如何避免轴承振动问题？

1.滚道接触面局部缺陷引起的振动

滚动轴承可能由于润滑不良、载荷过大、材质不良、轴承内落入异物、锈蚀等原因引起轴承表面上的剥落、裂纹、压痕、腐蚀凹坑和胶合等离散型缺陷或局部损伤。当滚动体通过某一个缺陷时，就会产生一个微弱的冲击脉冲信号。轴承内产生的冲击能量可激起轴承和轴承座各个零部件固有频率的振动，振动能量随着机械结构的阻尼而衰减。因此这种局部缺陷所产生的冲击脉冲信号，其频率成分不仅反映轴承故障特征的间隔频率（通过缺陷处的冲击频率），还包括反映轴承自振频率的高频成分。缺陷产生在内圈、外圈滚道和滚动体上所形成的波形是不相同的，分别简述如下。

（1）外圈故障 因为外圈固定不动，各个滚动体通过外圈缺陷区时具有相等的冲击强度，因此每个脉冲幅值基本相等，各个脉冲波之间的距离即为外圈间隔频率f_o的倒数，如图3-8所示。

图3-8 外滚道缺陷及轴承时域波形

根据公式推导，在外圈固定、内圈旋转的情况下，外圈滚道有一处缺陷，外圈故障频率为

式中，n是轴的转速；d是滚动体直径；D_m是轴承节径，即滚动体中心所在的圆的直径；z是滚动体个数；α是接触角。

（2）内圈故障 内圈滚道上的缺陷与各个滚动体接触时，因为内圈在转动，缺陷的位置也在转动，与滚动体的接触力不同，所以脉冲信号的强度在做周期性变化，这一过程相当于滚动轴承的转频或保持架频率充当了调制波的作用，形成了对内圈间隔频率f_i脉冲信号的幅值调制。调制频率为滚动体的公转频率f_c（保持架转速频率）或轴的转速频率f，如图3-9所示。

图3-9 内滚道缺陷及轴承时域波形

根据公式推导，在外圈固定、内圈旋转的情况下，内圈滚道有一处缺陷，内圈故障频率为

式中，n是轴的转速；d是滚动体直径；D_m是轴承节径；z是滚动体个数；α是接触角。

（3）滚动体故障 滚动体上有缺陷，所产生的波形与内圈上的缺陷相似，因为滚动体缺陷与滚道接触的位置在变动，在各个位置上的接触力不同，脉冲幅值也将出现周期性变化。滚动体的运行是在保持架的作用下进行的，相对对于滚动体产生的振动信号，这时滚动轴承的保持架转速频率f_c起到了调制的作用，也就是间隔频率f_c的脉冲波幅值将被滚动体的公转频率f_bc所调制，如图3-10所示。

根据公式推导，在外圈固定、内圈旋转的情况下，滚动体上有一处缺陷，滚动体冲击单侧滚道，滚动体故障特征频率（滚动体的自转频率）为

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滚动体冲击双侧滚道，滚动体故障特征频率为

式中，n是轴的转速；d是滚动体直径；D_m是轴承节径；α是接触角。

图3-10 滚动体故障及轴承时域波形

2.摩擦、润滑不良引起的振动

滚动轴承发生的摩擦主要是以下几部分：滚动体与滚道之间的滚动和滑动摩擦；滚动体与保持架之间的滑动摩擦；保持架与套圈引导面之间的滑动摩擦；润滑剂对轴承运动元件的摩擦；对于滚动体为圆柱，还有圆柱滚动体的端面与套圈挡边之间的滑动摩擦。摩擦导致磨损、擦伤、疲劳剥落和裂纹等损伤，如果润滑剂不足或润滑不良，滚动体在滚道上不能形成良好的油膜，金属之间的直接摩擦将在滚道上产生更多的损伤或缺陷，使轴承的振动加大。

保持架的引导面与滚动体之间无油膜隔离，则可能使滚动体在保持架上被卡住，从而导致滚动体在滚道上以滑动代替滚动，产生摩擦发热，进而使得保持架的材料胶合到滚动体上。润滑不良首先会使保持架产生异常的振动和噪声，这种振动是由于滚动体和保持架之间发生摩擦，进而引起保持架的自激振动而引起的。

保持架与外圈摩擦时，因为外圈固定，所以其特征频率为保持架的旋转频率：

保持架与内圈摩擦时，其特征频率为：

式中，n是轴的转速；d是滚动体直径；D_m是轴承节径；α是接触角。

从f_ic和f_i的求解公式中可以看出：保持架相对内圈摩擦的特征频率与内圈特征频率之间的区别，实际上是内圈特征频率为z个滚动体通过内圈上一个缺陷的频率；保持架与内圈摩擦引起的冲击间隔频率为1个滚动体通过内圈上某一点的频率。

3.装配偏斜引起的振动

如果轴承在轴上装歪或旋转轴发生弯曲，轴在旋转时相当于转子的角度不对中现象，将表现出以转速频率f为特征频率的振动频率。但是在滚动轴承中，由于轴的弯曲使轴承单侧受力，因此又具有滚动体通过频率f_e的特征，两者合成为f_e±f，成为这种故障振动的主要频率成分。其中通过频率f_e=zf_c，z是滚动体个数，f_c是保持架转速频率。