Page 143 - 摩擦学学报2025年第9期

第 9 期 张玉言, 等: 环下润滑高速球轴承流固耦合传热特性研究 1397

390 0.06

Average temperature of inner ring
Average temperature of outer ring 1.5
388 Inner ring raceway wall surface 0.05 1.0 Radial distance 84 mm
Outer ring raceway wall surface
Temperature, T/K 386 0.03 Average oil phase area ratio Pressure, P/kPa 0.5 Radial distance 86 mm
0.04
Radial distance 102 mm
Radial distance 104 mm
384
0.0
382 0.02 −0.5
0.01
380 0.00 −1.0
5 10 15 20 25 30 35 26 27 28 29 30
Fuel supply speed, v in /(m/s) Cage width, B c /mm
Fig. 8 Average temperature of the inner and outer rings of Fig. 10 The average pressure on the cross-section at different
bearings and the proportion of average oil-phase area on the radial distances under different cage widths
inner and outer raceway surfaces at different 图 10 不同保持架宽度下不同径向距离处截面的平均压力
oil supply velocities
图 8 不同供油速度下轴承内外圈平均温度与 油相占比计算结果如图11所示，由图11表明，对于环
内外圈滚道面平均油相面积占比
下润滑球轴承，伴随保持架兜孔直径的增大，轴承内
外圈滚道壁面上的平均油相面积减少，导致轴承内外
383.4 Average temperature of inner ring

Average temperature of outer ring 圈的平均温度均随之上升. 为解释这一规律，图12给
382.8 Inner ring raceway wall surface 0.025 出了不同径向距离处保持架兜孔与滚动体间的压力，
Outer ring raceway wall surface
Temperature, T/K 382.2 0.020 Average oil phase area ratio 可以看出，随着保持架兜孔直径的增大，兜孔与滚动

体间的压力增大，润滑油更难通过兜孔间隙到达外圈
381.6
381.0

380.4 0.015 滚道，进而导致轴承内外圈的平均温度上升. 0.035

Average temperature of inner ring
0.010 384 Average temperature of outer ring
26 27 28 29 30 Inner ring raceway wall surface 0.030
Cage width, B c /mm Outer ring raceway wall surface
Fig. 9 Average temperature of the inner and outer rings of 383 0.025
bearings and the proportion of average oil-phase area on the Temperature, T/K 382 0.020 Average oil phase area ratio
inner and outer raceway surfaces under different cage widths
图 9 不同保持架宽度下轴承内外圈平均温度与 381 0.015
内外圈滚道面平均油相面积占比
0.010
380
降低. 为解释这一规律，图10给出了不同保持架宽度 22 23 24 25 26

Cage pocket diameter, d h /mm
下不同径向距离处截面上平均压力大小的变化，可以
Fig. 11 Average temperature of the inner and outer rings of
看出在内圈滚道壁面附近(径向距离84 mm和86 mm)
bearings and the proportion of average oil-phase area on the
的压力随着保持架宽度的增大而增大，导致内圈滚道 inner and outer raceway surfaces under different
壁面附近的润滑油分布降低；在外圈滚道壁面附近 cage pocket diameters
图 11 不同保持架兜孔直径下轴承内外圈平均温度
(径向距离102 mm和104 mm)的压力随着保持架宽度
与内外圈滚道面平均油相面积占比
的增大而减小，使得外圈滚道壁面附近的润滑油分
布升高. 保持架厚度的变化会影响腔内流体域的体积，对
保持架兜孔的直径大小会影响其与滚动体之间 润滑油能否更容易地进入兜孔间隙从而到达轴承外
的间隙，进而影响间隙内的压力分布和润滑剂穿过间 圈滚道有影响. 在轴承转速为10 000 r/min、供油速度
隙到达轴承外圈的能力，使得腔内的油相体积分数和 为10 m/s、保持架宽度为30 mm、兜孔直径为23.16 mm
温度分布不同. 在轴承转速为10 000 r/min、供油速度 时，不同保持架厚度下轴承内、外圈平均温度和内、
为10 m/s、保持架宽度为30 mm、厚度为8 mm时，不同 外圈平均油相面积的大小如图13所示. 可以看出，随
保持架兜孔直径下轴承内、外圈平均温度和滚道壁面 着保持架厚度的增加，轴承内、外圈的平均温度先降