TIMKEN球轴承发热及散热说明

TIMKEN球轴承发热及散热说明

 

 

发热
低运转温度，配合足够的主轴刚性，对精密机床是很重要和理想的。这一点对与高速磨削主轴显得尤其突出，因为TIMKEN轴承的预载荷是施加在轴承上的基本载荷。低运转温度带来的好处有：加工工件更好的尺寸稳定性；对轴承润滑的需求减小；防止主轴轴承座外表面发热，去除温度变化对安装配合以及预载荷的不良影响。

 

 

预载荷和发热
TIMKEN轴承承载时的生热与运转速度和轴承预载荷有关。施加预载荷对于取得轴向和径向最大刚性是必要的。但是，如果速度增大了，TIMKEN轴承预载荷可能需要减小来维持轴承的正常运转温度。
对于高速运转，TIMKEN轴承预载荷应该足够大以保证滚珠的滚动摩擦，但也不能过高而引起过热。如果需要运转速度较低时，轴承预载荷应适当增大以提高轴承的刚性，但前提是轴承运转温度正常。因此，生热和主轴刚性之间的平衡决定了轴承预载荷的大小。预载荷要与工作速度、所需轴承寿命相适应。

对于工作台主轴，运转速度一般较低而载荷较大。主轴需要在承载条件下，径向和轴向取得最大刚性，因此就必须增大轴承预载荷。

 

 

轴承几何形状和发热
应该注意，轴承内部的几何形状对发热有很大的影响。高速设计（例如：铁姆肯公司HX系列）采用“优化的”内部几何形状，从而在承载能力、刚性和发热之间取得平衡。

 

 

散热
当球轴承主轴为油脂润滑时，所产生的热量只能通过周围零件的传导散掉。在喷射或循环油润滑的情形下，所产生的热量既可以通过轴与轴承座的传导散掉，还可以通过流经轴承的润滑油带走。尽管这两个途径都很重要，但总的来说，传导的作用要小一些。
举个例子，一个油雾润滑的磨削主轴，前端或砂轮一侧的轴承被固定，靠近磨削冷却液。传动侧或后端的轴承起轴向保护作用，可以在轴承座内轴向浮动，平衡由于温度变化引起的尺寸变化。在前端轴承位置，热量以较快的速度传导出去，是因为主轴前端的质量、外圈与轴承座挡肩、端盖和轴承座内孔的紧密接触。在这种情况下，又有油雾润滑和磨削冷却液的作用，热量可以有效地被传递走。
后端或浮动端的一对轴承的情形就没有那么好了。通常，轴在滑轮一端的质量不大。滑轮具有一定的热传导的能力，但又会接受皮带摩擦产生的热量。由于没有冷却液和传导面积小，通常这一侧的工作温度会稍高一些。