行測量，結果見表2。

2 灰關聯分析

采用灰關聯分析[1]方法對軸承零件內、外溝的圓度、波紋度、表面粗糙度與產品的低、中、高頻振動噪聲關系進行分析計算，不考慮鋼球、保持架、潤滑劑、游隙和軸承清潔度對噪聲的影響。

2.1數據處理

根據灰關聯分析法，由表2數據可得

表2 軸承振動速度值及零件加工質量對照

X=[XD,XZ,XG,X2,X3,X4,X5,X6,X7]T=

式中：XD,XZ,XG分別代表低、中、高頻分量；X2，X3，X4分別代表外溝圓度、波紋度和表面粗糙度；X5，X6，X7分別代表內溝圓度、波紋度和表面粗糙度。

以第1列數據為基準，對數據序列進行初值化變換，得

X[0]=

2.2 求絕對值和極值

由Δij(t)=|Xi-Xj|得

低頻，

QD2=[0，0.069，0.143，0.251，0.275，0.081，0.258]，

QD3=[0，0.048，0.286，0.143，0.552，0.229，0.181]，

QD4=[0，0.067，0.143，0.352，0.029，0.324，0.152]，

QD5=[0，0.054，0.008，0.232，0.126，0.111，0.032]，

QD6=[0，0.24，0.137，0.206，0.171，0.097，0.194]，

QD7=[0，0.375，0.143，0.036，0.421，0.443，0.039]；

中頻，

QZ2=[0，0.331，0.533，1.432，2.297，0.528，2.294]，

QZ3=[0，0.352，0.390，1.323，2.019，0.381，2.371]，

QZ4=[0，0.467，0.533，1.533，2.6，0.933，2.4]，

QZ5=[0，0.454，0.668，1.412，2.697，0.721，2.520]，

QZ6=[0，0.64，0.813，1.387，2.4，0.707，2.747]，

QZ7=[0，0.025，0.533，1.217，2.15，1.667，2.592]；

高頻，

QG2=[0，0.014，0.833，0.966，2.229，0.862，1.494]，

QG3=[0，0.357，0.690，0.857，1.952，0.714，1.571]，

QG4=[0，0.15，0.833，1.067，2.533，1.267，1.6]，

QG5=[0，0.137，0.968，0.946，2.63，1.054，1.721]，

QG6=[0，0.323，1.113，0.92，2.333，1.04，1.947]，

QG7=[0，0.292，0.833，0.75，2.083，0.5，1.792]，

式中：Δij(t)為比較時刻的因素間的絕對值；Xi為數列，i=D,Z,G；Xj為數列，j=2,…,7。

找出Δij(t)的最小值Δmin和最大值Δmax。低頻的最大值為0.552，最小值為0；中頻的最大值為2.747，最小值為0；高頻的最大值為2.631，最小值為0。

2.3 關聯系數

求Xi對各數列每個時刻的關聯系數(分辨系數K=0.5)

Lij(t)=(Δmin+KΔmax)/(KΔmax+Δij(t))，

式中：K為常數，0.1≤K≤1,一般取K=0.5;Δmin為各個因素間的最小值；Δmax為各個因素間的最大值。

RD2=[1，0.800，0.659，0.523，0.501，0.774，0.517]，

RD3=[1，0.853，0.491，0.659，0.333，0.547，0.604]，

RD4=[1，0.805，0.659，0.439，0.906，0.460，0.644]，

RD5=[1，0.836，0.973，0.544，0.687，0.713，0.897]，

RD6=[1，0.535，0.668，0.573，0.617，0.740，0.587]，

RD7=[1，0.424，0.659，0.885，0.396，0.384，0.875]；

RZ2=[1，0.806，0.720，0.49，0.374，0.722，0.374]，

RZ3=[1，0.796，0.779，0.509，0.405，0.783，0.367]，

RZ4=[1，0.746，0.720，0.473，0.346，0.595，0.364]，

RZ5=[1，0.752，0.673，0.493，0.337，0.656，0.353]，

RZ6=[1，0.682，0.628，0.498，0.364，0.660，0.333]，

RZ7=[1，0.982，0.720，0.530，0.390，0.892，0.346]；

RG2=[1，0.989，0.612，0.577，0.371，0.604，0.468]，

RG3=[1，0.974，0.656，0.605，0.403，0.648，0.456]，

RG4=[1，0.898，0.612，0.552，0.342，0.509，0.451]，

RG5=[1，0.905，0.576，0.582，0.333，0.555，0.433]，

RG6=[1，0.803，0.542，0.588，0.361，0.558，0.403]，

RG7=[1，0.819，0.612，0.637，0.387，0.725，0.423]。

2.4 灰關聯度r及排序

式中:rij為關聯度；M為數據個數；Lij(t)為關聯系數。

rD2=0.68，rD3=0.64，rD4=0.70，rD5=0.81，rD6=0.67，rD7=0.66，則對低頻的影響排序為：內溝圓度>外溝表面粗糙度>外溝圓度>內溝波紋度>內溝表面粗糙度>外溝波紋度。

rZ2=0.641，rZ3=0.663，rZ4=0.606，rZ5=0.609，rZ6=0.595，rZ7=0.694，則對中頻的影響排序為：內溝表面粗糙度>外溝波紋度>外溝圓度>內溝圓度>外溝表面粗糙度>內溝波紋度。

rG2=0.729，rG3=0.703，rG4=0.783，rG5=0.739，rG6=0.720，rG7=0.715，則對高頻的影響排序為：外溝波紋度>外溝圓度>內溝表面粗糙度>內溝圓度>外溝表面粗糙度>內溝波紋度。

3 結束語

軸承內、外溝圓度，波紋度及表面粗糙度對軸承噪聲的影響程度不同，在實際的大型低噪聲球軸承生產加工中，首先應重點控制內、外溝的表面粗糙度和內溝道的波紋度，其次控制內、外溝的圓度和外溝的波紋度，即可達到和保證產品的噪聲水平。