深沟球轴承噪声测试分析

　　摘　要：通过对深沟球轴承噪声声压级的测试，得出了振动值较大的轴承和有异常声轴承的声压级比精品轴承高，开式轴承的声压级比闭式轴承的声压级高等一些有益的结论，为低噪声深沟球轴承的设计、加工工艺方法的改进、轴承噪声仿真模型验证、噪声与谐波回归分析等研究提供有效依据。
　　关键词：深沟球轴承；噪声；声压级；测试；分析
　　为了解国产深沟球轴承的噪声状况，并从中找出与国外先进水平的差距，为低噪声深沟球轴承的设计、加工、轴承噪声仿真模型验证、振动与噪声回归分析、噪声与谐波回归分析等技术攻关提供有效的依据，对深沟球轴承噪声进行了测试分析。
　　1　对比测试分析内容及样品
　　测试分析的物理量为深沟球轴承的声压级，测试分析的内容有如下几方面：
　　（1）国内外深沟球轴承声压级测试分析。
　　（2）振动值较大的深沟球轴承与精品深沟球轴承声压级测试分析。
　　（3）有异常声深沟球轴承与精品深沟球轴承声压级测试分析。
　　（4）开式深沟球轴承与闭式深沟球轴承声压级测试分析。试验样品的选取对试验结果有着至关重要的影响。为力求在同等条件下进行对比测试，获得有效的对比分析结果，选取国内一家振动水平较高的轴承公司（A公司）的深沟球轴承为试验样品，对其中一些样品提出了相关的要求，如表1所示。另外一些样品采用正常生产工艺随机抽样抽取。由于日本在低噪声深沟球轴承的开发、研究和生产制造等方面居世界领先地位，其生产的低噪声深沟球轴承产品基本代表了低噪声深沟球轴承的水平，因此，国外样品选择日本两家有代表性的轴承公司（B公司，C公司）的轴承产品。国内外样品概况如表2所示。

表1 国内样品概况

表2 国外样品概况

　　2　试验条件及试验规程
　　深沟球轴承噪声测试分析主要是考核轴承的声压级水平。轴承噪声的测量对测试环境要求非常严格，不仅要求环境的背景噪声低（小于16dB），而且要求驱动装置的本体噪声比轴承噪声低10dB以上（通常驱动装置的本体噪声小于20dB）。根据以上要求，本试验所采用的试验条件及试验规程如下。
　　试验环境：半消音室，背景噪声小于16dB
　　驱动装置：ZD21型轴承噪声测量驱动装置
　　转速：无级可调，0～1500r/min
　　测试轴承范围：6201～6204开式和闭式深沟球轴承
　　加载型式：机械或人工加载
　　测试物理量：声压级（dB）
　　本体噪声：小于20dB
　　声压计：B&K2209便携式声压计
　　根据试验环境和试验装置的情况及相关的试验要求，在参照日本轴承噪声测量方法的基础上，制订了深沟球轴承噪声测量方法。本试验的规程按轴承噪声测量方法进行试验。为了能够更好地评价轴承的噪声水平，在实际测量中，对每一套轴承测量其正面和反面各均布三点的声压级。对轴承每一面声压级采用三点测量结果的平均值为其有效值，轴承的声压级取正反面声压级的Z大值为轴承声压级的有效值。在对比分析中，对一组轴承的评价指标有声压级综合平均值、极差和异常声比例等。在声压级的测试过程中，轴承也会产生异常声，轴承是否产生异常声由人凭听觉进行判定。
　　3　测试结果统计
　　依据轴承声压级测试数据，按测试分析的要求，轴承声压级的各项统计结果分别列入表3。

表3 轴承声压级测试统计结果

　　4　分析及结论
　　根据对上述统计结果的分析，得到如下结论。
　　4.1 国内外深沟球轴承噪声对比
　　（1）国产6201-2RZ、6202-2RZ、6203-2RZ和6204-2RZ（1组、11组、6组、13组）低噪声深沟球轴承的声压级与国外低噪声轴承的水平相当，轴承正面和反面声压级统计平均结果在±1dB以内。
　　（2）国外轴承样品声压级均匀一致性较好，国产轴承样品的散差大，均匀一致性差。
　　（3）国外样品异常声的比例低，国内样品异常声所占的比例高达50%。
　　4.2 振动值较大的深沟球轴承与精品深沟球轴承噪声对比
　　（1）从振动正反面综合平均值看，轴承振动加速度值较大，则轴承的声压级分贝值较大，这说明轴承的振动加速度与轴承的声压级具有一定的相关性，二者成正比关系。
　　（2）从测试轴承的异常声来看，振动值较大组别（2组、7组）所占异常声比例比振动值较小组别（1组、6组）的大，1组和2组6201-2RZ轴承的异常声比率分别为36.7%和63.3%，6组和7组6203-2RZ轴承的异常声比率分别为30%和66.7%，这说明从声压级测试方面，轴承振动加速度与轴承异常声具有一定的相关性，振动越大，轴承异常声所占比率越高。
　　4.3 有异常声深沟球轴承与精品深沟球轴承噪声对比
　　（1）从综合声压级平均值看，具有异常声轴承的声压级比精品轴承的声压级高，这说明轴承的异常声与轴承的声压级具有一定的相关性，其相关规律还有待进一步研究。
　　（2）从声压级测试中轴承异常声比例看，精品轴承异常声所占比例较小，而振动测量具有异常声的轴承，在声压级测量中异常声所占比例也较大。
　　4.4 开式深沟球轴承与闭式深沟球轴承噪声对比
　　（1）从声压级综合平均值看，开式轴承（4组、9组）的声压级比闭式轴承（1组、2组、3组、6组、7组、8组）的声压级高，这说明轴承装入某种特定的润滑脂及加上密封件后，二者能够降低轴承的声压级。
　　（2）轴承异常声所占比例和声压级极差的影响规律还有待于进一步研究。