高速電主軸軸承冷卻研究

    軸承作為電主軸系統(tǒng)中核心部件之一，對(duì)電主軸的轉(zhuǎn)速有顯著影響。軸承在工作過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦熱是電主軸的主要熱源，軸承內(nèi)部轉(zhuǎn)速、動(dòng)載荷和軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)都會(huì)對(duì)軸承熱量產(chǎn)生影響。

    摩擦熱通過(guò)傳熱到內(nèi)圈、滾珠、外圈、主軸和冷卻通道的殼體，使主軸系統(tǒng)達(dá)到相應(yīng)的溫度分布。主軸軸承產(chǎn)生的摩擦熱會(huì)引起主軸部件的熱膨脹，而主軸部件膨脹的不一致性會(huì)引起主軸軸承接觸應(yīng)力的變化，增加主軸軸承的摩擦發(fā)熱，如果主軸軸承不能達(dá)到穩(wěn)態(tài)熱平衡，就會(huì)出現(xiàn)熱失效。

    軸承是否需要特別冷卻，取決于主軸的具體應(yīng)用要求，如果溫度上升，主軸功能足夠完成散熱，可以不進(jìn)行冷卻。在這種情況下,根據(jù)高速電主軸傳熱機(jī)理，可以通過(guò)熱耦合部件或熱對(duì)流進(jìn)行熱傳導(dǎo)。

    此外，軸承在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中還會(huì)通過(guò)對(duì)流產(chǎn)生自冷效應(yīng)，在軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，這種效果尤其明顯，既減少了額外的冷卻結(jié)構(gòu)，又降低了主軸制造成本。軸承可以通過(guò)熱屏蔽或迷宮式密封被動(dòng)地免受電機(jī)的熱影響，如圖所示。在某些情況下，隔熱罩還附加有冷卻通道，由于軸承內(nèi)圈是通過(guò)主軸間接地與電機(jī)耦合在一起的，所以這些措施不能提供完全的熱保護(hù)。