滚动轴承的内部元件，在不同灰色关联度下轴承温度会出现什么变化

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编辑|玉莹沙

滚动轴承是把轴与轴承座两者之间的滑动摩擦作用力转化为滚动摩擦作用力从而减小因为摩擦导致能量消耗的一种机械部件。

滚动轴承机能的优劣程度将直接影响整个装置乃至整个流水生产线的工作，而角接触球轴承是滚动轴承的一种，它能够承担轴向作用力和径向作用力，其随着接触角变大 ，轴向承载负荷能力将随之变强 。

以上研究表明无论用仿真方法还是实验方法或者两者结合的方法都不能快速锁定轴承转速、径向载荷、和轴向载荷及润滑脂用量对于轴承温度影响大小并排序 。

而选择轴承时需要确定哪个参数对轴承温度影响大，然后确定这个参数，再确定导致温度的第二因素，确定其设置大小。

以此类推，所以有必要理清各因素对轴承温度影响程度的大小序列，并且排序方法快速高效可靠。

基于上述考虑采用了计算灰色互关联度 的方法实现了这一设想。

通过计算相关因素的欧式灰色关联度、模糊隶属度和模糊灰色关联度从而确定了对轴承温度影响因素的权重因子，与数值模拟方法相比实现了快速确定影响轴承温度因素的大小顺序，为选取合适的轴承指明了方向。

轴承温度实验及实验结果

为研究轴承温度的影响因素，以下实验不仅在9种工况下实测了7006C两个轴承稳态热平衡时在不同转速、径向载荷、轴向载荷和润滑脂含量的条件下轴承正常运转时的外圈温度。

实验还测试了未达到热平衡时各时刻的转速和载荷情况，选择2个轴承是为了实验相互验证，即实验条件具有普遍性 。

在测试轴承的外圈上装有温度传感器用于检测外圈的温度。轴承参数如表1所示。

图1为高速球轴承测试台，测试台由驱动单元、信号检测单元、控制单元、加载单元和测试主体组成。

驱动单元是由变频电机构成，功率为45kW，轴承转速通过改变变频电机的电压实现，额定电压为380V，转速范围为0-60000r/min。

图2为测试工装示意图，测试工装的主轴与电机主轴由联轴器连接 ，为提高测试平台的自动化水平和安全性，基于LabVIEW的远程测试和控制系统进行设计。

该系统的核心是一台工控机，驱动系统、润滑系统、加载系统的控制功能由变频器和PLC实现。

不同工况由LabVIEW软件平台自动切换，数据通过PXI采集卡采集，由以太网传给控制终端的计算机。

计算机可以实时获取数据，存储数据并画出数据曲线，加载单元由2台液压缸和液压站构成，液压油为ISO46抗磨液压油。

信号控制电流为4-20mA，由安装在液压站的比例伺服阀控制液压缸的压力，两台液压缸的压力可以达到0-10kN，径向压力由径向液压缸提供，液压缸安装在上盖上。

轴向压力由轴向液压缸提供，安装在工作台的右侧，测试轴承安装在远离电主轴的悬臂梁一侧，轴承由润滑脂润滑，润滑脂的型号为NYE374A，试验工装由两个端盖进行轴向定位。

实验流程

实验分为三组进行，润滑脂的含量分别为0.05、0.1、0.15，环境温度分别为28℃、25℃、20℃，环境温度均为常温，略有差别，这是由轴承运行的实际工况决定的，即轴承的实际运行温度有差异。

第一种工况下分别给轴承逐渐施加轴向载荷和径向载荷，由转速由0增加到为5000r/min并稳定下来，径向载荷和轴向载荷不断变化，这是由于液压缸的加载方式确定的。

径向载荷的均值为500.44N，轴向载荷均值为2001.16N，经过546s后1#轴承达到热平衡温度 39.56℃，2#轴承的热平衡温度37.05℃，如图(a)所示。

