角接触球轴承噪声分析

　　角接触球轴承的外圈为半沟,采用实体保持架,能承受轴向、径向联合载荷,使用时须加轴向预载荷,以提高轴承刚性和旋转精度,其广泛应用于高精度的机床主轴。

　　角接触球轴承的结构特性,决定了影响其噪声的因素较多。

　　1　沟道表面粗糙度

　　角接触球轴承主要分为接触角α=15°的7000C系列、α=25°的7000AC系列和α=40°的7000BTN系列。过去,我厂外圈沟道一直采用抛光工艺,套圈表面粗糙度Ra值在0.1~0.2μm之间,成品轴承振动值超过70dB。采用沟道精研加工工艺后,沟道表面粗糙度Ra值在0.08μm以内,成品轴承噪声明显降低,合格率达到70%。

　　2　装配质量

　　对50套7204AC轴承噪声进行了测试,振动值标准要求46dB,其中15套不合格,不合格品测试结果列于表1。

　　通过表1可以看出,角接触球轴承装配质量也是影响成品轴承振动值的一个重要因素。如果操作不当,沟道或钢球有磕碰伤,就会造成振动值超差。

　　角接触球轴承的组装如图1所示,由于外圈沟道有锁口,且锁口处直径小于外沟道直径,必须使外圈加热,使之体积涨大,以便把内圈、保持架和钢球组合件压入外圈中。一般把外圈加热到100~130℃,最高不应超过140℃(温度过高会使外圈组织变化后产生永久变形)。

　　7204AC所需涨形量为0.10mm左右,也就是图1所示的锁口高度t。在120℃加热温度条件下,加热2、5、10min后的外圈内径涨量分别为:0.06~0.07、0.08、0.15mm。由此可以看出,加热后能够满足涨量的要求,但要注意保证加热时间。经过对装配质量的控制,角接触球轴承的噪声合格率能达到85%以上。

　　3　沟道磕碰伤

　　对于角接触球轴承,特别是大接触角轴承,轴向游隙较大,磕碰伤的影响比深沟球轴承大。在加工过程中,内圈在精研沟道以后,都用托料盘摆放,在运输、分选合套时,沟道边由于是棱角,磕碰伤的机率较大;而内圈沟道的磕碰伤是影响轴承噪声的另一个重要因素。下面以7204BTN为例进行分析。

　　在图2中,O为内圈曲率中心,O1为钢球球心,接触角α取最大值40°,h为内圈外径到沟底距离值(1.369mm),内圈沟半径r取最小值4.088mm,钢球直径Dw=7.938mm。则有

　　HF为沟道边与钢球的接触处距离,通过计算可以看出,钢球基本上接触到了沟边,也就是说,沟道边有一点伤痕就会碰到钢球而产生噪声。对于7204AC轴承,接触角为25°,HF为0.020mm左右,即接触角越大,沟边磕碰伤影响越明显。

　　目前,一些型号的轴承内圈,在车加工时,将沟边加工成圆弧倒角,这在一定程度上减少了磕碰伤的机会,从而降低轴承的噪声。