轴承作为机械中的重要零部件,具有结构简单、摩擦系数小、启动快、安装方便等优点。它的主要功能是使回转体在较小的摩擦系数下运转并保证它的回转精度。高速重载轴承具有高转速、高温、重载等特点,由此轴承的工作状态环境十分恶劣,这就导致了轴承急剧温升,严重的温升现象会引起轴承接触面表面材料的回火软化,轴承灼伤,导致轴承发生疲劳失效,甚至会造成轴承提前报废。同时轴承温度的升高会导致周围润滑剂的粘度下降,轴承的承载能力会进一步削弱。因此对于轴承温度场的研究就具有了相当重要的意义,本文从两个方面对轴承的温升进行研究,一方面从宏观上对于轴承整体发热功率的研究,另一方面着重对于轴承重载区的发热量研究。本文基于热-固耦合方法,通过探索,建立了轴承摩擦生热的热-固双向耦合有限元模型,该模型的优势在于能够模拟轴承工作过程中重载区产热情况,能够动态地观察轴承在实际工作中温度随时间变化情况以及对于轴承温度场进行定量的分析。本文具体研究内容主要包括以下几点:(1)轴承摩擦发热功率理论计算通过近似摩擦力矩、Palmgren摩擦力矩、Harris摩擦力矩以及SKF摩擦力矩四种计算模型研究了轴承发热功率,对比了四种计算模型的异同点。单独研究了轴承由载荷引起的载荷摩擦力矩,并且探讨了轴承的平均热流密度,计算了轴承理论平均热流密度。为后续进行轴承温度场仿真与理论对比,进一步验证仿真方法的正确性做铺垫。(2)摩擦生热仿真方法可行性验证以平板导热及摩擦产热实例为理论对比模型,通过不断调校有限元模型的相关参数,使得仿真结果与理论吻合,从而得到热-固耦合有限元模型的相关设置参数,为后续章节建立基于热-固耦合的轴承摩擦生热有限元模型打下了基础。(3)轴承摩擦产热瞬态仿真与理论对比通过有限元分析对轴承发热功率的仿真值与载荷摩擦力矩发热功率的理论值进行了对比验证,并且对于平均热流密度的理论值与仿真值也进行了对比验证。(4)轴承发热影响因素通过单一变量,研究了转速、载荷对轴承发热量的影响,并揭示了轴承重载区热流密度以及热生成率的规律,为轴承的设计提供了一定的参考。综上,本文通过研究得到了一种基于热-固耦合轴承摩擦发热瞬态仿真方法,该方法可以真实、动态模拟轴承实际工况中温度随时间变化情况,进而可知重载区的发热情况,该分析方法可以为轴承温度场分析提供精确的热源,从而对预防轴承滚道灼烧、提前报废具有一定的指导意义。