Как избежать вредного воздействия шума на подшипники?

Являясь важнейшим компонентом механических систем, радиальные шарикоподшипники широко используются в различном промышленном оборудовании, транспортных средствах и бытовой технике. Однако шум радиальных шарикоподшипников часто становится заметной проблемой, которая негативно сказывается на производительности оборудования, стабильности работы и удобстве пользователей. Проведение глубокого анализа помогает точно определить первопричину шума, чтобы принять эффективные решения и обеспечить нормальную и эффективную работу оборудования.

Причины шума радиальных шарикоподшипников

1. Дефекты в производственных процессах

      Шероховатость поверхности тел качения не соответствует стандарту: В процессе обработки, если методы шлифовки и полировки тел качения несовершенны, на их поверхности появляются небольшие неровности. Когда подшипник вращается, контакт между телами качения и внутренними и внешними дорожками качения перестает быть идеально гладким. Такой неравномерный контакт вызывает высокочастотные вибрации и резкие шумы.

      Погрешности округлости внутренних и внешних дорожек качения: Износ производственных форм и недостаточная точность обрабатывающего оборудования могут привести к тому, что округлость внутренней и наружной дорожек качения отклоняется от проектных стандартов. В результате, когда тела качения катятся по дорожкам качения, сила, которую они испытывают, неравномерна, и периодические изменения силы заставляют радиальный шарикоподшипник генерировать вибрационные шумы, причем частота шума обычно связана с частотой вращения подшипника. 

2. Неправильная сборка

      Необоснованный предварительный натяг: Чрезмерный преднатяг значительно увеличивает трение между различными компонентами внутри подшипника, не только ускоряя износ, но и создавая непрерывные шумы трения из-за чрезмерного сжатия. С другой стороны, недостаточный предварительный натяг не может гарантировать жесткость подшипника, в результате чего тела качения могут дрожать во время работы и сталкиваться с дорожками качения, создавая шумы.

      Эксцентриковая установка: Если при установке подшипника на вал или в отверстие корпуса имеется определенный эксцентриситет, радиальный шарикоподшипник будет подвергаться дополнительным радиальным или осевым усилиям во время вращения, что приведет к неравномерному усилию на телах качения, вызывая несбалансированные вибрации и, таким образом, генерируя шумы. Эти шумы обычно имеют явные периодические характеристики.

3. Плохая смазка

      Недостаточное количество смазки: Когда подшипник работает на высокой скорости, между телами качения и дорожками качения требуется достаточное количество смазки для образования масляной пленки и снижения трения. При недостаточном количестве смазки увеличивается прямой контакт металла с металлом, повышается коэффициент трения и возникают шумы сухого трения, обычно проявляющиеся в виде резкого «скрипа».

      Загрязненный смазочный материал: Примеси, такие как пыль и металлический мусор, находящиеся в рабочей среде, смешиваются со смазочным материалом, что нарушает целостность масляной пленки и значительно снижает эффект смазки. Эти примеси могут также выступать в качестве абразивных частиц между телами качения и дорожками качения, усиливая износ и создавая дополнительные шумы. Шумы часто имеют нерегулярные колебания.

4. Ненормальные нагрузки

      Перегрузка: Когда фактическая нагрузка, которую несет оборудование, превышает расчетную грузоподъемность радиального шарикоподшипника, каждая часть радиального шарикоподшипника находится под чрезмерным давлением, подвержена пластической деформации, а состояние контакта между телами качения и дорожками качения ухудшается, вызывая сильные вибрационные шумы. В тяжелых случаях это может привести даже к преждевременному выходу подшипника из строя.  

      Ударные нагрузки: В некоторых видах оборудования с прерывистыми рабочими характеристиками, таких как перфораторы и дробилки, частые ударные нагрузки мгновенно оказывают огромное усилие на подшипники, вызывая удар и вибрацию внутренней структуры подшипников, создавая мгновенные шумы высокой интенсивности. В таких условиях работы в течение длительного времени срок службы подшипника значительно сокращается.

