大型球轴承零件加工质量对噪声的影响

赵景周，郝亚硕，王国平，袁耀东

(洛阳LYC轴承有限公司 大型轴承厂检查科，河南 洛阳 471039)

大型球轴承使用的工况多为矿山、冶金等设备的一般非精密部位，一般没有噪声方面的特殊要求。但随着科技的发展，大型球轴承噪声问题已越来越被关注。根据小型低噪声球轴承的生产加工经验可知，钢球精度对轴承振动噪声的影响最大；其次是内圈沟道(内沟)的圆度、波纹度和表面粗糙度；再次是外圈沟道(外沟)的圆度、波纹度、表面粗糙度及轴承润滑剂和轴承的清洁度；保持架的加工精度和轴承的游隙对噪声的影响最小。为此在生产加工过程中，应重点对大型球轴承零件的圆度、波纹度和表面粗糙度进行严格控制，以达到控制轴承噪声的目的。

1 试验结果

为了分析影响大型球轴承噪声的因素，进行了多次多型号(6320，6322，6324)轴承的工艺试验，现以6320轴承为例进行分析。为了保证产品零件的加工质量，对套圈的磨削加工质量和工艺路线进行了相应调整。套圈的加工质量按6级公差进行质量控制，用YD-201Taylor圆度仪随机测量，结果见表1。

表1 套圈加工质量测量结果 μm

钢球等级选取G20，保持架按一般品的质量要求，润滑剂选取991抗磨减振润滑剂。合套后用汽油清洗，待汽油挥发尽涂油后在BVT-120速度振动仪上进行测量，结果见表2。

2 灰关联分析

采用灰关联分析[1]方法对轴承零件内、外沟的圆度、波纹度、表面粗糙度与产品的低、中、高频振动噪声关系进行分析计算，不考虑钢球、保持架、润滑剂、游隙和轴承清洁度对噪声的影响。

2.1数据处理

根据灰关联分析法，由表2数据可得

表2 轴承振动速度值及零件加工质量对照

X=[XD,XZ,XG,X2,X3,X4,X5,X6,X7]T=

式中：XD,XZ,XG分别代表低、中、高频分量；X2，X3，X4分别代表外沟圆度、波纹度和表面粗糙度；X5，X6，X7分别代表内沟圆度、波纹度和表面粗糙度。

以第1列数据为基准，对数据序列进行初值化变换，得

X[0]=

2.2 求绝对值和极值

由Δij(t)=|Xi-Xj|得

低频，

QD2=[0，0.069，0.143，0.251，0.275，0.081，0.258]，

QD3=[0，0.048，0.286，0.143，0.552，0.229，0.181]，

QD4=[0，0.067，0.143，0.352，0.029，0.324，0.152]，

QD5=[0，0.054，0.008，0.232，0.126，0.111，0.032]，

QD6=[0，0.24，0.137，0.206，0.171，0.097，0.194]，

QD7=[0，0.375，0.143，0.036，0.421，0.443，0.039]；

中频，

QZ2=[0，0.331，0.533，1.432，2.297，0.528，2.294]，

QZ3=[0，0.352，0.390，1.323，2.019，0.381，2.371]，

QZ4=[0，0.467，0.533，1.533，2.6，0.933，2.4]，

QZ5=[0，0.454，0.668，1.412，2.697，0.721，2.520]，

QZ6=[0，0.64，0.813，1.387，2.4，0.707，2.747]，

QZ7=[0，0.025，0.533，1.217，2.15，1.667，2.592]；

高频，

QG2=[0，0.014，0.833，0.966，2.229，0.862，1.494]，

QG3=[0，0.357，0.690，0.857，1.952，0.714，1.571]，

QG4=[0，0.15，0.833，1.067，2.533，1.267，1.6]，

QG5=[0，0.137，0.968，0.946，2.63，1.054，1.721]，

QG6=[0，0.323，1.113，0.92，2.333，1.04，1.947]，

QG7=[0，0.292，0.833，0.75，2.083，0.5，1.792]，

式中：Δij(t)为比较时刻的因素间的绝对值；Xi为数列，i=D,Z,G；Xj为数列，j=2,…,7。

找出Δij(t)的最小值Δmin和最大值Δmax。低频的最大值为0.552，最小值为0；中频的最大值为2.747，最小值为0；高频的最大值为2.631，最小值为0。

2.3 关联系数

求Xi对各数列每个时刻的关联系数(分辨系数K=0.5)

Lij(t)=(Δmin+KΔmax)/(KΔmax+Δij(t))，

式中：K为常数，0.1≤K≤1,一般取K=0.5;Δmin为各个因素间的最小值；Δmax为各个因素间的最大值。

RD2=[1，0.800，0.659，0.523，0.501，0.774，0.517]，

RD3=[1，0.853，0.491，0.659，0.333，0.547，0.604]，

RD4=[1，0.805，0.659，0.439，0.906，0.460，0.644]，

RD5=[1，0.836，0.973，0.544，0.687，0.713，0.897]，

RD6=[1，0.535，0.668，0.573，0.617，0.740，0.587]，

RD7=[1，0.424，0.659，0.885，0.396，0.384，0.875]；

RZ2=[1，0.806，0.720，0.49，0.374，0.722，0.374]，

RZ3=[1，0.796，0.779，0.509，0.405，0.783，0.367]，

RZ4=[1，0.746，0.720，0.473，0.346，0.595，0.364]，

RZ5=[1，0.752，0.673，0.493，0.337，0.656，0.353]，

RZ6=[1，0.682，0.628，0.498，0.364，0.660，0.333]，

RZ7=[1，0.982，0.720，0.530，0.390，0.892，0.346]；

RG2=[1，0.989，0.612，0.577，0.371，0.604，0.468]，

RG3=[1，0.974，0.656，0.605，0.403，0.648，0.456]，

RG4=[1，0.898，0.612，0.552，0.342，0.509，0.451]，

RG5=[1，0.905，0.576，0.582，0.333，0.555，0.433]，

RG6=[1，0.803，0.542，0.588，0.361，0.558，0.403]，

RG7=[1，0.819，0.612，0.637，0.387，0.725，0.423]。

2.4 灰关联度r及排序

式中:rij为关联度；M为数据个数；Lij(t)为关联系数。

rD2=0.68，rD3=0.64，rD4=0.70，rD5=0.81，rD6=0.67，rD7=0.66，则对低频的影响排序为：内沟圆度>外沟表面粗糙度>外沟圆度>内沟波纹度>内沟表面粗糙度>外沟波纹度。

rZ2=0.641，rZ3=0.663，rZ4=0.606，rZ5=0.609，rZ6=0.595，rZ7=0.694，则对中频的影响排序为：内沟表面粗糙度>外沟波纹度>外沟圆度>内沟圆度>外沟表面粗糙度>内沟波纹度。

rG2=0.729，rG3=0.703，rG4=0.783，rG5=0.739，rG6=0.720，rG7=0.715，则对高频的影响排序为：外沟波纹度>外沟圆度>内沟表面粗糙度>内沟圆度>外沟表面粗糙度>内沟波纹度。

3 结束语

轴承内、外沟圆度，波纹度及表面粗糙度对轴承噪声的影响程度不同，在实际的大型低噪声球轴承生产加工中，首先应重点控制内、外沟的表面粗糙度和内沟道的波纹度，其次控制内、外沟的圆度和外沟的波纹度，即可达到和保证产品的噪声水平。