轴承的振动与皮纹度

降低轴承噪音是目前轴承行业在提高轴承质量方面一项迫切需要解决的问题。影响轴承噪音的主要因素是轴承沟道表面及钢球表面的波纹度。波纹度是在磨削过程中由于振动而引起的，因此，研究振动与皮纹度之间的关系以及振动产生的原因是非常必要的。

振动与波纹度的关系

影响波纹度的原因很多，主要是取决于磨削过程中的振动大小，振动力越大，则产生的振幅亦大。随着振幅的增大，波纹度的波度值亦增大，波度值与振动体的振幅是成正比的。

为了找出产生振动的原因，首先要测量出波纹数，然后就可以计算振动体是哪一种。它们之间关系是： 

N振=aN工件  

式中 N振—振动体每分钟转数

N工件—工件的每分钟转数

a— 工件在一个圆上的波纹数

振动产生的原因及消除方法

磨床在磨削过程中，主要产生强迫振动、自激振动和自由振动。强迫振动约占60%以上，自激振动约占30%左右，其余是自由振动。

一、强迫振动

强迫振动产生的原因很多，但是由于强迫振动所引起的振动频率往往是等于或成倍等于振动体本身的频率，所以很容易找出振源，并加以消除。

1、由于砂轮不平衡所引起的

（1）砂轮在粗修以前要进行一次静平衡，粗修后再进行一次静平衡，然后再进行精修砂轮。

（2）在安装砂轮时，应注意使砂轮法兰盘和锥孔垂直，使锥孔和主轴锥面的接触良好，沙轮两面要垫同样厚度的纸片，以免由于安装不良而引起砂轮的不平衡。

（3）在停止磨削、关闭冷却液后，应继续让砂轮空转5~7分钟，靠离心力去掉砂轮上殊余冷却液。否则机床停止一定时间以后，殊余的冷却液都凝固在砂轮的下部，再重新开动机床时，砂轮就不平衡了。

（4）因为砂轮内部组织不均匀，即使原来平衡好的砂轮，在使用过程中也会产生新的不平衡，因此最好采用一种在磨削过程中的自动平衡装置。

2、由于砂轮内部结合强度大小不一引起的

砂轮在磨削过程中，由个结合强度不一样，引起磨粒脱落的快慢速度亦不一样，砂轮结合强度大的部分，磨粒不易脱落，产地局部钝化。砂轮本身自然形成波纹状态，在磨削过程中也会引起振动。

3、由了电动机振动的影响

（1）电动机的转子、皮带轮等转动件不平衡也会引起振动，因此必须仔细进行动平衡，最好把电动机的振幅降低到5μ左右。

（2）电动机上滚动轴承质量较差会引起振动，因此应把普通品轴承换成精密品轴承。

（3）已经采取过措施的电动机，仍然有振动。因此在机床安装处要用硬橡皮或消振装置把它隔离开。

4、由于高速回转引起的零件的不平衡

高速回转造成零件不平衡的原因主要有：

（1）零件的材料密度不均匀，铸件毛坯质量不好，如皮带轮上有杂质和气孔；

（2）零件形状不规则，如有凸肩、孔、键槽和紧固零件等；

（3）固定在一起回转的零件其重心不在回转中心上。

由于不平衡所引起的惯性力，对机床振动的影响是非常大的，不平衡的偏心力与角速度的平方成正比。其计算公式为：

P=Mω2，P=G/g•（πn/30）2P

式中 G——转动零件的重量（公斤）

g——重力加速度（米/秒2）

P——重心偏移距离（米）

ω——转动零件的角速度（弧度/秒）

M——回转零件的质量

N——回转零件每分钟转数  

为了消除回转零件的不平衡，不仅要精心设计和制造，而且在使用中要进行认真的平衡。一般平衡方法有两种：一种是静平衡，适用于长度和直径的比值（L/D）小于3以下的零件；一种是动平衡，适用于长度和直径的比值大于3以上的零件。

5、由于转动零件所引起的

（1）齿轮精度不好，如齿距不等，渐开线齿型误差和节圆振摆误差等。由于以上原因而产生的振动，就形成了复杂振动，为了消除这种振动，必须提高齿轮制造精度，特别是圆周速度较高的齿轮。

（2）皮带不能调整过紧，最好采用皮革、丝织和压胶的无接头平皮革，因为它们具有很好的减振作用，它为三角皮带振动的十分之一或者更小些。在选择三角皮带时，应注意其质量，如厚度、宽窄、挠性等要一致。皮带轮应尽量采用卸荷式的，以减小主轴挠曲。

（3）回转的主轴所用的轴承精度不高，由于滚道壁厚差、波纹度、不圆度和滚动体的尺寸差等而引起振动。因此，要选用精度高的轴承。

6、由于工作台运动时所产生的惯性力引起的

（1）工作台换项时的冲击振动，如摆头磨床要提高摆动系统的精度。  

（2）进给工作慢速移动时产生的爬行也会形成振动。因此，要提高滚动导轨的精度，提高丝杆、丝母的精度，必要时可采用静压导轨。

7、机床钢性结构不够引起的振动

磨床上的有些部件如主轴、轴承和床身等刚度不够时，也会产生振动。为得到足够的刚性，有的把滚动轴承改装成静压轴承。

二、自激振动

自激振动是由于磨削过程中本身所引起的。磨削时产生的自激振动过程的原理，在不稳定的磨削时产生的一个周期性交变的磨削力分力P，它作用在机床系统上，并引起振动Y，而Y又反过来影响交变力P。两个基本部分之间相互作用，使产生的振动变得很复杂。

波纹度也与工艺规范的选择有关，砂轮架进刀速度加快，磨削抗力会增加，砂轮轴的振幅就增大，导致波度值也增加。波纹度不仅决定于砂轮轴的振幅，还与砂轮的性质、粘合强度以及砂轮修正好坏有关。因为砂轮表面的变化，会引起磨削抗力的变化，这对波纹度是有影响的。

总之，强迫振动始终是存在的，其关键是如何找到振源，进而减小振动。自激振动与强迫振动正好相反，这种振动或者是完全不发生——稳定磨削；或者是发生并且很快使振幅增大——不稳定磨削。因此，工艺部门和操作者要创造条件，使其不产生自激振动或者尽量减小自激振动。