[发明专利]改善滚动轴承运转性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低振动和噪声的方法，具体涉及一种降低滚动轴承振动和噪声的方法。

背景技术

早在1950年，我国就开始建设轴承工业，经过半个世纪的发展，已经形成了比较系统的生产与技术体系，成为排名于日本、美国和德国之后的世界轴承生产大国。

但是，与工业发达国家相比，我国的轴承工业仍然存在很大差距。早在1953年，欧洲就已经开始研究滚动轴承的振动与噪声问题(杨晓蔚，国外低噪声轴承技术发展，轴承，2002(4)：31-34)。日本已研发了静音及超静音轴承，而我国的轴承振动水平通常要比日本产品高10dB以上。而且，国外早已开始研究和应用“不可重复跳动”这种精细的旋转精度指标，而我国在该方面的研究还是空白。

在各种衡量轴承质量的指标中，振动噪声是一项关键技术指标。例如在计算机硬盘驱动系统中，由滚动轴承产生的非重复性振动是限制其性能提升的主要障碍之一。众所周知，轴承制造过程形成的表面特征是引起振动噪声的主要因素之一，相应地，轴承的波纹度和滚动体个数就成为决定振动噪声特性的两个重要基本参数。前人研究了源于波纹度的振动力和振动频率问题。文献(Yhland，E.M.，1967，Waviness Measurement-An Instrument for QualityControl in Rolling Bearing Industry，Proe.IMechE，182，Part 3K，pp.438-445)报道了波纹数的变化所产生的轴向和径向振动频率。文献(Takayuki Miyagawa，Fujisawa-shi，etc.Rolling bearing，US Patent，2003/0198415A1)给出了波纹数与振动频率之间的关系，如表1所述。

表1波纹数与振动频率关系(Hz)

表中：n-正整数；z-滚动体个数；f_i-内圈转动频率；f_e-保持架转动频率；f_b-滚动体自转频率；f_b＝f_i-f_e

文献(Wardle，F.P.，and Poon，S.Y.，1983，Rolling Bearing Noise，Cause and Cure，Chart.Mech Engineering，July/Aug，pp.36-40)研究了滚动体个数与波纹数的关系，认为当滚动体个数与波纹数相匹配时将产生严重的振动。文献(Wardle，F.P.，1988，Vibration Forces Producedby Waviness of the Rolling Srufaces of Thrust Loaded Ball Bearing，Part1：Theory，Proe.IMechE，202，No.C5，pp.305-312)和(Wardle，F.P.，1988，Vibration Forces Produced by Waviness of theRolling Srufaces of Thrust Loaded Ball Bearing，Part2：Experimental Validation，Proe.IMechE，202，No.C5，pp.313-319)还研究了波纹数与激振力的关系。应当指出的是，尽管文献(Yhland，E.M.，1967，Waviness Measurement-An Instrument for Quality Control in Rolling BearingIndustry，Proe.IMechE，182，Part 3K，pp.438-445)和(Takayuki Miyagawa，Fujisawa-shi，etc.Rolling bearing，US Patent，2003/0198415A1)研究了波纹数与振动频率之间的关系，但没有给出波纹数和滚动体个数等参数与振动形式及噪声特性之间的关系。文献(Wardle，F.P.，andPoon，S.Y.，1983，Rolling Bearing Noise，Cause and Cure，Chart.Mech Engineering，July/Aug，pp.36-40，Wardle，F.P.，1988，Vibration Forces Produced by Waviness of the Rolling Srufaces ofThrust Loaded Ball Bearing，Part1：Theory，Proe.IMechE，202，No.C5，pp.305-312，Wardle，F.P.，1988，Vibration Forces Produced by Waviness of the Rolling Srufaces of Thrust Loaded BallBearing，Part2：Experimental Validation，Proe.IMechE，202，No.C5，pp.313-319)研究了滚动体个数、波纹数与激振力之间的关系，但还不能很好地解释滚动轴承的振动特性。此外，文献(G.H.Jang，S.W.Jeong，Nonlinear Excitation Model of Ball Bearing Waviness in a Rigid RotorSupported by Two or More Ball Bearings Considering Five Degrees of Freedom，Transactions ofthe ASME，2002，124(1)：82-90)还提出了一个非线性五自由度模型，并采用数值方法研究了轴承系统的振动问题，尤其是由非线性因素引起的边频现象。文献(Shoji Noguchi，KyosukeOno，Reduction of NRRO in Ball Bearings for HDD Spindle Motors，Precision Engineering，2004，28：409-418)研究了内外滚道、滚动体误差以及滚动体个数对非重复性跳动的影响，得到了许多有益的结论，还分析了滚动体径向对称分布对轴承性能的影响。