5. Износ и усталость подшипника

      Нормальный износ: При длительной эксплуатации подшипника такие компоненты, как тела качения, внутреннее и наружное кольцо, постепенно изнашиваются, поверхности дорожек качения становятся шероховатыми, а зазоры увеличиваются. В это время во время работы возникают шумы из-за снижения точности прилегания компонентов. Как правило, шумы постепенно усиливаются по мере углубления степени износа, а их тон становится тусклым. После длительного воздействия переменных нагрузок в материале поверхности подшипника появляются усталостные явления, в результате чего образуются крошечные ямки сколов. Эти сколы нарушают равномерность контакта качения, вызывают периодические ударные вибрации и создают шумы с явными импульсными характеристиками, что обычно указывает на то, что радиальный шарикоподшипник вот-вот перейдет в стадию отказа.  

Меры по решению проблем с шумом подшипников

1. Оптимизация производственных процессов

       Применяя высокоточное технологическое оборудование и передовые методы шлифовки и полировки, строго контролируйте шероховатость поверхности тел качения и дорожек качения, обеспечивайте соответствие точности обработки проектным требованиям, уменьшая шумы, вызванные производственными дефектами в самом источнике. Регулярно проверяйте и обслуживайте производственные формы, чтобы гарантировать точность округлости внутренних и внешних дорожек качения, и в то же время усильте контроль качества сырья, чтобы улучшить общее качество производства подшипников.

2. Стандартизация процесса сборки

      В соответствии с типом, размером и условиями применения радиальных шарикоподшипников, точно рассчитайте и примените соответствующий предварительный натяг. Для определения точности установки можно использовать профессиональные инструменты для измерения предварительного натяга.

      При установке подшипников используйте высокоточные монтажные инструменты и позиционирующие устройства, чтобы строго контролировать величину эксцентриситета при установке и обеспечить соосность подшипника с валом и отверстием корпуса, уменьшая дополнительные силы и вибрации, вызванные неправильной сборкой.

3. Усилить управление смазкой

    Разумно определите тип, марку и количество смазочных материалов в соответствии с рабочими требованиями радиальных шарикоподшипников, установите систему регулярного обслуживания смазки и своевременно пополняйте смазочные материалы, чтобы обеспечить хорошее состояние смазки подшипников.

      Примите эффективные меры по герметизации, чтобы предотвратить попадание внешних загрязнений внутрь радиальных шарикоподшипников, и регулярно очищайте или заменяйте смазочные материалы, чтобы обеспечить чистоту смазочных материалов и поддерживать хороший эффект смазки. 

4. Разумно контролировать нагрузки

      На этапе проектирования оборудования точно оценивайте рабочую нагрузку, выбирайте подшипники с соответствующей грузоподъемностью и оставляйте определенный запас прочности, чтобы избежать перегрузки подшипников.

      Для оборудования с ударными нагрузками добавьте буферные устройства, такие как пружины и резиновые прокладки, чтобы уменьшить воздействие на подшипники. В то же время оптимизируйте рабочий процесс оборудования, чтобы снизить частоту и интенсивность ударов.     

5. Регулярный мониторинг и техническое обслуживание

      Создайте систему мониторинга рабочего состояния подшипников, собирайте данные о работе радиальных шарикоподшипников в режиме реального времени с помощью таких устройств, как вибродатчики и акустические датчики, и используйте методы анализа данных для своевременного обнаружения раннего износа, усталости и других аномальных состояний подшипников, выдачи ранних предупреждений и принятия соответствующих мер по обслуживанию. Разработайте план регулярного технического обслуживания, регулярно разбирайте, осматривайте, чистите и заменяйте изношенные детали подшипников, своевременно устраняйте потенциальные неисправности, продлевайте срок службы подшипников и снижайте вероятность возникновения шума. 

Для получения дополнительной информации обращайтесь в QIBR