高速电主轴轴承冷却研究

    轴承作为电主轴系统中核心部件之一，对电主轴的转速有显著影响。轴承在工作过程中产生的摩擦热是电主轴的主要热源，轴承内部转速、动载荷和轴承润滑系统都会对轴承热量产生影响。

    摩擦热通过传热到内圈、滚珠、外圈、主轴和冷却通道的壳体，使主轴系统达到相应的温度分布。主轴轴承产生的摩擦热会引起主轴部件的热膨胀，而主轴部件膨胀的不一致性会引起主轴轴承接触应力的变化，增加主轴轴承的摩擦发热，如果主轴轴承不能达到稳态热平衡，就会出现热失效。

    轴承是否需要特别冷却，取决于主轴的具体应用要求，如果温度上升，主轴功能足够完成散热，可以不进行冷却。在这种情况下,根据高速电主轴传热机理，可以通过热耦合部件或热对流进行热传导。

    此外，轴承在旋转过程中还会通过对流产生自冷效应，在轴承高速旋转时，这种效果尤其明显，既减少了额外的冷却结构，又降低了主轴制造成本。轴承可以通过热屏蔽或迷宫式密封被动地免受电机的热影响，如图所示。在某些情况下，隔热罩还附加有冷却通道，由于轴承内圈是通过主轴间接地与电机耦合在一起的，所以这些措施不能提供完全的热保护。