高速精密角接触球轴承热分析.pdf

轴承
2000.
. 8

产品设计与应用
高速精密角接触球轴承热分析
浙江大学( 浙江杭州
310027)
蒋兴奇
马家驹
赵联春

ABSTRACT
Rotating at high speed, the high speed angular contact ball bearing will generate
large amount of friction heat in its interior, which affects rigidity and high speed performance of the bear
ing. The friction heat in high speed angular contact ball bearing is calculated, and the heat transfer in
bearing , spindle and bearing house is also analyzed and calculated in this paper. On the base of these,
the temperature distribution in bearing, spindle and bearing house is given.

为了提高机床的加工效率和加工精度, 要求
蒋兴奇
男, 37 岁, 高级工
机床主轴单元具有更高的转速和刚度。对机床主程师, 浙江大学博士研究生, 本
轴单元用高速精密角接触球轴承的载荷分布和刚刊编委, 主要从事轴承设计、应
度计算已有许多文献进行了分析[ 1] , 但几乎所有用及相关的研究工作, 研究方
的分析都没有考虑轴承热生成和热膨胀对轴承变向为滚动轴承摩擦学及轴承支
形特性的影响。Burton 和 Steph[ 2] 首先提出了角承系统动力学, 主持或参与研
接触球轴承的热膨胀模型用于预测轴承的热咬究项目 10 余项, 获机械部科技
合。Aramaki[ 3] 等采用简化的载荷- 变形关系和进步 2 等奖 1 项, 在国内外学术刊物上发表论文
根据试验温度分析了钢球和陶瓷球轴承的性能。 30 余篇。
SHABERTH[ 4] 程序同时考虑轴承载荷特性和热模
型分析了稳定状态下轴承的载荷和刚度特性。因式中
M 轴承摩擦力矩, N
m
此, 考虑高速旋转状态下轴承内部的热生成和热 dm 轴承节圆直径, mm
传递特性是计算载荷分布和刚度特性的基础。 f 0 取决于轴承设计和润滑方式的系
随着主轴旋转速度的增加, 轴承动力特性与数, 对于角接触球轴承, f 0= 1
轴承内部生成热的关系变得更加紧密。热生成引 n 轴承内圈旋转速度, r/min
起润滑剂特性的变化和轴承零件热膨胀。轴承内 v 运转温度下润滑剂的运动粘度,
部热生成和热分布是复杂的三维问题, 为了简化 mm2/ s
计算, 作如下假定: ( 1) 稳态热传递。( 2) 一维温度 f 1 决定于轴承设计与载荷的系数, 对
分布。( 3) 接触区热生成与时间无关。于角接触球轴承, f 1= 0. 001
P1 决定摩擦力矩的当量载荷, N
1
轴承内部热生成
P0 轴承的等效静载荷, N