軸承振動噪聲的案例
淺析滾動軸承振動與噪聲的相關性
結語
振動與噪聲從本質上說，是一個事情的兩個方面，具有高度相關性；但從表現形式來看，由于是兩種物理現象，又各有其顯著相異性。軸承的振動與噪聲也不例外，但同時還有其特殊性。對于軸承振動的控制，其目的主要是控制噪聲。
參考文獻
[1]楊曉蔚.滾動軸承振動與噪聲的相關性解析[J].軸承，2011.
來源：《中國新技術新產品》
滾動軸承對主機振動噪聲的影響
01 概述
軸承裝入電機后，電機的軸承噪聲與軸承單體的噪聲有著密切的聯系。一般來說，噪聲小的軸承裝入電機后，電機噪聲也小，但也出現了電機噪聲并不小的情況。所以研究軸承對電機振動噪聲的影響有三個方向，以下分別進行研究和介紹：
? 軸承單體的振動噪聲。
? 軸承電機的配合策略。
? 軸承電機的安裝工藝。
02 軸承單體的振動噪聲
軸承各部件的幾何精度是決定軸承噪聲水平的重要因素。所以電機專用的低噪聲軸承是經過特殊加工工藝，嚴格控制幾何精度而制造出來的。所以在選用軸承時，加工精度是非常重要的選型參數。
其實嚴謹地測試軸承單體的噪聲水平并不容易實現，因為這不僅需要性能良好的聲學實驗室，而且還要可靠的將軸承驅動裝置的噪聲與軸承噪聲區分開。所以在實踐中，總是以軸承外圈的振動量級來評價軸承的噪聲水平。另前人的大量測試數據表明，軸承噪聲會隨著軸承內徑和滾珠直徑的增加而增加。
03 軸承電機的配合策略
一般傾向，會采用軸頸與內圈、外圈與軸承室的過盈緊配來避免產生不必要的滑動，但事實上這會給電機軸承噪聲帶來兩個不好的影響。一是，緊配會使軸承的徑向游隙減小甚至消失，可能會導致高頻電機噪聲，嚴重時會縮短軸承壽命。實踐表明，當軸承工作游隙過小時會導致高頻嘯叫聲，當工作游隙過大時會引起低頻嗡嗡聲。二是，緊配使軸承內外圈產生仿形現象，內外圈表面產生微觀改變，幾何精度降低，使電機噪聲增大。
考慮到主機廠習慣將軸加工成上差，將軸承室加工成下差，可能導致配合過盈量偏大。所以現建議將軸加工提高一個精度以及取消軸承室加工的下差。有人會擔心取消下差會產生打滑問題，其實這個擔憂邏輯上是不能成立的，因為取消下差只是減小了軸承室與外圈的可能過盈量，并沒有增加它們之間的空隙。大量測試能表明，當軸承外圈與軸承室有5--10微米的配合間隙時，對降低電機噪聲是有較大好處的。
展開 有關球軸承的振動與噪聲的問題
球軸承的振動是接觸副接觸特性激勵引起的，因而影響接觸副接觸特性的因素，如載荷，速度和潤滑都會對軸承的振動特性產生影響。球軸承的噪聲是軸承振動在空氣中的傳播由人的聽覺系統感受的結果。部分國產低噪聲深溝球軸承振動和噪聲的聲壓級與國外低噪聲軸承的水平相當，但國外軸承樣品聲壓級均勻，一致性較好，而國產軸承樣品的散差大，一致性差；國外樣品有異常聲的比例低。
關于球軸承的異常聲，是一個新問題又是一個老問題。說它是新問題，是因為它是近年來軸承由低振動值向靜音方向發展，軸承質量不斷提高過程中暴露出的問題。說它是老問題，是因為在追求低振動的初期沒有對軸承的聲響質量提出更高的要求，但軸承異常聲是客觀存在的，一旦軸承的振動值穩定的降低到一定的水平后，異常聲就突現出來了。
我國早期的軸承振動測量儀只能檢測純鋁棒振動的有效值這一個參數，經檢測合格的產品中，用戶仍認為某些軸承有異聲。這是因為測得的振動有效值和異常聲沒有密切的相關關系。軸承振動的有效值對振動的脈沖值反映不敏感，它只反映軸承振動的平均水平，而不能有效的判斷軸承是否有異常聲，但振動加速度級峰值技術要求所規定的峰值限值能夠對軸承的振動（噪聲）水平進行有效的分檔評定，對軸承的異常聲測試能夠起到一定的規范作用，因此具有較好的合理性和實用性。
