電機主軸軸承的摩擦熱主要是由接觸區(qū)域的摩擦損耗和滾動阻力引起的。圓球在滾動的時，由接觸面產(chǎn)生的阻力被稱為滾動摩擦，滾動摩擦力的大小由接觸面的種類和狀態(tài)決定，若滾動摩擦力不存在，則物體不能轉(zhuǎn)動，若滾動摩擦力增大，則阻力也隨之增大。電機軸承在接觸面上有相對轉(zhuǎn)動和滑動時，接觸面會產(chǎn)生摩擦熱，當接觸面潤滑不良時容易發(fā)生燒結(jié)。為了防止燒結(jié)，必須將單位時間的摩擦功控制在許用范圍內(nèi)，也可以控制值，并將這個值叫做最大需用壓力速度系數(shù)，也就是控制預(yù)緊力及轉(zhuǎn)數(shù)的關(guān)系。
電機軸承的內(nèi)外套圈相對轉(zhuǎn)動是產(chǎn)生摩擦熱的主要原因。由于摩擦的機理和部位的不同，可分為五類：（1)滾動體與內(nèi)外圈的純滾動摩擦；（2)滾動體與保持架的微觀滑動摩擦；（3)自旋滑動摩擦；（4)潤滑劑的摩擦損耗；（5)宏觀滑動摩擦。
電機主軸軸承的摩擦熱主要是由內(nèi)外圈與滾動體接觸區(qū)域的摩擦和阻力引起的。其中摩擦力矩由載荷產(chǎn)生的摩擦力矩兩部分組成。軸承滾動過程中，由于存在離心力的作用，內(nèi)外圈的接觸角不同，因此，必須把摩擦力矩分成內(nèi)外圈溝道的力矩分量，對于處于方位角的滾動體。
圖1：預(yù)緊力、轉(zhuǎn)速與軸承溫升關(guān)系曲線
預(yù)緊力、轉(zhuǎn)速與軸承溫升關(guān)系曲線
由圖1可知，預(yù)緊力和轉(zhuǎn)數(shù)是誘導(dǎo)軸承摩擦生熱的主要原因，預(yù)緊力增加和轉(zhuǎn)速的提到都導(dǎo)致生熱量的增加，100N與200N時隨著轉(zhuǎn)速的提高，生熱比較平緩，而300N、400N及500N的生熱量受轉(zhuǎn)速影響較大，這樣達到一定熱量的積累后就會使軸承燒傷影響其壽命。
摩擦生熱是電主軸系統(tǒng)中最重要的熱量來源，在高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生極高的熱量，由于機構(gòu)復(fù)雜與工作條件惡劣，產(chǎn)生的熱量不易傳遞，因此，需要對軸承的生熱仿真研究至關(guān)重要，西安西瑪電機利用ANSYS有限元軟件進行仿真軸承的溫度場并分析，首先根據(jù)150MD24z7.5電主軸軸承尺寸建立有限元模型，并賦予sold45單元屬性并劃分網(wǎng)格，選擇瞬態(tài)溫度場分析模塊，添加材料屬性，施加相對應(yīng)的約束條件、邊界條件、初始溫度場溫度及相應(yīng)轉(zhuǎn)數(shù)，進行求解分析。
由于150MD24z7.5型電主軸額定轉(zhuǎn)數(shù)為30000r/min，但由于實際加工轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)主要集中在10000r/min，因此仿真分析主要在10000r/min的工況下加載不同的預(yù)緊力進行研究。分別加載100N、200N、300N、400N、500N預(yù)緊力于軸承上，求解得到不同熱流量下的軸承溫度場分別如下圖所示：
圖2：預(yù)緊力為100N時軸承的溫度場
預(yù)緊力為100N時軸承的溫度場
在一定轉(zhuǎn)數(shù)下軸承的溫度隨著預(yù)緊力載荷的增大而明顯提高，而在軸承運轉(zhuǎn)過程中，保證軸承溫度防止燒傷是很關(guān)鍵的一節(jié)，所以要在軸承生熱和分布之間找到一個合適的點，從而在確定軸承的最佳預(yù)緊力。
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