大型設(shè)備滾動軸承運行噪聲的監(jiān)聽診斷

喻 穎，齊青松，蔣濱羽

(湖南省特種設(shè)備檢驗檢測研究院湘潭分院，湖南 湘潭 411100)

一、前言

滾動軸承的噪聲可以反映它的運行狀況，損傷及潤滑等情況。目前，對設(shè)備運行的振動測試和分析技術(shù)已趨成熟，而對于設(shè)備運行噪聲的研究相對滯后，對現(xiàn)場經(jīng)驗的依賴性較強。

噪聲的監(jiān)聽，可以使用聽診器，也可以使用原始的聽音棒的方法。對噪聲的監(jiān)聽，可以作為旋轉(zhuǎn)滾動軸承運行狀態(tài)的一種輔助診斷分析手段。運用得當將有助于減少軸承的損毀，減少停機時間和降低維修成本，提高生產(chǎn)效率。

二、噪聲產(chǎn)生的原因與診斷

1.噪聲的形成主因

(1)軸承的固有噪聲。

(2)因設(shè)計、加工誤差而產(chǎn)生的噪聲。

(3)傷痕及污物引起的噪聲。

(4)缺油脂。

2.診斷分析

對滾動軸承的運行噪聲的度量及診斷分析主要有強弱大小和噪聲頻率這兩個主要判斷指標。

(1)固有噪聲。

這是滾動軸承本身具有的一種噪聲，屬正常噪聲，即使加工裝備均為理想尺寸，也不可避免。

特征：軸承轉(zhuǎn)動時發(fā)出的一種平穩(wěn)、連續(xù)的聲音，聲音較小。當回轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化時，其主頻率不變。

(2)因加工、裝配誤差產(chǎn)生的噪聲。

這種噪聲的產(chǎn)生主要是軸承設(shè)計、制造加工誤差所致。

①滾道噪聲：由于軸承加工時，滾道和滾動體表面產(chǎn)生形狀誤差、粗糙度、波紋度，在軸承轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生隨機脈沖和滾道噪聲，它是軸承噪聲的主要成分。

特征：滾道噪聲會隨著滾道和滾動體的加工精度的提高而降低。

②滾動噪聲：滾動軸承容易產(chǎn)生滾動噪聲，滾動體在滾道上回轉(zhuǎn)、滑動、摩擦、撞擊時產(chǎn)生的噪聲。

特征：主要發(fā)生在滾動體進入、退出承載區(qū)的時刻。潤滑油脂性能不好或黏度極大時最容易產(chǎn)生。滾子軸承只承受徑向力，而徑向游隙比較大時容易產(chǎn)生。

③保持架噪聲：由滾動體和保持架、保持架與引導(dǎo)面之間的滑動摩擦、保持架與滾動體發(fā)生相互撞擊而產(chǎn)生的聲音。

特征：具有周期性。當采用滾動體引導(dǎo)保持架時，這種運動的不穩(wěn)定性更加嚴重，深溝球軸承的保持架較薄，徑向、軸向的彎曲剛度較低，整體穩(wěn)定性較差，軸承高速旋轉(zhuǎn)時，就會因為彎曲變形而產(chǎn)生自擊振動，引起“蜂鳴聲”。

(3)傷痕、夾雜物、缺油等引起的噪聲(即運行中的異常噪聲)。

此類噪聲產(chǎn)生的原因：裝配方法錯誤而產(chǎn)生的保持架、防塵蓋或滾道變形、碰傷；生產(chǎn)維護的不到位而產(chǎn)生的磨損、疲勞剝落、銹蝕以及夾雜物進入軸承工作面等。

特征：隨著運動頻率的變化而變化。

①夾雜物噪聲。軸承是個精密元件，如果軸承與潤滑劑不與污物分開，難以高速運轉(zhuǎn)。據(jù)統(tǒng)計，大約有14%的軸承過早損毀是由于污染問題造成的。由于潤滑劑含有灰塵、污物和軸承運轉(zhuǎn)時的灰塵、鐵屑等雜物進入軸承工作面的非周期性振動和噪聲，可以形容為“斷續(xù)的嘶啞聲”。