對絕大部分低噪聲，振動值大和有異常聲等三類不同檔次的軸承，它們的振動峰值按從低到高的順序排列為：低噪聲軸承，有異常聲的軸承，振動值大的軸承。這說明有異常聲軸承的振動加速度級峰值處于低噪聲與振動值大的軸承兩者之間。因此，用振動有效值來評價軸承異常聲的誤判率較高。
展開 有關球軸承的振動與噪聲的問題
球軸承的振動是接觸副接觸特性激勵引起的，因而影響接觸副接觸特性的因素，如載荷，速度和潤滑都會對軸承的振動特性產生影響。
球軸承的噪聲是軸承振動在空氣中的傳播由人的聽覺系統感受的結果。部分國產低噪聲深溝球軸承振動和噪聲的聲壓級與國外低噪聲軸承的水平相當，但國外軸承樣品聲壓級均勻，一致性較好，而國產軸承樣品的散差大，一致性差；國外樣品有異常聲的比例低。
關于球軸承的異常聲，是一個新問題又是一個老問題。說它是新問題，是因為它是近年來鍛壓模具軸承由低振動值向靜音方向發展，軸承質量不斷提高過程中暴露出的問題。說它是老問題，是因為在追求低振動的初期沒有對軸承的聲響質量提出更高的要求，但軸承異常聲是客觀存在的，一旦軸承的振動值穩定的降低到一定的水平后，異常聲就突現出來了。
我國早期的軸承振動測量儀只能檢測振動的有效值這一個參數，經檢測合格的產品中，用戶仍認為某些軸承有異聲。這是因為測得的振動有效值和異常聲沒有密切的相關關系。軸承振動的有效值對振動的脈沖值反映不敏感，它只反映軸承振動的平均水平，而不能有效的判斷軸承是否有異常聲，但振動加速度級峰值技術要求所規定的峰值限值能夠對軸承的振動（噪聲）水平進行有效的分檔評定，對軸承的異常聲測試能夠起到一定的規范作用，因此具有較好的合理性和實用性。
對絕大部分低噪聲，振動值大和有異常聲等三類不同檔次的軸承，它們的振動峰值按從低到高的順序排列為：低噪聲軸承，有異常聲的軸承，振動值大的軸承。這說明有異常聲軸承的振動加速度級峰值處于低噪聲與振動值大的軸承兩者之間。因此，用振動有效值來評價軸承異常聲的誤判率較高。
展開 
【如何控制電機軸承產生噪聲原因】- 米思米機械設備知識分享
電機中采用的軸承分為滾動軸承和滑動軸承兩種，滑動軸承噪聲低，在電機噪音上相對也較低，結構簡單，在微型電機中使用廣泛，而在其它類型的電機中，特別是在中小型異步電機中，由于滾動軸承具有使用維護方便，運轉精度高，起動性能好，可使電機軸向結構緊湊以及成本低等諸多優點，使用更多。
在正常情況下，軸承裝入電機后，電機的軸承噪聲和單個軸承的噪聲有著密切的關系，噪聲小的軸襯裝入電機后，電機噪聲也小，但是也有不少情況是噪聲小的軸襯裝入電機后，電機噪音并不小，發生這樣的情況主要原因是零件與軸承配合不當，結構不合理，由于電機裝配工藝不當造成軸承的機械損傷，兩次固體污染，結構共振等。
軸承對電機https://www.misumi.com.cn/seojingtai/diandongji.html振動和噪聲的影響主要有兩個方面。一方面，軸承本身是一個嚴重的振動源和噪聲源，另一方面，作為電機轉子和定子的連接構件，軸承受到電機中各種力的激勵并傳遞激勵力，從而產生振動和噪聲。電機的噪聲包括電磁噪聲、通風噪聲和機械噪聲，而機械噪聲的主要來源之一就是電機的軸承噪聲。
在電機結構上，軸承是連接電機定子與轉子，限定定轉子相對位置，并保證電機準確運行的承載部件。電機上滾動軸承的故障會體現在軸承的振動上，進而產生軸承噪聲、軸承發熱等現象，但是在軸承故障初期，軸承的振動、噪聲、發熱等現象并不明顯，只有某些小的變化，往往被人們所忽視，而當這些現象一旦表現明顯時，軸承的失效已經發生，此時如不立即采取措施，將會帶來不可預知的嚴重后果。
1.電機滾動軸承的噪聲源
①電機內軸承間隙大。
②電機轉子掃膛：也是電機中的旋轉部件。電機由轉子和定子兩部分組成，它是用來實現電能與機械能和機械能與電能的轉換裝置。
展開 軸承結構對振動與噪聲的影響
1
滾道聲
