精密角接触球轴承的固体润滑失效分析.pdf

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第 15 卷第期摩擦学4 学报 o 1 5 , N o 4 V l
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1 9 9 5 年 1 0 I O O G Y T R B L 〔k t , 1 9 9 5
研究论文(3 10一 31 7)
精密角接触球轴承的固体润滑失效分析`
于德洋汪晓萍
( 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑开放研究实验室兰州 7 3 。。0 0)
吴玉山
( 北京控制工程研究所北京 1 0 0 0 8 0 )
摘要角接触球轴承是航天器的许多重要功能的实施部件, 因而对其润滑性能的要求极为严格, 迫
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切需要弄清其润滑失效机理因此, 对 M oS : 溅射膜润滑的 C 6 2 0 5 球轴承进行了寿命试验, 进而对
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经过丙酮超声清洗的各元件工作面的形貌和组成作了系统分析结论认为, 这种轴承固体润滑失
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效的机理很可能是钢球循环滚动使 M oS : 溅射膜产生表面疲劳磨损伴随发生的滑动产生片状磨
, Z
粒磨损保持器中的玻璃纤维拉伤钢球表面和产生钢磨屑也加剧了 M oS 膜的磨损; 当 M oS : 膜减
薄到一定程度时, 先后逐渐出现泡状隆起、疲劳裂纹萌生与扩展及微区剥落, 致使摩擦力矩逐渐
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增大; M oS Z 膜耗尽后底材点蚀加剧, 润滑失效, 此时的摩擦力矩迅速增大并产生明显的振动和噪声
关键词轴承, 空间机械, M oS : 溅射膜, 寿命试验, 润滑失效分析
1 前言
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固体润滑的角接触( 或者称径向推力) 球轴承是一种常用的空间机械组件航天器的定
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向、运动控制和仪表运转等许多重要功能都是依靠它来实现〔` 〕由此可见, 这种组件的运动
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必须准确可靠, 这在很大程度上取决于固体润滑因此, 角接触球轴承的固体润滑及其失效
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机理研究是倍受国际航天界关注的重要课题之一欧洲空间局已将其列入 90 年代的研究计
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划 21[ 本文对一组轴承进行了寿命试验进而就经过严格清洗的轴承工作面作了形貌和组
成分析, 然后根据摩擦学原理, 以及摩擦学性能与组成和形貌相互关系的试验研究结果, 半
经验地假定润滑性能最差的工作面对轴承的摩擦力矩之大小起主导作用, 对这种轴承的固
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体润滑失效机理进行了分析, 为改善其摩擦学性能提供了理论依据
2 试验部分
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在 9 C r 18 钢制的 C 6 2 0 5 型角接触球轴承内外套圈沟道内溅射厚度约为 0 6 拌 m 的
, ,
M os Z 膜 s[] 并与(P T F E + G F + M os Z ) 自润滑(其中 G F 代表玻璃纤维) 实体保持器和未经
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表面处理的钢球组装成试验轴承
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选定的轴承运行试验条件: 真空度为 0 I aP 转动速度。为 1 0 r/ m in , 轴向预紧力为
. , . , ,
49 O N 径向负荷为 9 S N ; 外套圈固定内套圈与轴一起旋转; 轴承试验成对进行测定其
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平均摩擦力矩厕将运行试验之后的角接触球轴承的各元件利用分析纯丙酮超声清洗两
, 国家自然科学基金资助项目
一
1 9 9 5 一 0 4 一 1 4 收到初稿, 1 9 9 5 一 0