滚动轴承振动测试标准详解

为了提高我国轴承产品质量，降低轴承噪声水平，促进轴承产品出口，自20世纪80年代中期开始制订滚动轴承振动测试标准，至今，现行的滚动轴承振动测试标准已有11个，其中两个为测量方法标准，7个为轴承振动标准，两个为钢球标准，分述如下。

1.滚动轴承振动测量方法标准

（1）JB/T 5313—2001滚动轴承振动（速度）测量方法 此标准规定了公称内径3～120mm的深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承（N、NU、NJ和NF型）的振动（速度）的测量方法。适用于实验室、制造厂和用户对上述滚动轴承的振动（速度）检测。被测轴承的振动物理量为轴承外圈径向振动速度，单位是μm/s；

在50～10000Hz频率范围内，轴承的三个振动频带应按表5-20的规定。

测量装置的基础振动应符合表5-12的规定。

测量过程中，内圈的实际转速应符合表5-14的规定。

测量心轴硬度应为61～64HRC。

测量心轴与轴承内孔的配合公差应符合表5-16的规定。

测量中所加的轴向载荷或径向载荷应符合表5-18的规定。

传感器的频率响应应符合图5-6的规定范围。

电子测量装置的滤波特性应在图5-7所示的规定范围。并应定期进行检定。

还规定了注脂轴承可在注脂状态下测试。一般轴承应先进行清洗，待清洗剂完全挥发后再加入清洁的N15机械油，运动粘度在40℃时为13.5～16.5mm²/s。

（2）JB/T 5314—2002滚动轴承振动（加速度）测量方法 此标准规定了公称内径3～120mm的深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承（N、NF、NU、NJ）的振动（加速度）测量方法。振动加速度级、基础振动加速度级和轴承振动加速级峰值的单位均用“分贝”（dB）表示。零分贝相应于地球重力加速度值的千分之一。“分贝”数的计算公式如表5-10所示。

测量装置的基础振动值如表5-13所示。

心轴硬度为62～66HRC，与轴承内孔配合心轴的极限偏差如表5-17所示。

测量主轴转速如表5-15所示。

测量中所加轴向载荷或径向载荷的数值应符合表5-19的规定。

传振杆与轴承外圆柱面间的接触载荷：内径d﹤10mm为1.0～5.0N，内径≥10mm为5.0～10.0N。

所用压电加速器的谐振频率应大于20kHz；

在所测量的轴承振动加速度级范围内，加速度传感器的幅值线性误差应小于5%。

电子测量仪器本底噪声不大于5dB，通频带为50～10000Hz，在此频带范围内，电子测量仪器与加速度传感器系统的综合幅值线性误差应小于10%，换档误差不大于±0.3dB，示值误差不大于0.5dB，规定仪器应每年检定一次。

一次性润滑的轴承（如双面密封轴承），测量时不需清洗和重新润滑，应在密封状态下测试。非一次性润滑的轴承应在适当清洗剂中清洗，在测量环境温度下用N32（环境温度10～20℃）或N46（环境温度在20～30℃）润滑油进行润滑，润滑油的运动粘度应在80～150mm²/s之间。

单面测量时，取被测轴承三点测量值的平均值为该轴承的振动加速级；双面测量时，取被测轴承单面三点测值平均值大者为该套轴承的振动加速度级。

2.滚动轴承振动测试标准

到目前为止，我国已经制定并实施的滚动轴承振动标准共有5个，其适用范围、标准号、测量单位、适用轴承尺寸范围和测量频带列于表5-23中。

表5-23 滚动轴承振动标准^①

① 标准中的轴承振动数值是指：轴承内圈旋转、外圈不转、过滚道中心的截面与外圈外圆柱面相交处的轴承径向振动数值的有效值（RMS）。

（1）深沟球轴承振动（速度）标准JB/T 10187—2011此标准适用于公称内径3～120mm，径向游隙为0组的深沟球轴承。规定的振动（速度）V组适用于制造厂的生产检验，V₁、V₂、V₃、V₄组适用于用户对振动水平要求控制的轴承，供制造厂检验和用户验收。