是由于軸承旋轉時滾動體在滾道中滾動而激發出一種平穩且連續性的噪聲，只有當其聲壓級或聲調極大時才引起人們注意。其實滾道聲所激發的聲能是有限的，如在正常情況下，優質的6203軸承滾道聲為25～27dB。這種噪聲以承受徑向載荷的單列深溝球軸承為最典型，它有以下特點：
噪聲、振動具有隨機性；
振動頻率在1kHz以上；
不論轉速如何變化，噪聲主頻率幾乎不變而聲壓級則隨轉速增加而提高；
當徑向游隙增大時，聲壓級急劇增加；
軸承座剛性增大，總聲壓級越低，即使轉速升高，其總聲壓級也增加不大；
潤滑劑粘度越高，聲壓級越低。但對于脂潤滑，其粘度、皂纖維的形狀大小均能影響噪聲值。
滾道聲產生源在于受到載荷后的套圈固有振動所致。由于套圈和滾動體的彈性接觸構成非線性振動系統。當潤滑或加工精度不高時，就會激發與此彈性特征有關的固有振動，傳遞到空氣中則變為噪聲。眾所周知，即使是采用了當代最高超的制造技術加工軸承零件，其工作表面總會存在程度不一的微小幾何誤差，從而使滾道與滾動體間產生微小波動激發振動系統固有振動。
展開 軸承振動的噪聲考慮
1、用聽診法對滾動軸承進行監測
用聽診法對滾動軸承工作狀態進行監測的常用工具是木柄長螺釘旋具，也可以使用外徑為φ20mm左右的硬塑料管。相對而言，使用電子聽診器進行監測，更有利于提高監測的可靠性。
1）滾動軸承正常工作狀態的聲響特點
滾動軸承處于正常工作狀態時，運轉平穩、輕快，無停滯現象，發生的聲響和諧而無雜音，可聽到均勻而連續的“嘩嘩”聲，或者較低的“轟轟”聲。噪聲強度不大。
2）異常聲響所反映的軸承故障
（1）軸承發出均勻而連續的“咝咝”聲這種聲音由滾動體在內外圖中旋轉而產生，包含有與轉速無關的不規則的金屬振動聲響。一般表現為軸承內加脂量不足，應進行 補充。若設備停機時間過長，特別是在冬季的低溫情況下，軸承運轉中有時會發出“咝咝沙沙”的聲音，這與軸承徑向間隙變小、潤滑脂工作針入度變小有關。應適當調整軸承間隙，更換針入度大一點的新潤滑脂。
（2）軸承在連續的“嘩嘩”聲中發出均勻的周期性“嗬羅”聲這種聲音是由于滾動體和內外圈滾道出現傷痕、溝槽、銹蝕斑而引起的。聲響的周期與軸承的轉速成正比。應對軸承進行更換。
（3）軸承發出不連續的“梗梗”聲這種聲音是由于保持架或內外圈破裂而引起的。必須立即停機更換軸承。
（4）軸承發出不規律、不均勻的“嚓嚓”聲這種聲音是由于軸承內落入鐵屑、砂粒等雜質而引起的。聲響強度較小，與轉數沒有聯系。應對軸承進行清洗，重新加脂或換油。
（5）軸承發出連續而不規則的“沙沙”聲這種聲音一般與軸承的內圈與軸配合過松或者外圈與軸承孔配合過松有關系。聲響強度較大時，應對軸承的配合關系進行檢查，發現問題及時修理。
（6）軸承發出連續刺耳嘯叫聲這種聲音是由于軸承潤滑不良或缺油造成千摩擦，或滾動體局部接觸過緊，如內外圈滾道偏斜，軸承內外圈配合過緊等情況而引起的。應及時對軸承進行檢查，找出問題，對癥處理。
展開 滾動軸承的噪聲分析
一、噪聲產生的機理
從物理上來講，噪聲指的是強度和頻率都是沒有規律、雜亂無章變化的聲音，主要通過對噪聲的強弱和頻譜分析來進行度量。球軸承的噪聲是在內圈旋轉外圈固定的條件下，通過聲級計所測量的聲壓級別來進行評定。物體振動會發出噪聲，而機械噪聲來源于機械部件之間的交變作用力。根據力的傳遞方式和作用，這些交變力一般可分為周期性作用力、撞擊力和摩擦力三個種類。
周期性的作用力會激起機械零部件的穩態振動，同時產生噪聲，并以聲波形式向四周輻射能量。從原理上說這種穩態振動是很難完全消除的，要控制這種噪聲，最根本的辦法是消除或減小引起振動的力。
很多機械的噪聲主要都來源于機械零部件間的相互撞擊，要降低這種噪聲首先要減小振動的水平或增加阻尼。摩擦噪聲是由于物體之間的摩擦所引起的噪聲。產生摩擦時摩擦力大，則振動幅值大。所以減小摩擦噪聲的有效方法是減小摩擦力。由以上噪聲的分類及其激勵表現形式，可將軸承噪聲分為∶軸承固有噪聲、因設計和工藝加工誤差而形成的噪聲以及傷痕和夾雜物引起的噪聲。
