2023年 第47卷 第9期Journal of Mechanical Transmission 高速机床轴承温升分析及试验研究李江山1，2袁勇3 郝大庆2 陈后清2 张占立1（1 河南科技大学 机电工程学院， 河南 洛阳 471003）（2 洛阳轴承研究所有限公司， 河南 洛阳 471039）（3 南京晨光集团有限责任公司， 江苏 南京 210006）摘要 高速机床中的轴承摩擦热会引起滚动体变形、“烧轴”等现象，进而导致轴承疲劳寿命降低，影响设备正常运行。
以高速角接触球轴承7003C 为例，在高速角接触球轴承拟静力学分析的基础上，对轴承进行受力分析。
利用局部法建立轴承的摩擦功耗计算模型；在传热学的基础上分析轴承系统传热，建立热传递模型；利用有限元软件建立轴承系统温升模型并进行温升仿真，分析转速、轴向力、润滑油温度对轴承系统温升的影响规律。
最后，设计温升试验并与理论仿真进行了对比验证。
结果表明，轴承转速增加、轴向力增大均会使轴承系统温升增加，钢球处温升最高，其次是内圈，最后是外圈；润滑油温度对轴承系统温度变化有重要作用。
利用高速轴承温升试验机对轴承外圈温度进行试验研究，试验结果与仿真计算结果最大误差率为11.66%，验证了理论计算与模型仿真的合理性，为研究轴承疲劳寿命提供了一定参考。
关键词 角接触球轴承 拟静力学 生热量 温升模型 温升试验Analysis and Experimental Study on Bearing Temperature Rise of High SpeedMachine ToolsLi Jiangshan 1，2Yuan Yong 3 Hao Daqing 2 Chen Houqing 2 Zhang Zhanli 1（1 School of Mechatronics Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China ）（2 Luoyang Bearing Research Institute Co., Ltd., Luoyang 471039, China ）（3 Nanjing Chenguang Group Co., Ltd., Nanjing 210006, China ）Abstract In high-speed machine tools, the friction heat of bearings will cause the deformation of the roll⁃ing body and the "burning shaft", which will reduce the fatigue life of bearings and affect the normal operation of equipment. Taking high-speed angular contact ball bearing 7003C as an example, based on the quasi-static analysis of high-speed angular contact ball bearings, the force analysis of the bearing is carried out, and the fric⁃tion power calculation model of the bearing is established by using the local method. Based on the heat transfer theory, the heat transfer model of the bearing system is established. The temperature rise model of the bearing system is established and simulated by using the finite element software, and the effects of rotational speed, axialforce and lubricating oil temperature on the temperature rise of the bearing system are analyzed. Finally, the tem⁃perature rise test is designed and compared with the theoretical simulation. The results show that the tempera⁃ture rise of the bearing system increases with the increase of the bearing speed and the axial force, and the tem⁃perature rise is the highest at the steel ball, followed by the inner ring, and finally the outer ring. Lubricating oil temperature plays an important role in bearing system temperature changes. The maximum error rate between the test results and the simulation results is 11.66%, which verifies the rationality of the theoretical calculation and the model simulation, and provides some reference value for the study of bearing fatigue life.Key words Angular contact ball bearing Quasi-statics Heat generation Temperature rise modelTemperature rise test文章编号：1004-2539（2023）09-0129-08DOI ：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.018129第47卷0 引言现代装备逐步向高速、重载等方向发展，对轴承性能提出了更高要求[1]。
影响滚动轴承温度升高的因素轴承是机械设备中的重要零部件，在机械设备中担任重要的角色，影响轴承温度升高可以从四大类中进行分析，安装使用对温升的影响，工艺方法，保持架形状与材料，滚动体的形状与数量。
保持架形状与材料，保持架形状有利于搅拌润滑剂。
轴承的温升高，与润滑剂的量有关，润滑剂量少时无影响。
无保持架轴承运转温度一般高于有保持架轴承，速度越高这种倾向越强。
无保持架轴承容易产生滚动体的不规则运动，但是如果保证游隙，也可实现与一般带保持架的轴承相同速度。
冲压形保持架一般由滚动体引导，通常运转温度比车制成型保持架套圈引导的低，车制保持架的重量比冲压保持架重，因此引导面的滑动摩擦大，温升高。
另外套圈引导的保持架形式中，通常外圈引导的比内圈引导的轴承温升低，这是因为高速时在离心力的作用下，润滑剂甩向外滚道、外圈引导面，使内圈引导面处于贫油状态。
车制成形保持架材料越轻，温升越低。
聚合物材料保持架要比黄铜保持架运转温度低。
铜合金的保持架温升比较低，这是由于铜合金跑合性好，滑动面很难出现断油的缘故。
另外进行电镀的保持架运转温度低，它可减少引导面的滑动摩擦，非常适合高速轴承使用。
安装使用对温升的影响，定位预紧的圆锥滚子轴承，由于挡边与滚子端面的跑合而减少预紧量，因此轴承跑合一段时间温度也相应地下降。
预紧增加时温度急剧上升，套圈沟道表面粗糙度有直接的影响。
因此在实际工作中，既有工序对油石的要求，也有对油石、砂轮使用中的经验。
选择材质、颗粒较适应的油石是保证沟道表面粗糙度的关键。
磨料主要分为:刚玉和碳化硅，后者的精研表面粗糙度远远好于前者.前者的硬度选择也直接影响表面粗糙度，以W10为最好，后者选W5为最佳。
使用同样的设备、同样的参数而不同的油石，加工出来的沟道表面粗糙度也不相同，至少相差两小级。
这样对油石的选择在套圈沟道最后研磨中占有比较关键的位置。
在与油石厂家进行试验时，发现要想降低沟道表面粗糙度，磨料的材质和粒度的选用是关键的，因为磨料的粒度越小，沟道的表面粗糙度也越低。
