滚动轴承本身并非噪音的直接产生者。人们通常感受到的 “轴承噪音”,本质上是轴承振动能量引发周边结构共振而形成的声学现象。所以,多数轴承噪音问题实际上是涉及整个应用系统的振动问题。其产生原因可系统总结如下:
一、周期性载荷变化引发振动
当径向载荷作用在轴承上时,运转过程中承载区内的滚动体数量会有微小变化,这会导致载荷作用方向出现周期性偏移。这种由载荷分布变化引起的振动是轴承固有的,很难完全消除,但可以通过施加适当的轴向预载荷(让所有滚动体均匀受力)来有效抑制(圆柱滚子轴承除外)。
二、工作表面局部受损
由于安装不当、操作失误或者材料疲劳,轴承的滚道或滚动体表面局部可能会出现点蚀、剥落、压痕等损伤。当滚动体周期性地经过受损区域时,会引发特定的振动频率成分。通过对这些特征频率进行精密分析,能够精准确定受损部件(内圈、外圈或滚动体),这一原理已被广泛应用于轴承状态监测和早期故障诊断系统中。
三、配合相关部件变形与精度偏差
当轴承圈(内圈或外圈)与相邻部件(轴或轴承座孔)采用过盈配合时,如果配合面的几何精度不够(比如圆度、圆柱度超出允许误差),轴承圈可能会被迫发生弹性变形,以适应不理想的形状。这种变形在运转时会破坏轴承内部理想的接触状态,从而引发振动。另外,长期运行造成配合表面磨损,会破坏原有的配合关系,使轴线偏离正确位置,在高速运转时产生异常振动和噪音。
四、润滑介质受污染与变质
轴承在污染环境中运行时,外部的硬质颗粒杂质(如灰尘、金属碎屑)可能会进入轴承润滑区域,并被滚动体碾压。由此引发的振动强度取决于被碾压颗粒的数量、尺寸和硬度,虽然不会形成典型的特征频率,但往往会伴随着可听到的异常噪声。更重要的是,润滑不足或者润滑脂变质会破坏正常的弹性流体动力润滑油膜,导致滚动接触表面之间出现干摩擦或边界摩擦,这不仅会显著增加振动噪声水平,还会急剧加速轴承的磨损和表面损伤。
五、内部间隙异常与结构损坏
当轴承因长期磨损或材料疲劳导致表面金属剥落时,其径向游隙会异常增大,破坏载荷的稳定传递,从而引发振动和异响。最终,严重的磨损或过载可能会导致保持架松动、变形甚至断裂,或者滚动体、套圈发生碎裂,这些结构性损坏必然会产生强烈的、非周期性的异常振动和噪音。
综上所述,滚动轴承的振动现象是多种因素共同作用的结果,既包括轴承自身的设计、制造和磨损因素(如载荷分布变化、表面损伤、间隙增大、结构损坏),也涉及外部的配合条件(变形与精度偏差)和运行环境(润滑与污染)。深入了解并系统控制这些原因,是提升轴承运行平稳性和可靠性的关键。