第三章軸承的熱態(tài)特性分析

3.1摩擦、磨損對(duì)軸承的影響

如圖3.1所示，在滾動(dòng)軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承滾動(dòng)體與軌道間摩擦力會(huì)隨著轉(zhuǎn)速 的增加而增大，導(dǎo)致軸承耗損加劇，直接造成軸承的磨損過度、點(diǎn)蝕、擦傷等問題， 使軸承的精度下降，使用壽命減小。摩擦力的增大，直接導(dǎo)致軸承發(fā)熱量升高，使軸 承發(fā)生燒結(jié)現(xiàn)象，直接造成使用壽命縮短。軸承發(fā)熱量的變大，直接導(dǎo)致軸承溫度升 高，由于過度發(fā)熱使軸承熱變形量變大，使軸承精度降低，降低了軸承的使用壽命和 機(jī)械加工質(zhì)量。

3.2軸承摩擦力矩產(chǎn)生原理

3. 2. 1滾動(dòng)軸承的摩擦起因

(1)  在滾動(dòng)接觸面上的差動(dòng)滑動(dòng)所引起的摩擦：滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，表面某點(diǎn)的 線速度與此點(diǎn)到軸線的距離成正比^[41]。人們發(fā)現(xiàn)接觸區(qū)各點(diǎn)的線速度是不同，這是由 于滾動(dòng)體與軌道是曲面接觸，接觸點(diǎn)到滾動(dòng)體自轉(zhuǎn)軸線的距離不相等。接觸面中間部 分和兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生差動(dòng)滑動(dòng)，此滑動(dòng)只發(fā)生在純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)的點(diǎn)接觸的位置，且滑動(dòng)方 向不同。接觸區(qū)面積微小，各點(diǎn)線速度基本上沒有區(qū)別，稱為微觀差動(dòng)滑動(dòng)摩擦^[42]。

(2)     材料滯后性所造成的純滾動(dòng)摩擦：滾動(dòng)體沿滾道表面滾動(dòng)，軸承在受力的作 用下，接觸表面產(chǎn)生彈性變形；取消力的作用，彈性變形將恢復(fù)大部分；但隨著壓力 的增大，負(fù)載減少時(shí)的形變大于給定應(yīng)力的形變^[42]。這種彈性滯后性反映了能量的損 失，這種能量的損失為滾動(dòng)摩擦阻力^[43]。

(3)      滑動(dòng)接觸部位的純滑動(dòng)摩擦：滾動(dòng)體沿著滾道的滾動(dòng)不是純滾動(dòng)。滾動(dòng)體沿 著滾道的滾動(dòng)不僅有自身的滾動(dòng)，還有沿著滾道的滑動(dòng)。純滑動(dòng)摩擦是軸承滑動(dòng)接觸 位置引起的摩擦和滾動(dòng)體在滾道上打滑引起的摩擦的總稱。滾動(dòng)體打滑量與軸承的轉(zhuǎn) 速、載荷、尺寸結(jié)構(gòu)和潤滑劑物理特性等息息相關(guān)。目前關(guān)于軸承的打滑量還沒有明 確的計(jì)算方法。

(4)     滾動(dòng)體沿接觸面中心法線的自旋滑動(dòng)引起的摩擦:對(duì)于球軸承，軸承承受軸 向載荷時(shí)，滾動(dòng)體會(huì)繞接觸面法線方向沿著滾道面旋轉(zhuǎn)。自旋運(yùn)動(dòng)引起的摩擦可以稱 為自旋滑動(dòng)摩擦。

(5)      潤滑劑粘性摩擦：潤滑劑粘性摩擦由兩部分組成，一部分是油膜內(nèi)部的摩擦， 另一部分是滾動(dòng)體和保持架運(yùn)動(dòng)時(shí)攪動(dòng)潤滑劑引起的摩擦。不論彈流潤滑還是動(dòng)壓潤 滑，其油膜厚度的計(jì)量單位都是微米，接觸面積微小，因此接觸區(qū)內(nèi)潤滑劑的體積大 部分時(shí)候小于幾立方毫米。進(jìn)行軸承潤滑的潤滑劑由于滾動(dòng)體的攪動(dòng)作用而造成飛 派，形成攪動(dòng)阻力。攪動(dòng)阻力會(huì)造成攪動(dòng)摩擦損耗，此損耗是潤滑劑摩擦損耗主要組 成部分。潤滑劑過多軸承攪動(dòng)阻力增加，軸承溫升變大。研宄證明了在油量合適的情 況下進(jìn)行潤滑，潤滑劑的攪動(dòng)摩擦損失為整體損失的50%至60%,軸承滾動(dòng)與滑動(dòng) 摩擦損失為整體的20%至30%,密封圈摩擦損失為整體的10%至30%^[41]。

本文采摘自“數(shù)控加工中心主軸軸承油氣潤滑機(jī)理研究”，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由伯特利數(shù)控整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！