准确预测机床主轴轴承的温度场,可以判断轴承服役状态,为轴承运行维护奠定基础。通过考虑径向热变形以及轴向热位移对轴承内部几何尺寸的动态影响,修正拟静力学模型;在应用部分法计算轴承整体摩擦生热量的基础上,结合热网络法建立了主轴系统组件复合变形与温度场耦合分析模型,求解了不同工况下不定热量分配的轴承温升曲线,以及相应条件下轴承组件的稳态热量之比。结果表明,主轴轴承在工作状态下,内滚道的生热量总体上高于外滚道的生热量;随着主轴转速和所受轴向力的变化,轴承组件的生热量会按一定规律变化。

以NJ2205圆柱滚子轴承为分析对象,通过Ansys软件对滚子进行建模,分析富油和乏油工况下滚子与滚道之间出现的"边缘效应"问题,对比分析未修形、全凸修形和对数修形下滚子与滚道剪切应力分布情况。结果表明,在径向载荷为11.45 kN、转速为4 000 r/min、富油工况下,沿滚子母线方向的剪切应力小于乏油,无修形方式时剪切应力最大,对数修形方式时剪切应力最小;在富油工况和乏油工况下,全凸修形时的剪切应力相比于未修形时分别减小了17.02%和10.58%;对数修形时的剪切应力相比于未修形时分别减小了32.95%和17%。因此,NJ2205圆柱滚子轴承的滚子采用对数修形曲线能有效地降低剪切应力。