特征：隨機性、不固定，特別是小型軸承對其很敏感。

②傷痕噪聲。據(jù)統(tǒng)計，有16%的軸承過早損毀是因為安裝不當或沒有使用適當?shù)陌惭b工具。在安裝過程中因施力分配不均，或加熱(或局部)溫度過高，或由于軸、軸承座尺寸不當使得在裝配時出現(xiàn)由滾珠傳遞壓力，造成滾道、滾珠、保持架受傷而產(chǎn)生的周期性振動和噪聲為傷痕噪聲。

特點：當轉(zhuǎn)速不變時，噪聲頻率不變，當轉(zhuǎn)速降低時，周期將變長。如果使用高黏度油脂，噪聲將被部分覆蓋。

診斷分析：若其噪聲連續(xù)不斷，則可能是滾道有傷；若其噪聲或有或無周期性的間斷出現(xiàn)，則為滾動體有傷；若滾動體破裂時，產(chǎn)生“銼齒聲”、“沖擊聲”。

③缺油噪聲。缺油包含二層意思：選用了不正確的潤滑劑；潤滑油供給不足。

任何軸承如果得不到適當?shù)臐櫥谄溥_到正常的使用壽命之前均會不可避免的出現(xiàn)損毀。機器的超負荷、維修不當、失修都會使軸承受到嚴重的損傷，軸承潤滑劑的使用應(yīng)該因負荷、速度、溫度、環(huán)境不同而各有不同，選用合適的潤滑劑給軸承以最佳的潤滑。

由于油脂填充量的不足、潤滑油供油量太小而使軸承的潤滑不充分，造成金屬直接接觸、摩擦而產(chǎn)生的噪聲，具有“金屬磨損的哨聲”，如果負載較重且缺油嚴重時，可能產(chǎn)生“尖鳴聲”，軸承溫度急劇升高，乃至燒損。

三、降噪措施

1.優(yōu)化設(shè)計、正確選用軸承和潤滑方式

要根據(jù)軸承的受力情況，選用適當型號的軸承，對大型、長周期運轉(zhuǎn)的重點設(shè)備的滾動軸承，應(yīng)該選用優(yōu)質(zhì)軸承。并根據(jù)軸承材質(zhì)、轉(zhuǎn)速、溫升等因素，選擇合適的潤滑方式和潤滑油脂。

2.精良的裝配

采用適當?shù)难b配方法，減少裝配過程中對軸承的傷害；對于可調(diào)式軸承，要盡量減少軸承的徑向游隙，提高旋轉(zhuǎn)精度；另外，裝配和使用時，盡量提高軸承的清潔度，并保證軸承能得到設(shè)計所需的潤滑。

3.良好的使用維護質(zhì)量

要提高使用維護質(zhì)量，使軸承得到持續(xù)、良好的潤滑。改善軸承的密封性能，防止外部灰塵進入軸承工作面；提高潤滑劑(油、脂)和軸承的潔凈度，盡量降低因為夾雜物產(chǎn)生的軸承噪聲，提高軸承使用壽命。

大型設(shè)備一般維修周期長、維修成本高，一旦發(fā)生故障或損壞對生產(chǎn)的影響很大，因此，對大型設(shè)備滾動軸承的運行噪聲要引起足夠的重視，對大型設(shè)備滾動軸承進行噪聲監(jiān)聽，及時對異常噪聲進行分析、判斷，并進行有針對性的處理和維修，有助于避免事故的發(fā)生。

四、結(jié)語

滾動軸承的運行噪聲監(jiān)聽要借助于各種聽診設(shè)備，并在實踐中對各種原因產(chǎn)生的噪聲進行分析比較。多聽、多比，得出經(jīng)驗，以利于設(shè)備發(fā)生異常聲音時對故障的部位和原因進行大致的分析，提高檢修的效率。

[1]李國華，張永忠.機械故障診斷[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[2]邱宣懷.機械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，1997.

[3]吳宗澤.機械設(shè)計禁忌500例[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.