Page 142 - 摩擦学学报2025年第9期

1396 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

导致轴承温度非常高，本节高转速(20 000~25 000 r/min) Average temperature of inner ring
510 Average temperature of outer ring 0.06
下的分析仅仅是为了凸显滚动体自转的影响，并不是 Inner ring raceway wall surface
480 Outer ring raceway wall surface 0.05
该轴承的正常工作温度.
图6所示为不同转速下轴承内、外圈平均温度和 450 0.04
滚道壁面油相分布计算结果，可以看出，随着轴承转 Temperature, T/K 420 0.03 Average oil phase area ratio
速的增大，轴承内、外圈的平均温度也不断升高，内圈 390 0.02
温升相较于外圈更快. 这是因为转速增大导致摩擦生 0.01
360
热量增大，并且腔内的油相体积占比也随转速的增加 0.00
5 10 15 20 25
而降低，从而轴承整体温度升高. 与此同时，滑油从供 Rotational speed, n/(10 r/min)
3
油孔进入轴承腔后，离心力使滑油甩到轴承外圈上， Fig. 6 Average temperature of the inner and outer rings of
故而轴承外圈润滑油分布相比内圈更多，从而温升相 bearings and the proportion of average oil-phase area on the
对较慢. 图7所示为不同转速下轴承内外圈周向温度 inner and outer raceway surfaces at different rotational speeds
图 6 不同转速下轴承内外圈平均温度与内外滚道面平均
分布，可以看出当轴承转速增大时，在供油孔位置附 油相面积占比
近的温度都要比其他处低，因为润滑油是从供油孔进
入轴承腔内的，沿轴承旋转方向穿过离供油孔最近的 孔达到外圈，所以外圈平均温度降低的幅度要小于内
保持架兜孔与滚动体的间隙到达外圈滚道，可以对供 圈；但随着腔内油相体积的增多带来的润滑油黏性拖
油孔处的内外圈进行较为良好的对流换热，同时带走 动摩擦功耗也更大，生热量更高，并且内、外圈壁面上
内外圈滚道与滚动体摩擦产生的热量. 滑油量的增加却越来越低，所以随着供油速度的进一
3.2 供油参数对轴承热特性的影响 步增加使得内、外圈的平均温度上升.
不同的供油速度会导致不同的润滑状态，进而对 3.3 保持架结构参数对轴承热特性的影响
轴承腔内的温度分布产生一定的影响. 在轴承转速为 保持架的宽度变化会影响轴承腔的体积，导致腔
10 000 r/min时，保持架参数同3.1节，图8所示为不同 内的油相体积分数发生变化，进而对轴承的温度分布
供油速度下轴承内、外圈平均温度与滚道壁面油相分 产生影响. 在轴承转速为10 000 r/min、供油速度为
布计算结果，可以看出，对于环下润滑球轴承，伴随供 10 m/s、保持架兜孔直径为23.16 mm、厚度为8 mm
油速度的增大，内圈与外圈的平均温度先降低后升高 时，不同保持架宽度下轴承内、外圈平均温度和滚道
且内圈温度变化更明显，在供油速度为25 m/s时轴承 壁面油相占比计算结果如图9所示，可以看出，随着保
内、外圈的平均温度最低. 这是因为供油速度的增大 持架宽度的增大，内圈滚道壁面上的平均油相面积占
使得轴承腔内油相体积占比增大，有更多的润滑油带 比逐渐降低，外圈滚道壁面上的平均油相面积占比逐
走腔内的热量，而大部分的润滑油难以穿过保持架兜 渐升高，导致轴承内圈平均温度上升，外圈平均温度

5 000 r/min 10 000 r/min 480 5 000 r/min 10 000 r/min
15 000 r/min
20 000 r/min
15 000 r/min
20 000 r/min
Bearing inner ring temperature, T/K 520 Bearing outer ring temperature, T/K 440
560
Oil supply hole
25 000 r/min
25 000 r/min
Oil supply hole
position
position
480
440
400
400
360
0 36 72 108 144 180 216 252 288 324 360 360 0 36 72 108 144 180 216 252 288 324 360
Circumferential azimuth, ω/(°) Circumferential azimuth, ω/(°)

(a) Circumferential temperature distribution of bearing (b) Circumferential temperature distribution of bearing
inner ring at different rotational speeds outer ring at different rotational speeds
Fig. 7 Circumferential temperature distribution of inner and outer race of bearings at different speeds
图 7 不同转速下轴承内外圈周向温度分布