（中车株洲电机有限公司 株洲 412001）
摘要：引起轴承异音的原因很复杂，机理也有各有不同，随着轴承检测技术的不断完善，可通过频谱分析来确定轴承是否存在损伤。然而，随着轴承制造技术的提高和各电机制造厂家对轴承装配的认识不断提高，在电机装配和试验过程中，由于轴承本身的原因造成轴承异音的现象并不多。本文通过对轴承最小载荷的分析，阐述了轴承最小载荷与轴承异音的关系。
关键词：轴承；异音；最小负荷
1轴承异音现象
轴承异音问题已长期困扰轴承制造厂家和轴承使用厂家，因轴承异音不像轴承温升、轴承振动等故障已有有效的测量仪器进行测量和诊断，轴承异音的故障判断甚至没有统一的标准，主要依靠人的感官去感知。同时，造成轴承异音的原因也很复杂，通过多年的现场实践，对轴承异音产生的原因做了如下归纳：
(1) 轴承本体精度诱发的振动：声音产生的机理首先是需要有振源，在轴承旋转的时候，轴承滚子的椭圆度、表面粗糙度、保持架精度等轴承本身的原因引起的滚子在滚道上跳动，从而引起轴承的振动所发出的声音。
(2) 保持架在轴承转动过程中由于摆动发出的声音。
(3) 除轴承运转的响声外，电磁噪音、气流声音与安装环境产生的附加声音传递到轴承上的声音由于负载滚动体数量变化引起的激发力。
本文主要从轴承负载滚动体数量变化引起的激发力而导致的轴承异音机理、轴承异音分析和轴承异音排除三方面来阐述轴承负荷与轴承异音的关系。
2、轴承异音检测方法
检测轴承异音通常有两种方法。一是直接测量轴承发出的声响，二是测量轴承的振动。第一种方法通常受到一些条件的制约，尤其在实际生产过程中很难实现，因为轴承异音微弱，要求在环境噪声20dB一下，同时驱动轴承的主轴系统的声响比轴承声响应低5dB以上。第二种方法是通过采集轴承振动信号来反映轴承异音：通过采集和分析轴承速度频谱与加速度频谱确定轴承异音的产生是因为轴承本体精度诱发的振动、保持架在轴承转动过程中由于摆动发出的声音还是由于负载滚动体数量变化引起的激发力。便于轴承使用厂家排除轴承异音的故障。
2.1 信号采集工具与分析软件
采集工具：SKF Microlog-GX Series Data Collector/Analyzer
分析软件：SKF Machine Analysist
2.2信号采集方案与试验样品选择
为了研究轴承异音的本质，在生产实践过程中采集了多台存在轴承异音的产品振动信号，并且将轴承异音振动信号数字化后记录下来，再作信号分析。具体试验方案路线如图1所示。
图1 试验方案路线
试验条件采用轴承振动测量标准中规定的条件：轴承外圈固定，内圈转速1500r/min；
试验电机为功率750kw的风力发电机，该电机轴承为SKF轴承6324/C3,Mobilith SHC100润滑脂，轴承的内径d=120mm,外径D=260mm,宽度B=55mm。在做出厂试验时，本人对每台出现轴承异音的电机轴承进行了速度频谱和加速度频谱的采集和分析。
3异音轴承的速度频谱与加速度频谱分析
3.1速度频谱分析
试验电机的额定转速为1500r/min,可知1x=25HZ，如图2所示的速度谱图1。由图得出：
(1) 1x和2x振动值都很小 ,1x和2x的倍频不明显,可以判断轴承对中和平衡良好，不存在由于轴承对中和平衡不良造成的异音现象；
(2) 次谐波和边频都没有出现,表明由于转子的摩擦和松动造成的异音现象不存在。此外电机的速度谱中,可以发现在78HZ左右的时候有比较明显的峰值,且存在其倍频。
当径向负荷F1作用在轴承上时，在转动过程中承受负荷的滚动体数量会稍有改变，即2-3-2-3……。这样导致轴承沿负荷的方向有轻微的位移，因而产生振动。为了使轴承获得良好的运行，滚动轴承必须承受一定的负荷，当轴承的加速度很高和转速达到轴承的极限转度的50%或更高时，最小负荷就更为重要（----引至《SKF轴承综合型录》）。查《SKF轴承综合型录》SKF轴承6324的极限转速为3400r/min.该试验电机的额定转速为1500转，基本达到了极限转速的50%。所以需要特别关注轴承的最小负荷问题。
4.2 轴承最小载荷计算
过小的负荷加上润滑不足，会造成滚动体打滑，滚动体滑动会造成轴承异音出现，严重的导致轴承损坏。
深沟球轴承所需的最小负荷可用以下公式估算：
由于试验的样品未带负载，所以FI为0，将样品的相关数据代入②③式，可计算出空载时样品轴承A与B的负载分别为FrA =5.56kN; FrB=5.64 kN.此值正好处于轴承最小负荷〔1.3,62.3〕kN之间。所以，当空载运行时，部分电机轴承温升较低，轴承的实际最小负荷小于轴承所需的最小负荷时，轴承会因为负荷过小造成滚动体打滑，从而导致轴承异音出现。在试验过程中，当出现轴承异音时，往轴承内加注润滑脂，异音现象会短暂消除，这是因为轴承在加注润滑脂后，润滑充足，滚动体未出现滑动现象，但随着时间的推移，多余的润滑脂被排至储油室，异音又会出现。为消除轴承异音，可对轴承进行预紧。
参考文献：
[1] 冈本纯三．球轴承的设计计算[M]．黄志强，译．北
京：机械工业出版社，2003：2—8．
[2] zYB4—93，推力球轴承设计方法[S]．
[3] 顾顺思，王昌生．轴承钢[M]．北京：冶金工业出版
社．2000：546—549．
[4] 杨威启,冯启民.轴承异音模态与试验研究TH133.33；TB526
[5] 卞青青，许陇云。滚动轴承异音识别的两次均方根叠加法TH825；TH133.33
[6] 侯新国，等。感应电动机轴承故障检测的相关分析方法。TM711；TP277
[7] SKF轴承型录
论文作者:李儒彬
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/9
标签：轴承论文; 负荷论文; 频谱论文; 润滑脂论文; 最小论文; 电机论文; 转速论文; 《电力设备》2018年第7期论文;