角接触球轴承的温度场分析.pdf

2015年12月
润滑与密封
Dec.2015
第40卷第12期
LUBRICATION ENGINEERING
Vol 40 No. 12
DOI:10.3969/j.isn.0254-0150.2015.12.00
角接触球轴承的温度场分析
梁群刘晓玲杜肖
(青岛理工大学机械工程学院山东青岛266033)
摘要:硏究轴承的发热、传热过程,可为轴承动态油膜的热失稳研究提供理论支持。建立滚动轴承油气或油雾润
滑下的热节点传热模型,利用热网络法建立温度场计算模型,并考虑轴承转速、载荷、离心力和自旋对温升的影响,
计算出各节点的温度。结果表明,角接触球轴承的热生成与轴承转速、载荷、离心力和自旋有关,转速越高,載荷越
大,则轴承的温升越高;随着转速增大,离心力和自旋对温升的影响増大,尤其高速情况下,离心力和自旋对轴承温
升的影响不可忽略。
关键词:角接触球轴承;热网络法;自旋;离心力
中图分类号:THI17;H133.3文献标志码:A文章编号:0254-0150(2015)12-037~-05
Analysis of Temperature Field in Angular Contact Ball Bearings
Liang Qun Liu Xiaoling Du Xiao
School of Mechanical Engineering, Qingdao Technological University, Qingdao Shandong 266033)
Abstract: The study of the generation and transfer process of the heat in bearings can provide theoretic support for the
research of thermal un-stability of dynamic oil film of bearings. Heat transfer model of thermal nodes was built for the ba
bearing which was lubricated by oil air or oil mist. The temperature field calculation model was established with the thermal
network method, and the temperature for each node was calculated with considering of effects of the rotational speed, the
load, the centrifugal force and the spinning of the bearing on the temperature rise. Results show that the heat generation of
angular contact ball bearings is related to spinning, centrifugal force, load and rotational speed. Higher speed and heavier
load will lead to higher temperature rise. Along with the increasing of rotational speed, effects of spinning and centrifugal
force on temperature rise are increased. Therefore, effects of the centrifugal force and spinning on the temperature field can
not be neglected, especially in high speed bearings
Keywords: angular contact ball bearings thermal network; spinning; centrifugal force
随着现代机械传动的高速发展,由于摩擦生热导nel和 Barber'假设滚动体与套闔滚道的接触传热为
致部件失效的情形已越发严重。在滚动轴承中,打滑半无限体上有一移动热源的传热问题,且简化为一维
和摩擦直接导致轴承的生热加剧,如果不能得到有效瞬态传热,得到了计算滚动体接触表面温度的解析公
地润滑和冷却,勢必造成轴承因内部工作温度过高而式; Brown和 Forster?利用Gupa的程序计算了轴承
失效,如套滚道和滚动体烧伤、保持架引导面的摩擦生热,同时使用 ANSYS软件计算了角接触球
灼伤。
轴承单个元件的稳忞温度场。何晓亮等?研究了高速
滚动轴承的摩擦热和温度分布计算非常复杂,精密主轴轴承热特性;蒋兴奇等研究了主轴轴承的
Palmgren2通过实验方法得到了滚动轴承的整体载荷生热、传热,并用热网络法计算各点的温升情况:程
摩擦力矩和黏性摩擦力矩的经验公式; Harris和庆元等计算了轴承的摩擦生热,并用 ANSYS分析
Kotzalas]提出了轴承系统温度分布的网络计算法
给出了滚道表面润滑油强迫对流系数经验公式;Kan
了轴承的温度场;康辉民等?对高速电主轴进行热分
析,并进行试验研究。
为研究角接触球轴承的温度场,本文作者基于
基金项目:国家自然科学基金项目(51475250;5130520
山东省自然科学基金项目(ZR2014.L0837).
Palmgren公式计算轴承的摩擦热,同时考虑离心力和
收稿日期:2015-01-19
自旋的影响,通过传热学理论分析轴承的传热方式,
作者简介:梁群(1990-),男,硕土研究生,研究方向为润滑用热网络法计算各点的温度,以期为轴承动态油膜的
理论,E-mail:liangqundiyt@163.com
热失稳提供理论支持。