Часть шума двигателя: нормальный звук подшипника и ненормальный шум – можете ли вы заметить разницу?

Даже при использовании передовых технологий производства,подшипникинеизбежно генерируют шум — фундаментальную взаимосвязь между присущей им вибрацией и звуком. Появление вибрации и звука не обязательно указывает на проблемы с производительностью или неизбежный сбой. Ключевым моментом является различие между нормальными рабочими звуками и сигналами о неисправности.

Несколько распространенных типов обычных звуков подшипников

1. Звук гоночной трассы

Шум на дорожках качения является наиболее фундаментальным шумом, создаваемым всеми подшипниками качения, и обычно является эталоном стандартов шума.

Механизм: Несмотря на превосходную обработку, на дорожках качения колец подшипников и поверхностях тел качения остаются микроскопические волнистости и погрешности формы. Эти дефекты вызывают небольшие изменения в упругости контакта между дорожками качения и телами качения. Эти изменения силы упругости действуют как сила микровозбуждения на кольца подшипника, в результате чего вибрации воспринимаются как шум на дорожках качения.

Характеристики:

Шум и вибрация случайны.

Частота вибрации выше 1 кГц.

Преобладающая частота шума остается практически постоянной независимо от изменения скорости, но уровень звукового давления увеличивается с увеличением скорости вращения.

Уровень звукового давления резко возрастает с увеличением внутреннего радиального зазора.

Повышенная жесткость корпуса снижает общий уровень звукового давления; даже при увеличении скорости повышение уровня звукового давления минимально.

Более высокая вязкость смазки приводит к более низкому уровню звукового давления. При консистентной смазке на уровень шума могут влиять как вязкость базового масла, так и форма/размер мыльных волокон.

Примечание. Акустическая энергия, возбуждаемая звуком в каналах качения, ограничена. Например, высококачественный подшипник 6203 обычно издает звук качения в диапазоне 24–27 дБ (уровень звукового давления) при нормальных условиях.

2. Звук падения ролика (шум падения)

Этот звук чаще возникает в подшипниках среднего и большого размера при радиальной нагрузке, в основном на низких скоростях, и обычно исчезает при более высоких скоростях вращения.

Механизм: При радиальной нагрузке внутри подшипника образуются нагруженная зона и ненагруженная зона. В ненагруженной зоне из-за внутреннего зазора тела качения теряют контакт с внутренним кольцом. На более высоких скоростях центробежная сила прижимает их к внешнему кольцу. И наоборот, на низких скоростях уменьшенная центробежная сила позволяет телам качения «падать», создавая ударный звук по сепаратору или внутреннему кольцу.

Характеристики:

Скорее всего, с консистентной смазкой, чем с масляной смазкой.

Склонен к возникновению только при приложенной радиальной нагрузке и большем радиальном зазоре.

Возникает в определенном диапазоне скоростей, который зависит от размера подшипника.

Может быть непрерывным или прерывистым.

Эта вынужденная вибрация часто возбуждает изгибные собственные колебания наружного кольца второго или третьего порядка, издавая характерный шум.

Контрмеры: Примените предварительную нагрузку; уменьшить радиальный внутренний зазор; используйте более легкие тела качения (например, керамические).

3. Визг подшипника (воющий шум)

Визг – это интенсивный, пронзительный визг.ПодшипникиИздающие визг обычно не подвергаются повышению температуры, и срок службы подшипника или смазки не страдает. С этим шумом часто можно мириться, если уровень шума не является критическим фактором.

Механизм: Благодаря радиальному внутреннему зазору тела качения образуют проход, более широкий на входе и более узкий на выходе из зоны нагрузки. На определенных скоростях тела качения вибрируют между внутренним и наружным кольцами. Когда они входят в зону суженной нагрузки, частота вибрации увеличивается, создавая резкий высокочастотный шум.

Характеристики:

Скорее всего, с большим радиальным внутренним зазором.

Обычно встречается в подшипниках с консистентной смазкой; редко с масляной смазкой.

Очень высокая и резкая частота.

Появляется в определенном диапазоне скоростей и уменьшается за его пределами; обычно не присутствует на очень низких скоростях.

Добавление смазки может временно устранить визг, но он часто возвращается после того, как распределение смазки стабилизируется и излишки будут удалены.

Контрмеры: Улучшите клиновидное пространство (например, примените осевую предварительную нагрузку к радиальным шарикоподшипникам); используйте относительно меньший зазор для цилиндрических роликоподшипников (например, замените стандартный зазор C3 на C3L); используйте смазку более высокой консистенции.

Ненормальные звуки подшипников, указывающие на повреждение

Компоненты подшипников имеют очень твердые поверхности. Неправильное обращение, ошибки при установке или удары при падении могут оставить следы (повреждения) на рабочих поверхностях. Даже незначительные дефекты поверхности могут стать источником вибрации и шума.

1. Звук повреждения (шум дефекта)

Характеристики: Если на поверхности дорожек качения имеются царапины, вмятины, ржавчина или другие повреждения, подшипник во время вращения будет издавать периодический пульсирующий или щелкающий звук. При постоянной скорости звук возникает через фиксированный период (интервал времени). Более низкая скорость приводит к более длительному периоду между звуками.

Механизм: Поврежденные места на дорожке качения ударяются о тела качения при вращении подшипника, создавая ударные звуки.

Меры противодействия: Замените подшипник во время технического обслуживания. Крайне важно избегать приложения ударных нагрузок во время установки.

2. Шум загрязнения (звук грязи)

Характеристики: Недостаточная очистка во время установки подшипника, посторонние частицы в смазке или мусор, попадающий в подшипник во время работы, могут вызвать «хруст», «треск» или «шипение». Этот нерегулярный и переменный шум возникает, когда загрязнения проходят через зоны контакта качения.

Механизм: Твердые частицы вдавливают дорожки качения и тела качения, создавая постоянные незначительные удары.

Меры противодействия: Загрязнение не только вызывает шум, но и создает вмятины на дорожках качения, что значительно сокращает срок службы подшипников. Крайне важно обращаться с подшипниками и устанавливать их в чистой среде и использовать эффективные методы герметизации для предотвращения проникновения.

Заключение

Понимание симфонии звуков, издаваемых подшипником, имеет решающее значение для профилактического обслуживания. Отличие безобидных рабочих шумов, таких как звук дорожки качения или случайные кувырки на низкой скорости, от явных признаков повреждения (периодические щелчки) или загрязнения (нерегулярный хруст) позволяет принять своевременные и соответствующие меры. В случае сомнений проконсультируйтесь со специалистом по подшипникам или воспользуйтесь инструментами анализа вибрации для окончательной диагностики. Помните, что упреждающее выявление ненормальных звуков защищает ваше оборудование, предотвращает незапланированные простои и оптимизирует эффективность работы.