全陶瓷角接觸球軸承無潤滑生熱分析*

吳玉厚，任科軒，夏忠賢，孫 健，田軍興，李頌華,

(沈陽建筑大學a.高檔石材數控加工裝備與技術國家地方聯合工程實驗室；b.機械工程學院，沈陽 110168)

0 引言

工程陶瓷材料，如氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、氧化鋯(ZrO2)等，由于其耐磨損、耐腐蝕、耐高低溫、高硬度、高強度、低密度、低膨脹系數以及自潤滑等優良特性[1]，成為現代軸承的新型材料，被廣泛應用于航空航天、軍工等領域。在重載、高速工況下，由于陶瓷軸承內部各元件之間的摩擦，軸承在工作初期內部生熱迅速增加，且軸承轉速越高，生成的摩擦熱量越高，熱量通過軸承結構進行傳遞并形成溫度場，對陶瓷軸承的工作性能與使用壽命產生重要影響。

自二十世紀五十年代以來，眾多學者對軸承生熱的問題進行了研究。KANNEL等[2]通過將無限大表面換熱作為前提，針對軸承滾動體進行研究，得出了滾動體接觸表面溫度的計算方法；陳觀慈等[3]從軸承擬靜力學模型入手，計算了軸承滾動體接觸載荷及滾動體各運動角速度，并結合軸承生熱模型計算得出軸承的局部生熱量；HANNON等[4-6]通過分析軸承內部元件溫度與摩擦生熱功率的關系，得出由軸承溫度梯度變化來決定軸承相應尺寸變化的公式，并且提出了一種新的滾動軸承摩擦生熱模型；姜久林等[7]通過 ANSYS 軟件對軸箱軸承建立了有限元仿真模型，通過對軸承摩擦發熱功率進行分配，從而分析軸承溫度場。

由上述可知，研究者已經在軸承生熱方面進行了深入的研究工作，并且得到諸多有價值的結果。……