滾動軸承發出噪聲的主要原因是由于滾動軸承在轉動過程中，在負載作用下，滾動軸承產生變形引起振動而發出的。
二、噪聲的分類與產生的原因
1.滾動軸承的固有噪聲
假如軸承的各種控制尺寸均為理想尺寸（即內、外滾道和滾動體均為圓，有游隙）并且不存在任何誤差，當軸承旋轉時也會產生固有噪聲，對滾動軸承而言這是其本身固有的一種噪聲，是不可避免的。
這種噪聲是由于軸承旋轉而發生的一種平穩、連續的噪聲，它是一個基本噪聲。該噪聲是由彈性套圈彎曲的固有振動引起的。這種振動在徑向和軸向方向上都存在。
展開 電機振動噪聲的產生以及控制：振動和噪聲的來源
先從電機的噪聲說起，電機噪聲根據其產生機理的不同，大致可分為三類：電磁噪聲、機械噪聲和空氣動力噪聲
1
電磁噪聲
電磁噪聲來源于電磁振動，電磁振動由電機氣隙磁場作用于電機鐵心產生的電磁力所激發，而電機氣隙磁場又決定于定轉子繞組磁動勢和氣隙磁導。氣隙磁場產生的電磁力是一個旋轉力波，有徑向和切向兩個分量。徑向分量使定子和轉子發生徑向變形和周期性振動，是電磁噪聲的主要來源；切向分量是與電磁轉矩相對應的作用力矩，它使齒對其根部彎曲，并產生局部振動變形，是電磁噪聲的一個次要來源。還有很多設計和故障原因，也會造成電磁噪聲的增加，例如：鐵心飽和的影響；電網中的諧波分量；異步電動機斷條；裝配氣隙不均勻等等。電磁噪聲的大小與電機氣隙內的諧波磁場及由此產生的力波的幅值、頻率和磁極數有關，也同定子的固有頻率、阻尼系數等密切相關。
2
機械噪聲
電機運轉部分的摩擦、撞擊、不平衡以及結構共振形成機械噪聲，主要是軸承和換向引起的。電機軸承在繁重的工作狀態下運轉時，滾珠和外圈滾道相接處會發生彈性變形。滾道變形隨接觸處的變化呈周期性變化，產生振動和噪聲。軸承裝機后，內外圈的配合及軸承游隙對電機噪聲也有一定的影響。
展開 電機振動噪聲建模分析：ANSYS電機振動噪聲分析
噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）(在~20Hz-20kHz之間)的常見術語。引起這些振動的力可以來自許多來源。對于電機來說，這些力可能是驅動轉子軸的磁力，也可能是更大的驅動系統的一部分，比如軸承和/或齒輪。
圖1 汽車NVH示意圖
噪聲是電機的一個熱門話題，而諸如重量和成本降低等競爭性需求會帶來工程挑戰，如果不加以解決，可能會影響客戶滿意度和產品接受度，使用ANSYS工具將為如何全面解決電機噪聲提供工程指導。
1. 問題分析
本例以永磁同步電機模型為例。在Maxwell 2D中，利用該電機的1/8模型，計算定子內表面徑向和切向磁拉力；然后在ANSYS Mechanical中進行該電機三維定子的諧響應分析；最后在ANSYS Harmonic Acoustic中進行三維聲場分析。在Workbench中，Maxwell中計算的定子內表面徑向和切向磁拉時域力密度分布，作為激勵源，耦合到Mechanical 中進行頻域的諧響應分析；諧響應分析的結果，作為激勵耦合到ANSYS Harmonic Acoustic 中，作為噪聲分析的激勵。
幾何模型
圖2 模型示意圖
材料參數
，仿真過程中使用的材料為默認的結構鋼
2. 電磁力計算
圖3 1/8電機模型
分析模型為 Prius 電機的二維分析模型，建立Maxwell 2D分析流程。
打開【Workbench】->【Toolbox】->【Analysis Systems】，添加一個Maxwell 2D分析系統。
展開 電機振動噪聲建模分析：基于導入DXF轉子模型導入MANATEE的振動噪聲仿真分析
通過導入DXF文件與MANATEE的耦合可以更加方便，更加準確的進行電機電磁振動噪聲的仿真分析，為用戶提供了切實可行的解決方案。
