电机轴承噪声产生原因与控制对策分析

电机轴承出现噪音也被称为电机噪音。电机的噪声由机械噪声、电磁噪声和通风噪声三部分组成，其中机械噪声的主要来源之一是轴承噪声，因此，控制电机的轴承噪声可以有效降低电机的整体噪声。轴承是电机的主要故障点之一。解决电机的轴承噪声可以降低电机的轴承故障，提高电机的整体质量水平。本期技术动态御微轴承专家将重点为您分析影响电机轴承产生噪声的原因以及预防和解决电机轴承噪音的措施。

电机中采用的轴承分为滚动轴承和滑动轴承两种，滑动轴承噪声低，在电机噪音上相对也较低，结构简单，在微型电机中使用广泛，而在其它类型的电机中，特别是在中小型异步电机中，由于滚动轴承具有使用维护方便，运转精度高，起动性能好，可使电机轴向结构紧凑以及成本低等诸多优点，使用更多。在正常情况下，轴承装入电机后，电机的轴承噪声和单个轴承的噪声有着密切的关系，噪声小的轴承装入电机后，电机噪声也小，但是也有不少情况是噪声小的轴承装入电机后，电机噪音并不小，发生这样的情况主要原因是零件与轴承配合不当，结构不合理，或者是由于电机装配工艺不当造成轴承的机械损伤，运转部位固体污染，结构共振等等情况。

轴承对电机振动和噪声的影响主要有两个方面。一方面，轴承本身是一个严重的振动源和噪声源；另一方面，作为电机转子和定子的连接构件，轴承受到电机中各种力的激励并传递激励力，从而产生振动和噪声。在电机结构上，轴承是连接电机定子与转子，限定定转子相对位置，并保证电机准确运行的承载部件。电机上滚动轴承的故障会体现在轴承的振动上，进而产生轴承噪声、轴承发热等现象，但是在轴承故障初期，轴承的振动、噪声、发热等现象并不明显，只有某些小的变化，往往被人们所忽视，而当这些现象一旦表现明显时，轴承的故障已经发生，此时如不立即采取措施，将会带来不可预知的严重后果。

一、电机滚动轴承的噪声源

1、电机内轴承间隙大

2、电机转子扫膛：也是电机中的旋转部件。电机由转子和定子两部分组成，它是用来实现电能与机械能和机械能与电能的转换装置。

3、磁钢松动、脱落。 4、电机内部轴向窜动。

5、有刷电机换向器表面氧化、烧蚀、油污、凹凸不平、换向片松动。

6、炭刷架松动、炭刷架不正。

7、电机转速及支撑件的固有频率共振；⑧轴承支撑件的结构型式；⑨负载和运行温度。

二、产生轴承噪声因素及对策

1、轴承类型尺寸的选择

轴承的直径越小，由其所引起的振动与噪声越小。研究表明，振动程度随着轴承直径的增加而增大，直径每增加5 mm，振动约增大（1～2）dB，并且轴承噪声随着滚动体直径的增加而增大，球轴承产生的噪声要低于滚子轴承。轴承保持架的结构和材料也是影响轴承噪声的主要因素，一般非金属保持架产生的噪声低于金属保持架。选择轴承保持架的材料时要综合考虑轴承运行温度、润滑脂类型以及电机旋转速度等多种因素的影响，由尼龙、玻璃纤维、树脂等材料制成的非金属保持架对这些因素会比较敏感，选择时应慎重。在电机设计时，应以小直径、轻系列、低噪声保持架的球轴承作为优选方案。

2、配合的选择

轴承与轴承室及与轴的配合的选择要保证轴承内圈与轴承外圈的固定，即电机运转时轴承内圈与轴、轴承外圈与轴承室之间不能发生滑动，又要保证轴承的工作游隙合适。轴承的工作游隙是轴承在工作时的径向游隙，取决于轴承内圈在轴上和轴承外圈在轴承室中的配合松紧度以及电机运行状态下内圈和外圈所产生的温差。

