ZL29纖維濾棒成型機降噪分析

李濤

摘 要：經分析ZL29纖維濾棒成型機噪音產生的主要原因是主要傳動軸承裝配調整出現問題，本文主要分析傳動軸承的預緊力選用和內、外隔套尺寸計算，從而使傳動軸承達到最佳運轉狀態，降低成型機高速旋轉噪音。

關鍵詞：降噪；軸承裝配；預緊力；內外隔套尺寸

中圖分類號：TS43 文獻標識碼：A

一、概述

ZL29纖維濾棒成型機是我廠主打機型，具有速度高，精度高，穩定性好等優點，推出以來廣受客戶好評，但最近有客戶反映，部分機型在高速運轉過程中出現噪音過高的問題，經我廠技術部門分析研究，確定是切割系統中負責主要傳動的角接觸成對軸承出現問題，由于施加不合適預緊力使軸承加速磨損，造成滾球和內外環產生擦痕，進而在高速旋轉過程中由于不規律的轉動產生較高的噪音，通過對軸承預緊力和內外隔套尺寸的重新計算，最終很好地解決了噪音問題。本文著重分析了該類型軸承的預緊力選用和內外隔套尺寸計算。

二、軸承預緊力計算

角接觸球軸承的預緊，是指在安裝時，使消除軸承內部滾動體與內外環間的間隙，形成一定的初始壓力和彈性變形，以減小工作負荷下軸承的實際變形量，從而改善支撐剛度，提高旋轉精度的一種措施。預緊力既是對軸承承受工作載荷之前施加一個力，稱為預載荷。這個預載荷不僅提高了主軸結構的工作性能，而且可以延長軸承壽命，降低工作噪音。圖1為軸承壽命和軸承間隙的關系圖。軸承預緊力的選用一定要適中，預緊力過小將達不到預緊的目的，使軸承產生竄動，增加不穩定性；預緊力過大又會使軸承中的接觸應力和摩擦阻力增大，降低了軸承壽命。

1.制造時預設的軸承預載荷。為滿足轉速、剛度和工作溫度等不同需求，配組軸承制造后預設有不同的預載荷等級。預載荷的大小取決于軸承系列、接觸角、內部架構、軸承尺寸，并施加于背對背或面對面配置的軸承組。預載荷數值有軸承供應商提供。這里主傳動軸承使用的72.D系列軸承主要分為4個預載荷等級制造：A級輕預載荷；B級中預載荷；C級重預載荷；D級極重預載荷。

2.安裝后軸承組的預載荷。安裝后，配組軸承組的預載荷比制造時預設的載荷更高。預載荷的增加主要取決于軸與軸承座的實際公差及其是否會與軸承套圈產生過盈配合。

預載荷的增加也會因為相關零件的幾何形狀的偏差引起，比如軸承安裝的圓柱度、垂直度或同軸度。

在運轉中，以下因素亦會導致預載荷的額外增加：

（1）軸的轉速引起的離心力，針對定位預緊配置；

（2）內圈、外圈及滾動體之間的溫差；

（3）軸和軸承座材料與軸承鋼不同的熱膨脹系數。

三、軸承當量載荷

考慮角接觸球軸承的預緊力時，不僅要考慮軸承的軸向載荷，還要考慮軸承的徑向載荷，綜合計算得出軸承的當量載荷作為最后的預緊力。

1.軸承軸向載荷Fa。根據工況條件，對背對背和面對面配置的軸承組，軸承載荷的軸向分力Fa可以由下式進行近似計算：

四、軸承內外隔套尺寸計算

在成對軸承之間采用隔套，可以增加軸承作用點之間的距離，增加主軸的剛性，過大空間還可以使軸承得到充分地潤滑，而精確地控制隔套的尺寸，是成對軸承精確安裝的關鍵。這里的軸承采用背對背配置的軸承，結構如圖1所示。

根據計算好的軸承預緊力來計算軸承內外圈變形量，從而計算軸承內外隔套尺寸。為計算隔套厚度的變化量，給出了單個軸承變形量的計算公式：

結語

掌握軸承變形量與軸向力的關系，從而調整軸承預加負荷，可以使軸承達到最佳的工作狀態，延長軸承壽命，降低軸承運轉噪音，提高軸承性能，通過調整ZL29纖維濾棒成型機中主要軸承的預加負荷和相應的內外隔套尺寸，有效地降低了機器運轉噪音，滿足了客戶要求。

參考文獻

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