填脂量對空間用軸承摩擦力矩的影響與分析

王雅夢　于曉凱　趙雁

為研究潤滑脂的填脂量對低轉(zhuǎn)速油一脂混合潤滑軸承運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的影響規(guī)律，基于空間油氣散逸模型優(yōu)選出四種填脂量方案，本文開展了不同填脂量方案下軸承組件的性能對比試驗(yàn)與分析，重點(diǎn)分析填脂量對于軸承組件摩擦力矩的影響。

一、前言

近年來，隨著衛(wèi)星在軌設(shè)計(jì)壽命的不斷延長，掃描儀用軸承的累積工作壽命要求大于1×10轉(zhuǎn)，固體潤滑軸承已無法滿足主機(jī)壽命要求。脂潤滑軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)摩擦力矩偏大，軸承潤滑問題已成為制約長壽命掃描儀發(fā)展的瓶頸。

國內(nèi)外學(xué)者對脂潤滑軸承的填脂量進(jìn)行了大量深入的研究，指出脂潤滑軸承的填脂量約為軸承內(nèi)部空腔容積的1/3～1/2。曹萍、白越等人研究發(fā)現(xiàn)微量脂潤滑軸承的功耗小于油潤滑軸承的功耗。美國Michael Buttery的研究表明潤滑脂含量對軸承的摩擦力矩、振動(dòng)及溫升有巨大影響。油

脂混合潤滑軸承很好的解決這一難題。因此，油

脂混合潤滑已成為長壽命低速軸承潤滑的重點(diǎn)研究方向。據(jù)了解，國外油脂混合潤滑軸承已成功應(yīng)用于多個(gè)空間機(jī)構(gòu)中。由于技術(shù)封鎖，填脂量的相關(guān)信息無從知曉。國內(nèi)對空間用油

脂混合潤滑軸承已進(jìn)行了初步研究，目前未見公開研究成果。本文以某掃描儀用油

脂混合潤滑軸承為例，基于空間油氣散逸模型優(yōu)選出不同的填脂量方案，并進(jìn)行了性能對比試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)確定最佳填脂量，并重點(diǎn)分析填脂量對于軸承組件摩擦力矩的影響。

二、軸承參數(shù)

1.掃描儀結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)

某掃描儀是某型號衛(wèi)星對地探測掃描的關(guān)鍵執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸承組件帶動(dòng)掃描儀前端的光學(xué)鏡頭勻速旋轉(zhuǎn)。掃描儀在目標(biāo)探尋定位階段需要反復(fù)啟停，目標(biāo)定位后勻速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)掃描觀測，這就要求軸承組件具有啟動(dòng)及動(dòng)態(tài)摩擦力矩小且運(yùn)行平穩(wěn)的特性。同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)特性，軸承組件與光學(xué)鏡頭之間未能夠完全密封，為了確保鏡頭不受污染，主機(jī)要求軸承組件的油氣逸出量不能超過160mg。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。