选择轴承配合时要综合考虑轴承套圈的固定以及轴承的工作游隙两个问题。过大的径向工作游隙会导致轴承运行过程中的负荷区域过小，影响轴承的寿命，并产生较大的振动与噪声；理论上轴承的工作游隙越小，滚动体在无载荷区的引导就越好，轴承在运行中的噪声就越小，但是过小的工作游隙会使轴承抱死。轴承外圈与轴承室间的配合型式会影响振动与噪声的传播。如果配合过松会引起响声，并且会导致外圈在轴承室内滑动。轴承装配时外圈的径向间隙一般宜限制在（3～9）μm的范围内，但这一数据最好根据实践经验选取。

3、轴承预负荷

无论是球轴承还是滚子轴承，工作时轴承所受负荷必须大于轴承的最小工作负荷才能使轴承的滚动体在滚道内实现纯滚动，否则，滚动体将采用滚动与滑动相结合的方式在滚道内运行，这种滑动现象将会破坏滚动体与滚道之间的润滑膜，使滚动体与滚道之间发生摩擦，严重时将会出现磨损现象，这种现象一方面会由于摩擦生热使轴承温度升高，另一方面由于摩擦会使滚动体振动，产生噪声。对于球轴承来说，一般采用在轴承轴向上设置弹簧，对轴承施加轴向预压力的方法来消除球轴承中的内部间隙，以消除由于松散的滚动体在滚道内运动不受约束的现象。而对于只能承受径向力的圆柱滚子轴承来说，一般电机转子重力都要大于其所需要的最小预负荷，所以，不需另加结构来配置。

4、对同轴度的要求

电机两端轴承的同轴度是影响电机轴承振动并产生噪声的重要因素。选择轴承配置型式时，最好使轴承配置具有自动调心功能，这样可减小整个结构的不对中量。对于不具有自动调心功能的配置，应采取提高加工精度，增加轴的刚性等措施，使轴的角度不对中保持在最小值内。对于采用几个轴承并列安装组合起来使用的轴承结构，因其限制了轴线角度变化的灵活性，对轴系的同轴度特别敏感，结构设计时必须注意，这种结构不但影响轴承的噪声，而且会影响到轴承的受力情况，进而影响到轴承的寿命。可通过具有自动调心功能的球形轴承座来解决调心问题，但这种球形轴承座加工较复杂。

5、对与轴承套圈配合部位的加工要求

与轴承套圈配合的部位是指轴上与轴承内圈配合的轴承台的外径以及轴承座上与轴承外圈配合的轴承室的内径。这两个部位的尺寸公差、表面粗糙度及形位公差要严格控制。如果这些部位加工不好，它的误差会传递给轴承套圈上与滚动体接触的滚道，当滚动体在不规则的滚道上运行时，将使滚动体振动并产生噪声。

三、润滑脂的污染对轴承噪声的影响

轴承内部润滑脂被污染是轴承产生振动噪声的另一个重要原因。电机运行时，工作着的滚动体与轴承套圈上的滚道之间会形成很薄的油膜，如果润滑脂被污染，油膜将会被污染物破坏，滚动体与滚道之间直接接触，在滚动体和滚道表面形成凹坑或划痕，长时间的破坏将使其形状不规则，运行时产生振动噪声。润滑脂变质和轴承密封结构是污染润滑脂的主要途径。长期工作的润滑脂会产生氧化变质与凝缩分油现象，最终碳化结块，这种现象在高温下会更加严重，因此，应定期更换润滑脂，保证其新鲜干净。对于特殊的在高温下运行的轴承，应采用高温性能好的润滑脂。

振动是产生噪声的根源，轴承的噪声与振动密不可分，为了保证轴承工作时低振动、低噪声，必须从轴承质量以及电机的轴承结构设计、轴承支撑件加工工艺、轴承的维护等各方面全面考虑。采用合理的设计结构，先进的加工工艺，正确的使用维护降低轴承噪声，延长轴承的寿命。
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