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关于降低空调轴承异音(噪音)的措施

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  空调轴承的异音(噪音的一种)是影响轴承质量的一个重要因素,目前的生产厂家大部分都按Z4V3组进行生产,如果排除异音的话,空调轴承的测试振动的合格率基本上都在95%以上甚至更高,而实际上轴承厂的合格率好的企业在80%~95%之间,一般企业在75%~85%之间。这对于利润极其薄弱的轴承行业是一个相当困难的问题。

  空调轴承的异音是一个综合而复杂的问题,但经过本人近几年的摸索,其主要原因归纳为以下几个方面:

  1.轴承套圈的因素:

  对于Z4V3组的生产,Z4组基本上都能达到,但对于V3组的低频部分,往往达不到要求,因此要严格控制沟道的椭圆与2、3、4、5楞以下的楞园度,在套圈基准面加工时就要开始控制,因为基准外圆是沟道加工的基准,基准外圆的形状误差会复映到沟道上。因为BVT测试的低频范围在300-800HZ,而2、3、4、5楞园的数量正好对应于低频转速。

  超精工序在空调轴承的生产中起到举足轻重的作用,它是影响装配合格率的主要因素,超精油石的参数(粒度、硬度、材料、结合剂、组织密度)、油石压力大小、工件转速、振荡频率、一步两序法的粗精步的参数选取,都直接影响装配后噪音的产生。消除这些原因,超精后的沟道工作表面的拉丝条纹才能均匀、无断丝、暗丝、拖尾现象。

  空调轴承内外套圈超精研的机理:超精研加工是用细粒度磨料的油石,以低压弹性地压在工件加工表面上,在垂直于工件旋转方向按一定规律做快而短促的往复摆动(振荡)运动,在良好的润滑冷却条件下能够自动完成,是提高几何精度、降低表面粗糙度的机械加工。目前采用的是用自动化的超精代替半自动或手动抛光。

  由于超精加工切削深度很小,切削速度也比磨削加工小、油石压力低,超精后产生的塑性一般为0.001mm~0.007mm,而且要求在内外套圈的沟道内必须产生超精条纹,拉丝越细越匀越好,以便于存油,降低温升,同时提高沟道工作表面的耐磨性和承载能力。这比前期的沟道工作表面粗糙度越低越好以及越亮越好的要求大不一样。

  目前对沟道工作表面的检测方法是采用20~60倍的XTL体视放大镜100%目测,凭经验观察超精条纹的清晰程度、条纹的粗细、有无条纹间断、暗丝、拖尾、磕碰伤以及划伤工作表面等现象。检验员要经过最少两个月以上的学习才能上岗,而且任何两个检验员检验的零件装配后合格率仍在20%~40%之间波动。

  问题的症结在于:轴承沟道拉丝条纹属于微米级,经过放大的沟道工作表面,仍然不是十分清晰,只能通过沟道对光线的反射,在放大镜目镜下“隐约”看到拉丝条纹的亮带,对一定宽度的条纹的数量、条纹的宽度、高度以及条纹宽度的变动量不能量化。如果增加放大倍数,视窗变得十分狭小,视野将模糊。如果减小放大倍数,同样视野将看不清,因为条纹有一定的高度和宽度,在显微条件下不可能看到条纹的全貌。如果采用医学上的高科技检测,对于利润极低的轴承行业将变得极不经济。

  为此先后与上海精益公司、徐州测量仪器厂联系反复调整放大镜的参数,改进了XTL-2400型放大镜,虽然有所改观,结果仍然不是十分理想。

  我们反思,既然由于拉丝条纹太细不利于检测,能不能在保证轴承振动噪音的前提下把条纹放大或是条纹粗一些呢?只要保证条纹的均匀度,在理论上应该是可行的。

  为此经过大量的试验,用硬质合金油石代替刚玉磨料油石,进口的采用日本是村油石、国产的油石采用北京的、浙江东阳的。把粒度放大、硬度选用负40,调整超精压力至0.2~0.3MPA。最终的结果是拉丝条纹明显清晰,检验员在放大镜下马上就能判断质量的好坏,一次装配合格率稳定在90%~95%之间,检验员之间的检验误差降到了5%以内。

  2.清洗的因素:

  清洗是产生轴承异音的主要原因之一,从超精开始,零件就要清洗干净。一旦装配完成后,垃圾很难清理出去,因此合套之前要经历粗洗、精洗、超声波清洗,经过严格的检验后才能装配。

  装配后的清洗是消除装配垃圾的必要措施,此时的轴承必须两面都要清洗,目前普遍采用自动连线清洗机来清洗。而且清洗机的喷头要对准轴承的沟道部位,使喷头与清洗机轨道方向成30°~60°的角度,保证在清洗时钢球能在轴承的滚道中转动,以便于把垃圾清洗出去。

  3.磕碰伤的因素:

  磕碰伤是产生轴承异音的另一主要原因,尤其是在内外圈的沟道工作表面,稍微有一点磕碰伤的话,就会在振动测试时产生噪音或异音。因此超精工序以后的所有工序包括清洗(清洗不干净在装配时垃圾会划伤沟道拉丝条纹)、退磁(因为退磁的振动也会对沟道的拉丝条纹产生破坏)必须保证滚道不损伤,尤其是内圈的上下料装置,不顺畅时会把内圈的沟道挤伤。一旦挤伤只有降级使用。

  4.钢球的因素:

  钢球是轴承的重要零件,有时其重要性甚至会超过包括套圈在内的其它零件。一旦钢球的形位公差出现问题,其缺陷将按几何级数放大,因此钢球的圆度及表面粗糙度、磕碰伤很重要,包括钢球在运输途中的颠簸有时就会造成损伤,而且钢球的精度一定要选用P5级以上的。

  5.保持架的因素:

  轴承保持架是约束钢球在套圈沟道中按照一定的规律运动,保持架的形状也会影响到异音的产生。保持架的球兜要圆、不能限制钢球的转动,圆周分布要均布,而且在装配前要清洗洁净,装配后不能与内外套圈接触。

  总之,空调轴承的生产是一个清洁度要求极其严格的过程,各种零部件的圆度在微米级、表面粗糙度在0.3以内,杜绝各种磕碰伤,每道工序要轻拿轻放,因此在轴承行业有一个鸡蛋理论:“就是拿轴承包括零件时,要像拿鸡蛋一样轻拿轻放”。只有按照零缺陷、精细化的生产才有可能生产出品质优良的轴承,才能使企业立于不败之地。目前在浙江宁波的镇海、慈溪两地的微型轴承的分贝值已经达到了21分贝,而且有的厂家利用硬质合金油石的技术突破,分贝值可以达到17分贝,几乎没有异音。为国内轴承的质量提高和替代进口打下了良好的基础。