轴承的温升及温度分布状态直接影响着轴承的工作性能和使用寿命。针对深沟球轴承在工作状态下的温升特性进行了研究。通过对沟道曲率半径、弥合度等参数对球轴承生热影响的分析,提出通过对轴承结构的改型设计,优化内圈沟道圆弧半径(内沟道曲率半径)和外圈沟道圆弧半径(外沟道曲率半径)等尺寸参数的方法,并用试验法得出了内外沟道曲率半径系数分别与轴承压力不同沟道曲率半径和转速下轴承工作温度的关系。结果表明,内、外圈沟道曲率系数对轴承工作温升影响较大。该研究为优化轴承内外沟道与相应钢球接触的最佳匹配性,实现轴承工作面润滑更加充分,进一步改善其散热条件,并减小滑动摩擦,降低轴承的摩擦力矩和噪声,从而实现轴承的高转速、高效率、低功耗、低噪声提供了参考。研究结果对高速深沟球轴承参数优化具有指导意义。

结合高速球轴承的拟动力学模型,分析轴承各零件在接触点处的切向摩擦力和相对滑动速度。利用局部分析法建立轴承生热量计算模型。研究转速、载荷和轴承几何结构参数对轴承各单元间的局部生热量和总生热量的影响。搭建轴承试验台,监测轴承生热量随工况的变化规律;将相同条件下的理论计算结果和试验结果进行对比,验证理论模型的正确性。结果表明:轴承在稳定运行时,转速和外加轴向载荷是造成轴承总生热量的主要因素;在球径一定的情况下,内、外圈沟曲率半径系数存在一个使轴承生热量最小的最优值;分析轴承生热量变化规律,有利于轴承的温度场计算、润滑油油量的选取等。研究结果为轴承结构的优化设计提供参考。