然后逐渐增加轴承转速、轴向载荷和径向载荷，当轴承转速达到8000r/min时，稳定下来达到稳态热平衡即工况2。

继续增加轴承转速到12000r/min，轴承载荷随之增加达到稳态工况3，其它的关于测试参数的不同取值大小和测得的温度结果。

基于上述实验数据，我们通过计算并讨论模糊灰色关联度来进行分析处理。

模糊灰色关联分析理论模型的

模糊聚类分析方法是一种可以分析和计算各影响元素界限具有不确定性数据特征，即模糊特征的研究对象的一类多元化分析和计算方法。

灰色关联度分析成为预先估计和评价各种不同种的因素，对系统各项指标综合影响的一种已被大众采用的具有良好预算和判定性能的方法和手段。

如果要研究角接触球轴承，那么影响这种轴承温度分布的各因素同时具备某一定值的灰色特性和模糊特性。

因此通过建立并推导模糊灰色关联度模型来精确估算和探寻导致轴承运转的外圈温度升高各因素的影响因子，具体思路如下：

取定导致和引起轴承温度升高的因素分别作为比较序列，选定轴承本身温度作为参考数列，计算不同场合下的关联度。

若某一参数的关联度计算结果远高于其他值，说明本参数对轴承温度升高的作用程度相对其他值较大，同时也指出了控制轴承温度的努力方向。

分别确定参考数据序列和比较数据序列是进行分析和评价灰色关联分析度的前提和基础，以某角接触球轴承为例，将轴承温度大小作为参考序列。

两个轴承的温度分别标记为Y1(k)和Y2(k)，k为轴承温度的测量次数，k=1，2，…，n，影响轴承温度升高的因素分别为轴承转速n，径向载荷标记为Fr，轴向载荷标记为Fa，润滑脂含量定义为ξ。

这几个参量均被选择确定为比较数据序列，将其定义为X1(k)、X2(k)、X3(k)和X4(k)。

对于比较数据序列来说，若该研究对象是在s个影响因素且一个影响因素包含t种工况，那么比较数据序列定义表达式可以写成(1)的形式。

通过式(2)对原始影响数据进行分析，以消除量纲影响，使计算比较规范，用以减小和消除量纲对于计算分析的影响，便于计算分析减小和消除误差。

根据计算比较序列和参考序列的各因素的影响结果，也就是上一步计算处理后的数据，进行灰色关联系数相关的计算与分析，计算方法如式(3)：

其中，Gij(k)分别是每一个比较序列和参考序列对应的关联系数(j=1，2，…，s;k=1，2，…，t)。

Δmin和Δmax分别是参考数据序列和比较数据序列的最小绝对差和最大绝对差，Δmin=min│yi(k)-xj(k)│，Δmax=max│yi(k)-│，Δij(k)=│yi(k)-xj(k)│。

