轴承油气润滑是一种近些年被广泛使用的一种润滑技术,但在高速转动下,也会出现润滑不均衡,温升高等问题。为提高轴承润滑效果,在油气润滑的基础上,将石墨烯作为润滑油添加剂,充分利用石墨烯的润滑减摩性能,可以为解决上述问题提供新的途径。但是,石墨烯颗粒在轴承腔内的分布状态直接影响轴承温升,因此,需要准确分析石墨烯作为润滑油添加剂在高速电主轴轴承中的流动特性。本文基于多相流理论、传热学理论,建立B7003CY/P4角接触球轴承腔内的多相流模型及温度场模型,分析空气、润滑油及石墨烯在轴承腔中的分布及对轴承腔温度场的影响,并搭建试验平台加以试验验证。具体研究工作如下:(1)基于多相流和传热学理论,建立Euler-Euler模型,考虑转速的因素,分析轴承腔内的气相流速压强以及润滑油的分布。通过计算轴承的摩擦生热量以及腔内关键点的换热系数分析轴承腔内的温度场的分布。分别计算6000r/min、12000r/min、18000r/min、24000r/min及30000r/min转速下轴承腔内空气流速、压强及润滑油分布状态。仿真结果表明:转速影响润滑油的分布,随着转速增大,润滑油分布在轴承腔中分布越均匀。轴承腔内的温度受电主轴的转速所影响,随着电主轴转速提高,摩擦产生的热量越多,轴承腔内的温度就会升高,轴承腔内换热系数细化后得出温度场更接近真实值。(2)基于曳力方程,建立Symmetric模型,考虑转速、供气压力及石墨烯含量因素,分析不同含量石墨烯对轴承腔中滚珠与内外圈间隙处温度场的影响。仿真结果表明:石墨烯流过入油管道处,受到空气流速影响,在轴承腔前端散开,滚珠附近气流流速变大,加快了石墨烯在轴承腔内的分布。流过滚珠后,气流速度降低,使得石墨烯附着在整个轴承腔壁面上。探讨润滑油中石墨烯含量对轴承腔内的温度场影响,分别添加含量为0.005%、0.01%、0.015%石墨烯添加剂,仿真验证润滑油中添加含量0.01%石墨烯添加剂可最好实现降低轴承温升的效果。(3)搭建电主轴轴承温升测试试验台。利用温度信号采集仪及温度传感器,测量电主轴轴承外圈温度。分别测量润滑油中是否添加石墨烯添加剂的试验结果,试验与仿真结果基本符合。搭建环境空气质量检测平台,利用激光粒度仪对石墨烯润滑油雾化特性进行分析,揭示转速、石墨烯含量、供气压力三个参数对石墨烯润滑油雾化特性的影响,检测油雾粒径小于等于PM2.5和油雾粒径小于等于PM10所占比例。试验结果表明:石墨烯润滑油对环境空气质量影响相比于未添加石墨烯润滑油较小。