主軸系統(tǒng)在工作過程中，轉(zhuǎn)速越高，軸承生熱量也就越多。過高的熱量對主軸系統(tǒng)的速度、剛度以及精度都產(chǎn)生影響。穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下，軸承的摩擦熱會通過熱傳遞的方式進(jìn)行擴(kuò)散。因此，溫度分布是衡量主軸單元熱傳遞能力、設(shè)計(jì)水平以及速度、精度性能的尺度。而軸承的摩擦熱計(jì)算和主軸軸承熱傳遞模型是溫度計(jì)算的基礎(chǔ)。

　　主軸軸承接觸載荷是指軸承滾珠與軸承內(nèi)、外圈之間的接觸力，計(jì)算軸承接觸角和接觸力是分析軸承生熱以及變形的基礎(chǔ)。為了分析軸承預(yù)緊力、轉(zhuǎn)速對軸承動態(tài)特性的影響，研究預(yù)緊力、轉(zhuǎn)速與軸承接觸角、接觸載荷之間的關(guān)系也是必不可少的。

　　1、靜態(tài)預(yù)緊狀態(tài)軸承接觸角變化以及軸向位移

　　主軸軸承在預(yù)緊力作用下，接觸變形將導(dǎo)致軸承內(nèi)、外圈產(chǎn)生軸向位移同時軸承的接觸角也會發(fā)生變化。為徑向、軸向和力矩載荷聯(lián)合作用下主軸軸承內(nèi)、外圈的位移。

　　聯(lián)合載荷作用下，內(nèi)外圈溝道曲率中心之間的距離隨接觸變形的增大而增大，溝道曲率中心之間的連線BD通過球心，軸承轉(zhuǎn)動時，離心力的作用使?jié)L珠的中心向外運(yùn)動，同時，內(nèi)圈溝道的離心位移和摩擦熱引起的部件熱位移使?jié)L珠中心偏離溝道曲率中心的連線BD，內(nèi)外圈的接觸角不再相等。假設(shè)外圈溝道曲率中心固定，內(nèi)圈溝道曲率中心可以相對移動。

　　預(yù)緊是一種特定的受力狀態(tài)，滾動軸承的預(yù)緊方式主要有兩種：一種是定壓預(yù)緊，另一種是定位預(yù)緊。定壓預(yù)緊下內(nèi)外圈可以產(chǎn)生軸向位移，但是它的軸向載荷始終恒定;定位預(yù)緊下，即使再承受其它的載荷作用，內(nèi)外圈軸向位移近似不變。

　　2、軸承摩擦

　　軸承的摩擦是內(nèi)外套圈相對轉(zhuǎn)動時，軸承內(nèi)部各元件對該運(yùn)動阻抗的總和。按阻抗的機(jī)理和部位的不同，可分為五類。

　　1)彈性滯后引起的純滾動摩擦

　　滾動體在負(fù)荷作用下沿滾道表面滾動，接觸面下的材料將產(chǎn)生彈性變形。在接觸消除后，彈性變形的主要部分恢復(fù)。但是，在負(fù)荷增加時，給定應(yīng)力所對應(yīng)的形變總是小于負(fù)荷減小時的形變。這稱為彈性滯后現(xiàn)象。它反映了十定的能量損失，表現(xiàn)為滾動摩擦阻力。

　　這部分能量幫助滾動體克服阻力繼續(xù)前滾。但是，由于彈性滯后的原因，在接觸區(qū)后部因彈性恢復(fù)而釋放的能量總是小于接觸區(qū)前部因彈性變形而損耗的能量。二者之差就是克服滾動摩擦力矩做功時轉(zhuǎn)化的能量。

　　2)發(fā)生在套圈和滾動體接觸區(qū)的微觀滑動摩擦

　　滾動體滾動時，表面某點(diǎn)的表面線速度與該點(diǎn)到軸線的距離(半徑)成正比。由于接觸面是一個曲面，接觸面各點(diǎn)到滾動體自轉(zhuǎn)軸線的距離不相等，各點(diǎn)的線速度也不相等，因此只在某兩點(diǎn)發(fā)生純滾動，在接觸面的中間部分和兩側(cè)產(chǎn)生方向相反的差動滑動。由于接觸區(qū)很小，各點(diǎn)的線速度的差異甚微。故稱為微觀差動滑動摩擦。

　　3)自旋滑動摩擦

　　在角接觸球軸承中，一旦有軸向載荷，鋼球可能產(chǎn)生繞接觸面法線相對于滾道的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動一自旋運(yùn)動。由此引起的滑動摩擦，稱為自旋滑動摩擦。由于球與滾道的接觸面積很小，自旋引起的相對滑動線速度不大，這類摩擦也屬于微觀滑動摩擦。

　　4)宏觀滑動摩擦

　　動體并非理想的純滾動運(yùn)動。因種種原因滾動體在滾道上的運(yùn)動常常是一種連滾帶滑的運(yùn)動。滾動體在內(nèi)、外滾道上的宏觀打滑所引起的摩擦及軸承中滑動接觸部位引起的摩擦統(tǒng)稱為宏觀滑動摩擦。滾動體在內(nèi)外滾道上的宏觀打滑量與軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷及潤滑劑粘度等諸多因素有關(guān)，目前尚無有效的計(jì)算方法。

　　5)潤滑劑的摩擦損耗

　　潤滑劑的摩擦損耗由兩部分組成。一部分是潤滑油膜的內(nèi)摩擦阻力所引起。另一部分是滾動體和保持架在旋轉(zhuǎn)時所受到的潤滑劑的攪動阻力損耗。不論是彈流油膜或是滑動動壓油膜，油膜的厚度都在微米數(shù)量級，接觸區(qū)的面積很小，因而真正在接觸區(qū)起潤滑作用的潤滑劑體積往往少于幾個立方毫米。處于軸承內(nèi)的絕大部分潤滑劑都在運(yùn)動元件的攪動下飛濺、碰撞，產(chǎn)生攪動阻力。潤滑劑的摩擦損耗主要是攪動摩擦損耗。過量的潤滑劑會引起很大的攪動阻力，造成軸承溫升過高。對于脂潤滑，建議不超過軸承內(nèi)自由空間體積的1/3.研究表明，在適量的注油潤滑和脂潤滑條件下，軸承的滾動和滑動摩擦損耗占總的摩擦損耗的20%~30%;潤滑劑的攪動摩擦損耗占50%~60%;密封圈的摩擦損耗占10%~30%。目前對滾動軸承摩擦機(jī)理的研究結(jié)果尚不能給工程技術(shù)人員提供在給定工況條件下因各類摩擦所引起的損耗的精確理論值。