其中ρ为分析运算的分辨率系数，其取值取决于满足关联度计算的整个状态特征和抵制干扰特征：

求解欧式灰色关联度

关联度计算数据位于[0，1]之间，如果关联系数数值计算结果值偏高，那么相似度计算数值也会偏高，这说明比较序列计算结果和参考序列的计算结果变化规律近似相同。

以下采用模糊数学学科体系中计算其欧式距离来表征参考序列与比较序列的变化近似率的大小，以保证模糊计算欧式灰色关联度的正确性。

根据欧式灰色关联度的定义，计算欧式灰色关联度rij'的公式为（5）：

根据夹角余弦定理的计算方法，对于数据线性相关不大的特点构造并建立模糊灰色关联相似矩阵。

这样可以比较准确地计算出这两个参数之间的动态变化的接近程度，也就是模糊隶属度，其计算表达式为（6）：

就此可以计算出对于每一个特征因子的模糊灰色关联度系数的大小，即由表达式（7）：

根据公式(2)参考数据序列和比较数据序列无量纲和规范化计算处理可以得到下面的系数矩阵结果：

下面以1#轴承为例来指明运算步骤，参考数据序列(1#轴承温度)与比较数据序列的绝对差计算结果为：

由上述结果求解绝对差的平均值，再计算分辨系数ρ：

系数ρ的计算结果为0.273，将其带入(3)式中,并由此计算关联系数结果：

因各上述工况之间是不相关的，则公式(6)中由模糊计算法得出的各权重因子Wij在各自工况下确认为是相同的，即Wij=1/9。

然后，通过(6)-(8)式分别计算4个力学参数对轴承1#、2#的欧式灰色关联度系数、模糊隶属度系数、模糊关联度系数，计算结果如图所示。

图中由欧式灰关联度，影响1#、2#轴承温度因素大小为：转速>轴向载荷>径向载荷>润滑脂含量。

由模糊隶属度，计算表明影响1#、2#轴承温度因素大小为转速>轴向载荷>径向载荷>润滑脂含量。

由模糊灰色关联度，影响1#、2#轴承的温度因素大小为转速>轴向载荷>径向载荷>润滑脂含量。

上述4个因素的模糊灰色关联度系数均超过0.5，说明这些因素均为影响轴承温度上升的主要因素。

由上图可以看出欧式灰关联系数、模糊隶属度系数、模糊关联度系数曲线在润滑脂含量上相交。

即润滑脂含量对于轴承温度的影响没有因为选取计算方式的差别而变化，润滑脂含量对于轴承温度的影响表现出一定的惯性。

润滑脂含量对于轴承温度的影响虽然在这几个因素中是最小的，但是是对轴承温度的影响因素中最稳的，也是必不可少的。

转速正是耦合了钢球在沟道上的自旋滑动、钢球与滚道的差动滑动、保持架与套圈引导面间的滑动、钢球与保持架兜孔间的滑动和润滑剂的粘性拖动成为导致轴承温度的最主要因素 。

径向载荷和轴向载荷作用相当，而润滑脂的影响最小，因此轴承选型时应首先考虑控制转速的大小，已获得较低的轴承温度，使设备稳定运行。

结论

在常温下，轴承转速在0~12000r/min，径向载荷在500~800N，轴向载荷在2000~4100N时，转速是轴承温度的最大影响因素，其次是轴向载荷，然后是径向载荷，最后是润滑脂含量 。

对一定的应用场合而言，轴承的转速及载荷是固定的，没有选择的余地，然而将影响因素的影响大小进行当量评定对于轴承的运动、动力学分析和热分析起到积极的推动作用，也为轴承的选型提供了参考依据。

高速角接触球轴承厂家谁靠谱？性能特点有哪些？

角接触球轴承在工程机械设备、精密仪器里面的使用频率是比较高的，但在一些特殊行业里，需要转速比较高的角接触球轴承，这就得找高速角接触球轴承厂家咨询采购，那么哪个高速角接触球轴承厂家更靠谱一点？

高速角接触球轴承厂家谁靠谱

高速角接触球轴承厂家谁靠谱？

高速角接触球轴承算是特殊一类的传动零件，需要一定技术实力的厂家才可以生产制造出来。在国内角接触球轴承厂家中，三立轴承算是实力比较靠谱的，根据客户需求定制高速度角接触球轴承。

作为一家39年专注生产角接触球轴承的生产厂家，在角接触球轴承方面的生产经验非常丰富，拥有多项设计专利，可以常规生产15°、25°接触角轴承产品，诸如H7002C、H7003C、H7004C、H7005C、H7006C、H7007C、H7008C等高速角接触球轴承均可满足客户需求，转速5W转轴承产品厂家直发。

性能有哪些特点？

1、高速性能，高速角接触球轴承滚动体采用的是小球，球体线速度限制相对低一点，这样在高速旋转时，球轴承滚动体能更好适应速度变化，让轴承保持良好的运行状态。

2、承受高载荷，角接触球轴承本身设计的标准，就是能承受较高的径向、轴向载荷。高速运转的时候，载荷会分布到多个滚动体上，这样就能更好地承受重负荷，保持运行状态稳定。

3、设计紧凑，角接触球轴承形状紧凑，能节省空间，让机器运转更加紧凑。这种紧凑设计，可以让高速角接触球轴承成为小型机械、空间受限设备的理想选择。

4、角接触球轴承使用寿命比较长，与其他设计的轴承类型不同，角接触球轴承滚动体和滚道间的接触面积小，有效降低应力集中效应，能延长轴承使用寿命。角接触球轴承平均使用寿命超过1000小时，而且具有良好耐腐蚀性能，能在恶劣的环境条件下使用。

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