测量单位为：μm/s（RMS）。

内径3～60mm，0、2、3直径系列的深沟球轴承，单个轴承振动（速度）值不超过表5-24所示的规定。内径10～120mm的轴承振动测量应符合JB/T 5313的规定。

内径65～120mm，0、2、3系列深沟球轴承，单个轴承振动（速度）值不超过表5-25的规定。

内径3～9mm的微型深沟球轴承测量方法为：驱动装置启动后，传感器安装位置振动应符合表5-26所示的规定。

微型深沟球轴承在进行振动测量时，需施加一定的轴向载荷，其数值应符合表5-27所示的规定。心轴与被测轴承内孔的配合公差是d^-0.009_-0.015mm。主轴转速为1800r/min。

单个轴承任一频带的振动（速度）值大于表5-24或表5-25中相应级别规定时，该轴承为不合格。

表5-24 单个轴承振动（速度）限值（一） （μm/s）

① 在轴承代号中不表示。

表5-25 单个轴承振动（速度）限值（二） （μm/s）

① 在轴承代号中不表示。

表5-26 微型深沟球轴承的基础振动

表5-27 微型深沟球轴承的轴向载荷

密封轴承的振动（速度）值以带脂带盖的测值为准。

（2）深沟球轴承振动（加速度）标准JB/T 7047—2006 此标准适用于公称内径3～120mm，径向游隙为0组的深沟球轴承振动（加速度）。Z组是对通用轴承的基本要求，适用于轴承制造厂对成品轴承的生产检验，轴承上不标记“Z”。Z₁、Z₂、Z₃、Z₄组适用于生产厂对轴承的生产检验和用户验收。测量条件按照JB/T 5314的规定。

内径3～60mm，0、2、3直径系列的深沟球轴承，单个轴承振动加速度级应符合表5-28的规定。内径65～120mm，0、2、3直径系列的深沟球轴承，单个轴承振动加速度级应符合表5-29所示的规定。带防尘盖或密封圈的轴承，在安装防尘盖或密封圈之后测量。

单个轴承（指样本中任何一套轴承），其振动加速度级超过表5-28、表5-29所示的规定值时，该产品为不合格。

对3～9mm的微型深沟球轴承，其测量方法为：主轴转速为：1500r/min±30r/min；

与轴承内径的心轴公差采用f₅；

对被测轴承外圈施加的轴向载荷按表5-30所示的规定，误差为±3N；

传振杆质量应为：21g±1g，传振杆的形状尺寸应符合图5-9所示的规定。

图5-9 传振杆的尺寸

表5-28 深沟球轴承振动加速度级值（一）

表5-29 深沟球轴承振动加速度级值（二）

（续）

表5-30 微型深沟球轴承的轴向载荷

（3）圆柱滚子轴承振动（速度）标准JB/T 8922—2011

此标准适用于公称内径15～120mm，NU型，NJ型、N型、NF型的02系列、03系列，径向游隙为0组的圆柱滚子轴承振动（速度）。V组适用于制造厂检验，V1、V2、V3组适用于用户对振动水平有控制要求的轴承，供检验和用户验收。测量方法按JB/T5313—2001的规定，测量中施加的径向载荷应符合表5-18所示的规定。

单个轴承振动（速度）值应符合表5-31和表5-32的规定。单个轴承任一频带的振动（速度）值大于表5-31或表5-32所示的规定时，该轴承为不合格。

表5-31 圆柱滚子轴承单个轴承振动（速度）允许极限值（一） （μm/s）

① 在轴承代号中不表示。

表5-32 圆柱滚子轴承单个轴承振动（速度）允许极限值（二） （μm/s）

① 在轴承代号中不表示。

（4）圆锥滚子轴承振动（速度）标准JB/T 10236—2001

此标准适用于公称内径15～60mm，30200系列、32200系列、30300系列和32300系列的圆锥滚子轴承的振动速度。振动（速度）V组适用于轴承制造厂生产检验，V1、V2和V3组适用于用户对振动（速度）水平要求控制的轴承，供制造厂检验和用户验收。圆锥滚子轴承振动（速度）测量方法按JB/T 5313—2001的规定进行。

