《轴承工业》2005.1
石大泉
合肥金工轴承有限公司

滚动轴承的振动值和噪音是滚动轴承重要的性能指标。根据国内外资料介绍，影响轴承振动和产生噪音的主要因素是钢球的质量，其次才是滚道的质量。就钢球而言，在钢球各项技术指标中，究竟哪几项是影响轴承振动和噪音的主要因素呢？通过多年来的轴承生产实践和检测试验，笔者认为，在影响轴承振动及噪音的钢球各项技术指标中，综合起来讲有以下几点主要因素：

1 钢球球形误差对轴承振动的影响

钢球的球形误差会使轴承产生低频的振动。早在上世纪五十年代，人们就非常重视钢球球形误差对轴承振动的影响，曾经在工艺上采取了各种技术措施来改善和提高钢球的技术指标，以达到降低轴承振动的目的。那么钢球的球形误差究竟对轴承的振动有多大影响呢？通过例子可说明这个问题。选择一个球形误差为0.5 μm的钢球，与一个球形误差为1.5 μm的钢球相比，结果在专用的测振仪上测得的振动值完全不同，后者比前者的振动值高出8 ~ 10 Db。因此，可以得出结论，即钢球的球形误差越大，则轴承的振动值也就越大。这种振动是一种低频振动。

2 钢球表面波纹度对轴承振动的影响

钢球表面波纹度是激励轴承振动的主要因素，它对轴承的中、高频振动有很大影响。滚动轴承的弹性挠曲振动和刚体振动都随轴承零件工作表面波纹度误差的改进而减小。钢球表面波纹度对轴承振动的影响最为显著，当轴承内外圈沟道表面及钢球表面都有波纹度时，轴承就要产生与波纹度数值成比例的特性频率振动。

轴承在旋转过程中，由于各零件的形状及运动状况不一样，即使波纹度的圆周频率相同，引起轴承振动的频率未必相同。因为其中有保持架的旋转频率；有内外圈滚道表面波纹度引起的轴承振动频率；有钢球表面波纹度引起的轴承振动频率；还有其他各种表面缺陷所引起的轴承振动频率等。再说轴承各零件特别是钢球表面上不同的波纹度也会引起不同频率的振动。由此可见，轴承零件滚动体表面上的波纹度不仅影响轴承振动的强弱，而且其波数多少和波纹度大小也将会影响轴承的振动频率。

为此，在测量钢球波纹度时，必须要分波段进行。其波段可分为低、中、高三波段，与轴承振动频率的低、中、高三频段要有较好的对应关系，这有利于轴承振动及噪音的原因分析。为使波纹度波段与轴承振动频率段相对应，则必须求出引起轴承振动频率的钢球的波纹度数和大小，这有利于轴承振动的分析，对适时改进钢球加工工艺，提高轴承振动等级质量指标是有好处的。

通过上述分析，可以得出结论，即波纹度数和大小是影响轴承振动的主要因素。

3 钢球表面缺陷对轴承振动的影响

在降低钢球表面波纹度的同时，也不能忽视钢球表面缺陷的改善，因为钢球表面缺陷对轴承振动和噪音的影响是很大的。钢球表面缺陷有很多种，如划痕、毛刺、锈斑、点蚀、剥落、凹坑等，或有灰尘存在，这些都会激起轴承脉冲型振动。脉冲的周期与轴承转速成反比，振幅与缺陷的尺寸大小有关。

虽然在理论上波纹度与球表面缺陷不是同一概念，但实质上是钢球被测区域的表面质量和波纹度二者之和的一个算术平均值。所以，它们是互有关联的数值，两者同时影响轴承的振动和噪音，往往钢球表面缺陷影响轴承振动显得更为突出。这可以通过试验来证明这一点，可选择钢球表面缺陷轻重不一的球，来试配几套轴承，通过测试，发现钢球表面缺陷严重的轴承振动值要高于表面缺陷轻微的轴承振动值。

钢球表面质量如何控制呢？如果单用钢球表面质量标准照片图册来控制、还不能完全保证钢球的表面质量，因为该标准只控制了缺陷的面积，而影响轴承振动的不单是缺陷的面积，更重要的是缺陷的深度。因此在制订波纹度的标准时，规定了波幅的宽度，实质上是控制了钢球表面缺陷的深度，这样才能保证轴承振动值的要求。

根据国外有关专家的论述，钢球表面缺陷、波纹度与轴承振动之间的关系可确定为：轴承的振动，与钢球表面波纹度的高度h和波纹度的数量n的乘积成正比关系。那么同样可以推断钢球表面缺陷的深度h1同缺陷数量n1的乘积与轴承的振动也成正比关系。

4 钢球表面粗糙度对轴承振动的影响

经研究表明，钢球表面粗糙度对轴承的中、高频振动有很大影响，使轴承产生复合频率的杂音。套圈沟道表面和钢球表面粗糙度与磨削及精加工工艺直接相关。当沟道表面粗糙度值小到一定程度时，对轴承振动及噪音影响不太明显。钢球则不然，其表面粗糙度对轴承振动的影响远大于套圈沟道表面粗糙度对轴承振动的影响。当钢球本身表面粗糙度值大小不一致时，轴承振动值的大小也不一样，钢球表面粗糙度值高的轴承振动值要大于钢球表面粗糙度值低的轴承振动值。

5 提高钢球质量，确保轴承振动等级

按现有的国内钢球制造水平，对于钢球的球形误差和球直径变动量，各生产厂家都比较容易达到要求。唯有在提高钢球表面粗糙度，降低钢球表面波纹度，改善钢球表面缺陷的问题上难度较大，但在这三者中的重点是后三者。

在提高钢球制造质量的工作中，首先应该制订合理的钢球波纹度和表面缺陷的标准，然后再采取各种技术措施来降低钢球表面波纹度，改善钢球表面缺陷。如果在生产过程中能严格控制轴承零件滚动表面的波纹度及其他缺陷，可确保成品轴承的振动等级，生产出各种振动级值的轴承。因此要改变目前轴承生产中只注意控制成品轴承振动质量的状况，要加强科学管理，注意文明生产，采取措施，去有效地控制轴承零件滚动表面的波纹度和其他缺陷来提高轴承的振动合格率，生产出高精度、低噪音的轴承以满足用户的要求，对发展我国轴承工业，对扩大出口创汇，提高社会效益和经济效益都将会起到积极的作用。