【请教】轴承行业的 NVH

happyman

今天查阅了一些文献，发现一篇关于轴承振动噪声的综述文章，拜读后觉得收获颇多，和大家分享一下。

国外低振动低噪声轴承技术发展

        国外关于滚动轴承振动与噪声技术的研究，早在1933年就已在欧洲开始，当时的研究目的主要是为了在电机中以滚动轴承替代滑动轴承。1940年前后，尤其是1945年即第二次世界大战结束以后，随着轴承主要由军工需求转向民用市场，日本开始对轴承的振动与噪声进行系统的研究，并于1960年制定了世界上第一个有关轴承噪声的国家标准JISB1548《滚动轴承声压级测量方法》。1950年以后，美国主要从国防角度出发，在海军的支持下，开始对轴承的振动与噪声进行系统的研究，其在1954年制定的美国军用标准MIL-B-17931《船舰技术条件》，对世界范围内的低振动低噪声轴承的技术发展，具有广泛的影响力。轴承工业发达国家开始批量且稳定地生产低噪声轴承，则是在1965年左右，随着轴承生产装备的机械化和自动化程度的不断提高、制造工艺的不断改进而实现的。1980年左右，低振动低噪声轴承的生产基本上形成了普及态势。

　　从研究低振动低噪声轴承的技术路线来看，日本对轴承噪声的研究早于对轴承振动的研究，而且一直比较侧重于对轴承噪声的研究。大约在1970年以后，才开始在批量生产中采用振动测量方法：而欧美则一直偏重于对轴承振动——即轴承噪声产生的原因进行研究。

　　从低振动低噪声轴承的加工工艺改进历程来看，首先是“以超代抛”——即以超精工艺代替抛光工艺的实现，其使得轴承沟道的波纹度和粗糙度水平改善了50%；继而是轴承清洗新工艺（如超声波清洗）采用和钢球质量水平的不断提高；再后是采用系列化的低振动低噪声润滑脂；最近已进入到不断改善保持架质量水平方面。当今的低振动低噪声轴承，则必须采用磨削、超精、清洗和装配等综合工艺以及高质量的钢球、保持架和润滑脂等配套零件来实现，而机械化、自动化以及专业化则是批量且稳定生产的前提与基础。

　　从低振动低噪声轴承的技术水平来看，日本NSK、NTN、KOYO等公司的产品一直处于国际领先水平，其中尤以NSK公司最具代表性，例如其已推出了“静音”与“超静音”轴承，并自豪地将NSK关于“球轴承噪声与振动的研究”称之为“世界水平的成就”，目前的产品与1980年左右的产品相比，振动水平约降低了50%；瑞典SKF和德国FAG等公司的产品处于国际先进水平，与日本等公司的产品略有差距。

　　一、国外著名轴承公司对低振动低噪声轴承的研究

　　1、NSK公司
　　NSK的轴承噪声（振动）等级分为4级，即：标准、E、ER和EF级。对于电机轴承，则采用MC、MCR和MCF级。ER（MCR）级轴承即为“静音”轴承，EF（MCF）级轴承即为“超静音”轴承。

　　NSK不同噪声（振动）等级轴承的典型用途见表1，其所对应的轴承公差等级一般均为P0级。

表1
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噪声（振动）等级代号 典型用途
-----------------------------------------------------------------------------
标准 汽车发电机、洗衣机、摩托车
E 洗衣机、摩托车、吸尘器、抽油烟机、电动工具
ER（MCR） 空调器、洗衣机、吸尘器
EF（MCF） 空调器
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　　NSK在生产中采用安德鲁测振仪检查轴承的振动及异音。其目前实物水平，以“静音”级的6201CMR轴承实测值为例，振动加速度级约为27dB，振动速度约为：低频段22μm/s、中频段16μm/s、高频段8μm/s。

　　NSK对低振动低噪声轴承的研究，现已发展到保持加噪声产生机理分析、振动噪声长寿命化技术、NRRO（Non Repeatable run Out——非重复性旋转精度）评价系统和轴承异音分析系统等精深阶段。

　　2、SKF公司

　　SKF的轴承振动等级分为7级，即：普通、Q5、Q6、Q05、Q55和Q66级，其含 义见表2。对于电机轴承，则采用QE5和QE6级。

表2
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振动等级代号 含义
------------------------------------------------
普通级
Q5 振动平均值低于普通级
Q6 振动平均值低
Q05 振动峰值低于普通级
Q06 振动峰值极低
Q55 Q5+Q05
Q66 Q6+Q06
------------------------------------------------
　　SKF在生产中采用VKL型测振仪检查轴承的振动及异音。
　　SKF最近采用的深沟球轴承NQS（New Quality Standard——新质量标准）见表3，适用的轴承型号为607~6026、1607~16026、626~6222、6300~6319和6403~6416，其中最引人注意的是对EQ5级电机轴承，需同时加轴向载荷和偏心载荷进行振动测量。

表3
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轴承外径D（mm） 振动等级 尺寸公差 旋转精度
超过 到
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52 QE5 P6 P5
52 110 Q55 P6 P6
110 200 Q66 P6 P0
----------------------------------------------------------
注：测量载荷——对QE5级轴承，同时加轴向载荷和偏心载荷；
对Q55和Q66级轴承，仅加轴向载荷。
测量转速——对D≤100mm的轴承，n=1800r/min；对D>100mm
的轴承，n=700r/min。

　　3、其他公司　　

FAG公司在1980年出版的轴承样本中，就将原代表低噪声轴承的后置代号“G”取消，其意义在于表明低振动低噪声已成为轴承的基本质量要求，无须再另行标志；Steyr公司交轴承振动等级分为3级，即：Q0、Q6和Q5级；原英国RHP和美国Federal-Mogul等公司都制定有轴承振动标准。

[ 本帖最后由 happyman 于 2006-5-22 22:50 编辑 ]

happyman

原帖由 happyman 于 2006-5-22 22:44 发表
SKF在生产中采用VKL型测振仪检查轴承的振动及异音。

Hi, FreddyMusic, Could you tell me what the 'VKL' stands for?

