高速电主轴的轴承生热分析

     高速电主轴轴承温升的主要原因是由于内部零件之间摩擦产生的热导致的，当轴承的温升变化过快时会导致轴承润滑油的性能卜降，同时也会引起材料的膨胀和软化等一系列的问题。尤其是轴承在高速运转的环境下生热速度更为明显，因此分析计算轴承的生热问题是计算轴承寿命的一个非常重要的指标。而且轴承摩擦产生的热量会作为有限元进行温度场分析的一个重要边界条件输入，摩擦产生的热量将会直接影响到温度场最终的分布情况以及结论的准确性。所以本章将会着重分析角接触球轴承的摩擦生热形式以及生热的规律，为后续计算轴承温度场的分布情况提供一个理论基础。

高速电主轴轴承摩擦的主要来源

    轴承生热的一个主要来源是轴承在高速运转过程中摩擦产生的。分析轴承内部摩擦的来源和机理对于轴承的热分析具有至关重要的指导意义。角接触球轴承内部的摩擦十分的复杂，不仅存在着滚动摩擦、粘性摩擦以及滑动摩擦等，而且还可以根据摩擦产生的机理进行分类和讨论，其摩擦形式分别为：

 ( 1）差动滑动引起的摩擦角接触球轴承在承受载荷后，轴承的滚动体与内外滚道在接触而上只有两个纯滚动点，在其他接触区域的线速度都不同，这种情况会导致滚动体与滚道会产生相对的滑动，这种现象被称为差动滑动，是轴承的一种摩擦形式。 

( 2 ）各滑动接触区域引起的摩擦在角接触球轴承中，轴承的滚动体与轴承保持架之间存在着滑动摩擦，同时保持架与轴承的内外圈还存在着滑动摩擦。但是考虑到轴承的整体设计和使用，这一部分的摩擦是非常小的，可以忽略不计。

 ( 3 ）滚珠的陀螺旋转引起的摩擦在角接触球轴承中，在内圈或者外圈进行旋转时，轴承的每一个滚动体都会受到陀螺力矩的影响。如果陀螺力矩不小于接触位置的摩擦力矩，就会产生陀螺旋转运动，从而产生摩擦。当轴承在高速旋转的情况下很容易发生这种滑动，但是这种滑动可以通过增加轴向预紧力来进行抵消。

 ( 4 ）滚动弹性滞后引起的摩擦在应力水平相同的情况下，当载荷增加时产生的变形量小于载荷减少时的变形量，这种情况称为弹性滞后。对于角接触球轴承来说，由于滚动体在滚道上滚动时产生的材料弹性滞后，在接触区域就会产生相应的摩擦阻力。相对于其他的摩擦形式，弹性滞后引起的摩擦相对小了很多，在对轴承进行分析时可以忽略不计。

 ( 5 ）润滑油引起的勃性摩擦轴承的滚动体在充满润滑油的空间内由于受到液体的阻力会产生粘性摩擦，其大小与润滑油的多少、轴承转速以及润滑油的粘度等有关。 

( 6 ）滚动体自旋运动引起的摩擦角接触球轴承的滚动体在旋转过程中，由于接触区内的角速度在在法向方向上的分量会使轴承滚动体产生白旋运动。尤其是在高速旋转时这种情况更为明显。因此这也是本文将要研究的主要问题之一。综上所述，从轴承产生摩擦的机理及其贡献来分析，对于角接触球轴承来说润滑剂粘性产生的摩擦、自旋运动产生的摩擦以及差动滑动引起的摩擦是轴承生热的几个主要原因。

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