单个轴承任一频带的振动（速度）值大于表5-33中所示的相应级别规定时，该轴承产品为不合格品。

表5-33 圆锥滚子轴承单个轴承振动（速度）限值 （μm/s）

① 在轴承代号中不表示。

（5）圆锥滚子轴承振动（加速度）标准JB/T 10237—2001

此标准适用于公称内径15～60mm，30200、32200、30300和32300系列的成品圆锥滚子轴承的振动加速度。振动加速度Z组是对0级轴承的基本要求，适用于轴承制造厂的生产检验，Z₁、Z₂组适用于用户对振动（加速度）水平要求控制的轴承，供制造厂检验和用户验收。驱动器的基础振动加速度级不大于15dB。对被测轴承施加的轴向载荷应符合表5-34所示的要求。圆锥滚子轴承振动（加速度）测量方法的其他要求按JB/T 5314—2001的规定。

单个轴承的振动加速度级大于表5-35中所示的相应级别规定时，该轴承为不合格品。

表5-34 圆锥滚子轴承的轴向载荷

① 包括15mm。

表5-35 圆锥滚子轴承振动（加速度）级值 （dB）

① 在轴承代号中不表示。

3.钢球振动标准

钢球是滚动轴承中最活跃的零件，因此钢球是影响球轴承振动、噪声的最重要因素。为了控制轴承的振动、噪声水平，就必须控制所用钢球的质量。国内相应开发研制了对钢球进行振动测试的仪器并相应制定了有关标准。

（1）钢球振动（加速度）标准JB/T 8923—2010 此标准适用于直径3～30.1625mm，公差等级不低于G20的球轴承用商品钢球的振动加速度。适用于有振动水平要求的商品钢球的检验与验收。

钢球振动是指钢球绕任一球心线旋转时，由于钢球表面偏离理想球形，使球面瞬时位置偏离理想位置的径向位移而引起的振动。

振动加速度级是指在某一频带范围内的振动加速度均方根值与参考加速度值之比的常用对数，乘以20再加上某一常数后所得之值，如下列公式所示：

钢球直径为3～15.5mm时，钢球振动加速度级为

钢球直径为15.5～30.1625mm时，钢球振动加速度级为

上式中 L——钢球振动加速度级（dB）；

g——参考加速值，g=9.81m/s²；

a——测得的振动加速度值（m/s²）。

钢球振动加速度级是指钢球绕球心线旋转时，在垂直该球心线的最大圆处的振动加速度级。

钢球振动（加速度）级测量仪器、测量原理、测量方法和测量环境，应符合JB/T8075的要求。钢球测量前，应在NY-120溶剂汽油中清洗，清洗后钢球表面不得有尘埃、磨粒等异物。在测量中，在表头指针稳定摆动的5s以内，读取示值范围的中间值作为该球的测量值。每粒钢球在三个不同截面测振动值，取其最大值。对钢球批的振动平均值测量，应该为：直径为3～15.5mm的钢球，每批中随机抽取20粒球测量，取其振动值的算术平均值；直径为15.5～20mm的钢球，每批取10粒进行测量，取其振动值的算术平均值；直径为20～30.1625mm的钢球，每批取5粒进行测量，取其振动值的算术平均值。

钢球振动加速度级分为Z1、Z2、Z3三个组别，直径小于或等于15.5mm的钢球，其振动加速度级应符合表5-36和表5-37所示的规定；直径大于15.5mm的钢球，其振动加速度级应符合表5-38和表5-39所示的规定。

