1 高速电主轴试验台
电主轴温度测量实验系统，由高速电主轴实验台、变频控制系统、冷却系统、温度测量系统及转速测量系统组成。高速电主轴试验台采用宁波达进鑫茂 GX0728-85B 型号作为实验对象，内部采用高速角接触球轴承 B7002C，润滑方式为脂润滑，轴承预紧方式采用碟簧定压预紧，初始预紧力为 248N，改变碟簧数量即可改变预紧力大小。电主轴以水为冷却介质进行冷却。变频控制系统采用无锡中远 MF30-25G，开环控制。为了实时获取电主轴转速，采用激光转速仪实时测量。温度测量系统采用 Omega 热电偶及 NI的 4353 温度采集模块对电主轴轴承外圈、端盖及电机定子进行测量，温度分辨率 0． 1°C 。高速电主轴温度测量实验系统如图 4 所示。
2 转速对温升的影响
在室温为23°C，轴承预紧力为248N，冷却水进口温度为23°C，冷却流量1L / min的使用条件下，对不同电 主 轴工作转速(10000，20000，30000，40000，50000，60000rpm) 条件下，进行理论计算并同时测量电主轴前后轴承外圈、前轴承端盖、电机定子温度如图5所示。
前后轴承外圈、前轴承端盖及电机定子温升理论计算结果与实验结果基本一致，误差较小，电主轴热特性模型较好地模拟了电主轴转速-温升影响规律。从不同转速下的温升趋势来看，随着转速升高，电机及轴承稳态温升均增加，并且由于热源影响，电主轴端盖温升也比较明显; 随着转速升高，温升速率也不断加大，说明电主轴电机及轴承发热率随转速升高而增大。从冷却效果来看，后轴承及电机比前轴承及端盖冷却效果好，因为强制水冷却流道经过定子及后轴承壳体，散热较强，而前轴承及端盖基本靠空气对流散热，散热较差。因此，结合不同工况下的需求，应选用合理转速，以减少发热量进而减小对电主轴的热影响。
3 预紧力对温升的影响
在室温为 23°C，转速为30000rpm和60000rpm，冷却水初始温为 23°C ，冷却流量 1L / min，对不同电主轴预紧力(5，85，147，248，417，525N) 条件下，进行理论计算并采用热电偶同时测量电主轴前后轴承外圈温度如图6所示。
预紧力对前后轴承温升影响理论计算结果与实验结果除在较低预紧力条件外基本一致，理论模型较好地模拟了轴承预紧力-温升规律。从前后轴承温升曲线来看，随着轴承预紧力增大，电主轴轴承温升也逐渐升高，因为预紧力的增大导致球与内外滚道接触应力变大，摩擦阻力也变大，进而导致发热量增加。对于较低预紧力条件下，实验与理论结果相差较大，原因可能是本文采用的轴承拟静力学模型并未考虑到高速球轴承在高速和低预紧力条件下，球与内外滚道的滑移运动的影响，误差来源可能是在高速和低预紧力条件下滑移运动严重进而导致实际轴承发热量比理论预测高。
4 冷却水流量对温升的影响
在室温为 23°C ，转速为 60000rpm，冷却水初始温度为 23°C ，对不同冷却流量 (1，2，3，4，5L / min) 条件下，进行理论计算并同时测量电主轴前后轴承外圈及电机定子温度如图 7 所示。
冷却水强制冷却对于前后轴承均有作用，由于冷却流道布置方式( 见图 3) ，对于后轴承和电机定子冷却效果比前轴承好。从冷却流量来看，随冷却流量的增加，电主轴温升下降，但是只有当冷却流量较小时，增加冷却流量对于温升的降低效果比较明显，随着冷却流量不断增加，冷却效果也在减小。因此，可以结合不同工作条件，选取最*冷却流量以实现经济性和使用性能最*。
5 冷却水初始温度对温升的影响
在室温为 23°C ，转速为 30000rpm 和 60000rpm，冷却流量分别为 1L / min 的使用条件下，对不同电主轴冷却水进口温度( 16°C ～ 32°C ，以 1°C 递增) 条件下，进行理论计算并采用热电偶同时测量电主轴前后轴承外圈温度如图 8 所示。
冷却水进口温度对电主轴温度影响理论结果与实验结果基本一致，随着冷却水进口温度升高，电主轴轴承温度升高，并且二者呈线性比例关系。因此，冷却水进口温度对于电主轴温度影响比较明显，调节冷却水进口温度对于调节电主轴整体温度以使各零部件保持最*基础工作温度非常重要。
