ZL29纖維濾棒成型機(jī)降噪分析

李濤

摘 要：經(jīng)分析ZL29纖維濾棒成型機(jī)噪音產(chǎn)生的主要原因是主要傳動(dòng)軸承裝配調(diào)整出現(xiàn)問題，本文主要分析傳動(dòng)軸承的預(yù)緊力選用和內(nèi)、外隔套尺寸計(jì)算，從而使傳動(dòng)軸承達(dá)到最佳運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，降低成型機(jī)高速旋轉(zhuǎn)噪音。

關(guān)鍵詞：降噪；軸承裝配；預(yù)緊力；內(nèi)外隔套尺寸

中圖分類號(hào)：TS43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、概述

ZL29纖維濾棒成型機(jī)是我廠主打機(jī)型，具有速度高，精度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，推出以來廣受客戶好評(píng)，但最近有客戶反映，部分機(jī)型在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)噪音過高的問題，經(jīng)我廠技術(shù)部門分析研究，確定是切割系統(tǒng)中負(fù)責(zé)主要傳動(dòng)的角接觸成對(duì)軸承出現(xiàn)問題，由于施加不合適預(yù)緊力使軸承加速磨損，造成滾球和內(nèi)外環(huán)產(chǎn)生擦痕，進(jìn)而在高速旋轉(zhuǎn)過程中由于不規(guī)律的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生較高的噪音，通過對(duì)軸承預(yù)緊力和內(nèi)外隔套尺寸的重新計(jì)算，最終很好地解決了噪音問題。本文著重分析了該類型軸承的預(yù)緊力選用和內(nèi)外隔套尺寸計(jì)算。

二、軸承預(yù)緊力計(jì)算

角接觸球軸承的預(yù)緊，是指在安裝時(shí)，使消除軸承內(nèi)部滾動(dòng)體與內(nèi)外環(huán)間的間隙，形成一定的初始?jí)毫蛷椥宰冃危詼p小工作負(fù)荷下軸承的實(shí)際變形量，從而改善支撐剛度，提高旋轉(zhuǎn)精度的一種措施。預(yù)緊力既是對(duì)軸承承受工作載荷之前施加一個(gè)力，稱為預(yù)載荷。這個(gè)預(yù)載荷不僅提高了主軸結(jié)構(gòu)的工作性能，而且可以延長(zhǎng)軸承壽命，降低工作噪音。圖1為軸承壽命和軸承間隙的關(guān)系圖。軸承預(yù)緊力的選用一定要適中，預(yù)緊力過小將達(dá)不到預(yù)緊的目的，使軸承產(chǎn)生竄動(dòng)，增加不穩(wěn)定性；預(yù)緊力過大又會(huì)使軸承中的接觸應(yīng)力和摩擦阻力增大，降低了軸承壽命。

1.制造時(shí)預(yù)設(shè)的軸承預(yù)載荷。為滿足轉(zhuǎn)速、剛度和工作溫度等不同需求，配組軸承制造后預(yù)設(shè)有不同的預(yù)載荷等級(jí)。預(yù)載荷的大小取決于軸承系列、接觸角、內(nèi)部架構(gòu)、軸承尺寸，并施加于背對(duì)背或面對(duì)面配置的軸承組。預(yù)載荷數(shù)值有軸承供應(yīng)商提供。這里主傳動(dòng)軸承使用的72.D系列軸承主要分為4個(gè)預(yù)載荷等級(jí)制造：A級(jí)輕預(yù)載荷；B級(jí)中預(yù)載荷；C級(jí)重預(yù)載荷；D級(jí)極重預(yù)載荷。

2.安裝后軸承組的預(yù)載荷。安裝后，配組軸承組的預(yù)載荷比制造時(shí)預(yù)設(shè)的載荷更高。預(yù)載荷的增加主要取決于軸與軸承座的實(shí)際公差及其是否會(huì)與軸承套圈產(chǎn)生過盈配合。

預(yù)載荷的增加也會(huì)因?yàn)橄嚓P(guān)零件的幾何形狀的偏差引起，比如軸承安裝的圓柱度、垂直度或同軸度。

在運(yùn)轉(zhuǎn)中，以下因素亦會(huì)導(dǎo)致預(yù)載荷的額外增加：

（1）軸的轉(zhuǎn)速引起的離心力，針對(duì)定位預(yù)緊配置；

（2）內(nèi)圈、外圈及滾動(dòng)體之間的溫差；

（3）軸和軸承座材料與軸承鋼不同的熱膨脹系數(shù)。

三、軸承當(dāng)量載荷

考慮角接觸球軸承的預(yù)緊力時(shí)，不僅要考慮軸承的軸向載荷，還要考慮軸承的徑向載荷，綜合計(jì)算得出軸承的當(dāng)量載荷作為最后的預(yù)緊力。

1.軸承軸向載荷Fa。根據(jù)工況條件，對(duì)背對(duì)背和面對(duì)面配置的軸承組，軸承載荷的軸向分力Fa可以由下式進(jìn)行近似計(jì)算：

四、軸承內(nèi)外隔套尺寸計(jì)算

在成對(duì)軸承之間采用隔套，可以增加軸承作用點(diǎn)之間的距離，增加主軸的剛性，過大空間還可以使軸承得到充分地潤(rùn)滑，而精確地控制隔套的尺寸，是成對(duì)軸承精確安裝的關(guān)鍵。這里的軸承采用背對(duì)背配置的軸承，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)計(jì)算好的軸承預(yù)緊力來計(jì)算軸承內(nèi)外圈變形量，從而計(jì)算軸承內(nèi)外隔套尺寸。為計(jì)算隔套厚度的變化量，給出了單個(gè)軸承變形量的計(jì)算公式：

結(jié)語

掌握軸承變形量與軸向力的關(guān)系，從而調(diào)整軸承預(yù)加負(fù)荷，可以使軸承達(dá)到最佳的工作狀態(tài)，延長(zhǎng)軸承壽命，降低軸承運(yùn)轉(zhuǎn)噪音，提高軸承性能，通過調(diào)整ZL29纖維濾棒成型機(jī)中主要軸承的預(yù)加負(fù)荷和相應(yīng)的內(nèi)外隔套尺寸，有效地降低了機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)噪音，滿足了客戶要求。

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