[ 本帖最后由 happyman 于 2006-5-22 22:54 编辑 ]

FreddyMusic

So far, Not quite clear.
I find some cure from SKF catalog.
I would try to find more.

- SKF call sensor is " VK - pickup "                              --- 1
- SKF say  "standard VKL calibration procedure "          --- 2

The FPM software is installed on the MEB 95
electronics. The MEB 95 consists of an
industrial PC-based analyser which reads the
data from a VK pick-up with a built-in
amplifier.

For this the calibration screen of the new
BEQUIET+ electronics can be entered by the
user via an extra password (ISO requirement).
The sensor must be clamped into an external
calibration device which produces a well
known vibration signal (fixed frequency and
certain amplitude). The amplitude is then
keyed into the MEB95A/BEQUIET+ and
compared with the measured amplitude from
the pick-up. A correction factor is determined
by the electronics automatically (this
procedure is identical to the standard VKL
calibration procedure).

happyman

I have already read the materials you mentioned in above post, but i still not very clear about it.
:(:(

FreddyMusic

It's Clear. VKL is the Vibration Test, that we are talking about. SEE picture below.
This means: VKL is a set of equipment with shaft, pusher, pick-up ...etc for a bearing vibration test.

Please find the Copy file of SKF T.R. Harris Chinese Ver. 3 ( page 675 - 676)
We are misleaded by old domastic essay. I suggest you go back to SKF hard copy file.

- We need to find a alterative supplier or pick-up, Any idea at the moment ?
- I am a little bit worry about calibration procedure. SKF use a small gauge.

[ 本帖最后由 FreddyMusic 于 2006-5-23 18:42 编辑 ]

happyman

Hi, FreddyMusic, Thanks a lot for your quickly reply.

I have read the SKF hard copy very carefully. In fact, I am focusing on the algorithm and software developping these days. I think there will be no many probelms on pick-up and calibration procedure.

FreddyMusic

That's good news. Please let me know, If I can support.

zye985

<<振动工程学报>> 2004年第z2期
杨咸启 冯启民：轴承异音模态与试验研究
请各位高手看下，是不是模态在轴承中的应用？
如果不是，那怎样是呢？
这个困扰了我很久
谢谢了啊：）

happyman

原帖由 zye985 于 2006-5-25 10:43 发表
<<振动工程学报>> 2004年第z2期
杨咸启 冯启民：轴承异音模态与试验研究
请各位高手看下，是不是模态在轴承中的应用？
如果不是，那怎样是呢？
这个困扰了我很久
谢谢了啊：）

我这个周末有时间就找来这篇文章看看，然后我们再探讨一下这个问题。

zye985

轴承 2006 年5 期 试验与分析
《轴承组件各零部件固有频率测试及方法研究》
杨茹萍,唐六丁,张　磊,李　亮
(河南科技大学,河南　洛阳　471003)

摘要:卫星动量轮轴承组件的多数零件重量在10～50 g 之间,最小的不足2 g ,给动态测试带来了困难。根据各零件特点,用共振法、锤击法对其进行动态测试。分别用加速度传感器和动态应变仪接收响应信号,进行了幅频特性分析、功率谱分析和传递函数分析,确定了各零件的固有频率。

这个应该是模态测试与分析
252k传不上来啊

happyman

To zye985:

你前面帖子里提到的两篇文章我都大略看了一下。振动工程学报的那篇文章，客观的讲和我们所说的模态没有太大的关联，只是在文中提到了用异常音的模态谱对异常音加以区分。
而《轴承组件各零部件固有频率测试及方法研究》一文研究的对象是测量轴承各零部件的固有频率，文章思路比较清晰，对试验的方法、原理及结果有明确的描述，但美中不足的是作者并没有指出做这些工作的意义所在，只是测量出了一系列的固有频率而已。但这里仅仅测量了固有频率，和我们讲的模态测试与分析有本质的区别。我们所讲的传统意义的模态测试与分析，是指用一定的测试系统和方法，获得结构的一系列FRF，进而做曲线拟合，最后得到结构的频率、振型及阻尼等有关参数，这些参数对结构的动态特性分析有着非常重要的意义。

zye985

谢谢斑斑
以后可能还有问题要请教斑斑。

关于前面的一些问题，还没有能力一一详答
推荐两篇文章吧

1.关于“安德鲁”物理量的探讨

zye985

2.磁电感应式传感器在轴承振动测量中的应用

FreddyMusic

zye985,
Thanks for the information, That looks nice.
I know those people in Hangzhou. I know very well how they work.

Happyman,
Try to follow SKF and use NSK for reference. (SKF = No.1 , NSK = No.2)
NSK technical Journal can be download below.
Attached one NSK essay, I like it for a clear classifiy noise and vibration of bearing.
http://www.jp.nsk.com/app01/en/catalog/index.html

happyman

原帖由 FreddyMusic 于 2006-6-5 10:01 发表
zye985,
Thanks for the information, That looks nice.
I know those people in Hangzhou. I know very well how they work.

Happyman,
Try to follow SKF and use NSK for reference. (SKF = No.1 , NSK  ...

OK. Thanks for your information.

FreddyMusic

Dr. Happyman,

Check out below paper, this is the competition on China market and World market.

021marine

不错,很受启发