表5-36 钢球振动加速度级（一） （dB）

表5-37 钢球批振动加速度极值差（一） （dB）

表5-38 钢球振动加速度级（二） （dB）

表5-39 钢球批振动加速度极值差（二） （dB）

若批振动平均值未超过表5-36和表5-38所示的规定，而单个最大振动值超差，则超差值应加在该批振动平均值上，作为新判定值。如相加后仍不超过表5-36和5-38所示的规定，同时也应满足表5-37和5-39的规定，则为合格。如超过表5-37和表5-39所示的规定，则该批钢球应作降级处理。

（2）钢球振动（速度）推荐值 适用范围：直径3～22.225mm，公差等级不低于G20级的球轴承用商品钢球振动速度。可用于制造厂和用户对有振动要求的球轴承用钢球的检验和验收时参考。

测量方法：钢球振动是指钢球绕任一直径旋转时，由于钢球表面偏离理想球形，使球面瞬时位置偏离理想位置的径向位移而引起的振动。当钢球旋转时，在钢球表面垂直于旋转直径的最大圆处测得的径向振动速度均方根值，为钢球振动速度值，单位是μm/s。

测量前应用NY-120溶剂汽油进行清洗，清洗后钢球表面不得有尘埃或磨粒等异物。待清洗剂完全蒸发后，加入清洁的N15机械油（40℃时运动粘度为13.5～16.5mm²/s）使钢球表面充分润滑。安装钢球时，应将钢球紧贴心轴内锥面，然后在轴向用压紧块压紧钢球。当钢球直径小于15.5mm时，压紧力为30N；当钢球直径大于15.5mm并小于30.162mm时，压紧力为40N。调整传感器测头位置，使其位于垂直钢球旋转轴线的最大圆上方，使其接触力为0.40～0.55N。然后选取适当量程，每一测量截面的测量时间不大于2s，待指针稳定摆动后，读取示值范围的中间值作为该截面的测量值。选取三个不同截面进行测量，某频带最大测量值取为该钢球在该频带的振动速度值。

测量技术要求：

转速：钢球绕直径旋转的转速为1800r/min±36r/min。

频带：低频带（L）：150～900Hz

高频带（H）：900～5400Hz

基础振动：在传感器测头与测量仪器主轴支承平板间放置一个直径大于50mm、上下两平面平行度≤10μm的圆柱形测量芯棒，将传感器测头压在测量芯棒端面上，使其处于与测试状态相同的条件，然后启动驱动主轴，在不装钢球时测得的基础振动，低频值不大于4μm/s，高频值不大于5μm/s。

测量传感器：采用速度型传感器，所测得的是钢球表面径向位移变化率。在150～5400Hz频率范围内，传感器与被测钢球表面不产生脱离现象，并保证传感器的接触载荷小于0.55N。传感器测头半径为0.6mm。传感器的频率响应应在图5-10所示的极限范围内。

图5-10 传感器频率响应特性

电子测量装置：电子测量装置应具有150～5400Hz的频率响应范围，并分成2个2.5倍频程滤波器，其带宽分别为：低频带（L）：150～900Hz；高频带（H）：900～5400Hz。

电子测量装置的滤波特性应在图5-11所示的范围内。低于低截止频率（f_L）64%或高于高截止频率（f_H）160%的所有频率的衰减不小于40dB。

电子测量装置应定期检定。在检定周期内，标准值允许变化范围为±4%。

检验规则：钢球振动速度分为V1、V2、V3、V4四个组别，并分低频和高频两个频带，任一频带的振动速度批平均值和单粒钢球振动速度值应不超过表5-40所示的规定。

表中 L_SW——单粒钢球低频振动速度值；

H_SW——单粒钢球高频振动速度值；

L_LW——钢球低频振动速度批平均值；

H_LW——钢球高频振动速度批平均值。

钢球振动速度批平均值：直径3～10mm的钢球，为每批中随机抽取20粒钢球，其某频带振动速度值的算术平均值；直径为10～15.5mm的钢球，为每批中随机抽取10粒钢球，其某频带振动速度值的算术平均值；直径大于15.5mm的钢球，为每批中随机抽取5粒钢球，其某频带振动速度值的算术平均值。