文章來源：天源科技
LMS-Signature模塊/NVH（振動噪聲測試模塊） 附LMS 振動噪聲測試與分析系統下載
下載地址：LMS 振動噪聲測試與分析系統
機器設備噪聲測試的新方法--振動法測噪聲
一.引言
對機器設備噪聲測量最通常的方法是用聲級計進行聲壓級測量，然而在不少場合，這種人們十分熟悉的方法卻顯得無能為力。例如：在正在運行的多臺機器的機房里，需要測定各臺機器的噪聲時；或者要在生產成品的流水線上逐臺檢測每臺產品的噪聲時，都會由于其他聲源的影響以及反射聲的傳入使得聲級計無法顯示被測產品直接輻射的噪聲。隨著科技的發展，人們自然想到了聲強法。但是目前聲強法的測試儀器較貴，而且測試又較復雜，仍處于研究階段。于是，人們對聲波的測試開展了振動法的研究。希望通過測量機器表面振動量的方法來確定機器所輻射的噪聲量，通常稱為空氣噪聲的振動測試法。多年理論分析和應用研究的結果表明，這是一種十分簡便而有效的方法。在十分惡劣的環境條件下，幾乎可以不受環境噪聲和反射聲的影響，用一種特殊計權的測振儀就可通過測定機器表面的振動量，來確定其噪聲輻射值。目前這種方法已成功地用于生產實際。
采用測振法在生產現場測試產品的噪聲是在其他方法都無法簡便、迅速、經濟和準確的解決產品現場噪聲檢測的情況下而提出的。西德、美國等國家開展此項技術研究已有多年了，德國BBC公司花費了十幾馬克研究振動法，并成功地將此項技術用于接觸器的現場噪聲檢測上。美國經過多年的研究，已在海軍MIL標準中規定用振動法測定微電機的噪聲。國際ISO標準化組織已公布了測振法標準技術文件。
我國是在七十年代末期開始探討測振法的。
展開 電機振動噪聲建模分析:基于ANSYS Workbench平臺的電機電磁噪聲仿真分析
電動機與發電機等電力設備的噪聲起因很多，有電磁振動噪聲、機械噪聲及流致噪聲等等，本文通過ANSYS公司的官方案例為操作背景，詳細介紹如何將作用在定子上的瞬態電磁力作為結構諧響應分析的載荷計算振動噪聲。
1.電磁模型建立與分析
如圖1所示為一個電機模型，電機的額定輸出功率為550W，額定電壓為220V，極對數為4，定子齒數為24個，轉子的轉速為1500rpm，求電磁振動產生的噪聲大小。
本算例使用的模塊如下：
RMxprt模塊：建立電機類型；
Maxwell模塊：2D瞬態電磁場計算；
Structural 模塊：3D諧響應分析計算；
Acoustics ACT模塊：噪聲計算
注：Acoustics ACT模塊需要單獨安裝，請用戶到官方網站上自行下載。
圖1 電機模型
電機的電路模型如圖2所示。
圖2 電機電路模型
1）啟動Workbench。在Windows XP下單擊“開始”→“所有程序”→ANSYS15→Workbench15命令，即可進入Workbench主界面。
2）保存工程文檔。進入Workbench后，單擊工具欄中的按鈕，將文件保存為“zhendongzaosheng.wbpj”，單擊Getting Started窗口右上角的（關閉）按鈕將其關閉。
3）雙擊Toolbox→Analysis System→RMxprt模塊建立項目A，如圖3所示。
4）雙擊項目A中的A1欄進如RMxprt電機設置平臺，如圖4所示。
圖3 RMxprt模塊 圖4 RMxprt平臺
5）依次選擇菜單RMxprt→Machine Type，在彈出的電機類型選擇對話框中單擊Generic Rotating Machine選項，單擊OK按鈕，如圖5所示。
展開 直播課程 | 機器學習在振動噪聲與氣動噪聲領域的應用
01/直播主題&時間
機器學習在振動噪聲與氣動噪聲領域的應用
12月23日（星期三）14:00~15:00
02/您所期待的內容
基于機器學習的智能實時仿真
振動聲學與氣動聲學典型問題分析