钢球任一频带的批平均振动速度值和单粒钢球振动速度值不超过表5-40中所示的相应组别的规定值时，判定该批钢球达到该组水平。

钢球任一频带的振动批振动速度平均值不超过表5-40中所示的相应组别的规定值，而单粒钢球某频带的振动速度值超差，则超差值应加在该频带的批平均值上，作为新的判定值。新的判定值仍不超过该相应组别的规定值时，判定该批钢球达到该振动级别水平。

图5-11 电子测量装置滤波特性

表5-40 钢球振动速度限值

① 包括3mm。

此标准由杭州轴承试验研究中心提出，并已经在2004年全国滚动轴承标准化委员会会议上进行了讨论。

4.深沟球轴承振动峰值标准

（1）深沟球轴承振动（加速度）峰值 轴承振动加速度级峰值是指在给定时间间隔内，轴承振动加速度最大值所对应的加速度级。单位是分贝（dB）。这里推荐的数值适用于对深沟球轴承异常声产生机率的预期评判。测量方法按深沟球轴承振动（加速度）测量方法JB/T 5314—2002进行。适用于公称内径3～60mm，径向游隙0组的0、2、3直径系列，Z3组或Z3组以上对峰值有要求的深沟球轴承。

公称内径3～60mm，0、2、3直径系列的深沟球轴承，单个轴承振动加速度峰值应符合表5-41所示的规定。

表5-41 轴承振动加速度级峰值 （dB）

单个轴承（指样本中任何一套轴承），其振动加速度级峰值大于表5-41所示规定时，该产品为不合格品。

此标准已经全国滚动轴承标准化技术委员会通过（CSBTS 98.80—2002）。

（2）深沟球轴承振动（速度）峰值 为了推动我国电动机轴承技术水平的提高，和广大轴承用户对我国低噪声深沟球轴承“异音”大的呼声，由杭州轴承试验研究中心制订了《深沟球轴承振动（速度）峰值的推荐标准，并已经全国滚动轴承标准化委员会批准在全国推荐试行（中轴协[2000]32号文）。

此标准适用于公称内径3～60mm，径向游隙“0”组的直径系列0、2、3系列的深沟球轴承。通常对振动速度为V3、V4组或V3、V4组以上的深沟球轴承才有低噪声的要求。因此此标准对0、2、3直径系列振动速度值为V3、V4组的深沟球轴承，分别规定了P3、P4组峰值极限值，可用于轴承生产厂的生产检验和用户验收。

轴承振动（速度）的测量方法按JB/T 5313—2001（见本章第2节）和JB/T 10187—2011（见本章第2节）的规定进行。振动（速度）峰值的极限值列于表5-42中。

表5-42 深沟球轴承振动（速度）峰值极限值 （μm/s）

5.其他滚动轴承标准对轴承振动的要求

除了上述轴承振动标准之外，在其他滚动轴承标准中也对轴承的振动水平作出了相应的规定。

（1）滚动轴承产品质量分等标准CSBTS TC98.77—2001 在此标准中规定，参加一等品和优等品评定的轴承必须进行轴承振动测试。轴承内径≤60mm的深沟球轴承，其振动速度（或加速度）必须达到V3组（或Z3）组别及以上水平方可参评优等品。轴承内径d﹥60mm的深沟球轴承，其振动速度（或加速度）达到V2（或Z2）组别及以上水平方可参评优等品，并规定了优等品、一等品、合格品的评判规则。对圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承也规定了优等品、一等品、合格品的评判规则。

（2）精品轴承技术条件CSBTS TC98.76—2001 在此标准中规定了精品深沟球轴承其振动速度（或加速度）限值必须达到V3（或Z3）组，精品圆柱滚子轴承的振动速度（或加速度）必须达到V2（或Z2）组，精品圆锥滚子轴承的振动速度（或加速度）必须达到V2（或Z3）组。