叶军[1]2004年在《卫星用固体润滑轴承的研究》文中研究说明随着我国航天、航空事业的进一步发展，固体润滑技术及轴承的应用迅速扩大。 由于宇宙空间环境非常特殊，轴承将受到高真空、高低温、辐射等诸多因素的影响，常规的油脂润滑已很难胜任，无法满足空间用高精度、长寿命、高可靠性轴承的要求，而对轴承采用固体润滑则能较好的解决这一问题。 本研究以卫星太阳能电池帆板驱动机构用固体自润滑轴承为研究对象，主要进行了以下几个方面的探索：二硫化钼膜的基础理论研究；二硫化钼溅射膜成膜工艺的研究：固体润滑轴承的设计与分析：固体润滑保持架相关技术的研究；固体润滑轴承的试验研究。 研究表明，采用在轴承套圈滚道上溅射二硫化钼固体膜与自润滑保持架相结合，是空间轴承润滑的一种有效方式，研究所得的资料和结论为采用固体润滑技术解决轴承空间润滑技术提供了依据。
冯立君[2]2010年在《电动伺服系统用固体润滑角接触陶瓷轴承研究》文中研究指明为满足苛刻环境下轴承的使用,固体润滑陶瓷球轴承以其优越的摩擦性能在航天及工业领域得到了广泛的应用。固体润滑陶瓷轴承依靠保持架提供给轴承“源源不断”的润滑剂,使轴承始终处于良好的润滑状态。为了航天某研究所开发电动伺服系统需要的无油润滑滚动轴承,设计了固体润滑角接触陶瓷轴承;为模拟工况条件设计了轴承的试验装置,进行了试验分析;对轴承的失效形式建立了故障树,对故障原因进行了分析。针对此电动伺服系统对轴承的要求,设计了固体润滑角接触陶瓷轴承。轴承的内外圈材料采用9Cr18,保持架材料采用PTFE为基体填加聚苯酯和芳纶的复合材料;对固体润滑轴承主要的设计参数,引导间隙进行了设计;考核轴承的性能,对保持架材料进行了真空环境下的摩擦性能实验。该保持架材料在真空的条件下与9Cr18、陶瓷对磨都具有较低的摩擦系数,并且摩擦系数比较平稳,此部分代替了轴承在真空条件下性能的测试。针对电动伺服系统的工况条件,设计了在低温和常温下的轴承试验台,利用设计的试验台对轴承进行了工况模拟试验。利用BRG-3000对试验前后的轴承进行了摩擦力矩的测量,分析了摩擦力矩的变化情况。分析了固体润滑轴承的失效模式,建立了固体润滑轴承系统的可靠性模型,并在此基础之上建立了固体润滑轴承系统的故障树,对固体润滑轴承可能出现故障的每一个环节进行了分析。根据固体润滑轴承的主要失效模式,提出了改进的措施。
刘朋威[3]2012年在《固体润滑滚动轴承精度失效分析》文中提出随着我国航天、航空事业的进一步发展，固体润滑轴承的应用范围将迅速扩大。关于固体润滑轴承的失效形式、失效机理以及失效模型的建立，国内外做了很多研究，但很少有从精度的角度研究固体润滑轴承失效的。因此，针对固体润滑滚动轴承，分析固体润滑薄膜的接触力学性能，讨论润滑薄膜表面的应力分布规律及其与薄膜剥落转移之间的关系，进而从精度失效的角度分析固体润滑轴承的失效问题具有重要意义。论文的主要内容有以下叁个方面：1．论文结合摩擦磨损试验机和相关分析，对固体润滑滚动轴承接触问题进行简化，建立了滚珠与滚道间的二维弹性接触模型，采用有限元方法分析了接触载荷、摩擦系数、速度以及膜厚对接触应力场分布的影响，并讨论了应力分布与薄膜表面裂纹扩展之间的关系。分析表明保持在摩擦系数在较低的水平有益于改善薄膜表面的应力分布。2．建立了粗糙表面的矩形弹塑性接触模型，分析了润滑膜材料属性对接触面积和接触压力的影响，讨论了粗糙峰数目与表面应力分布的关系。分析表明润滑膜材料属性和表面轮廓对接触面积和接触应力分布影响较大，分析结果对于研究润滑膜表面主动设计具有参考价值。3．分析了固体润滑轴承镀膜误差或润滑膜发生剥落转移后所形成的误差对轴承回转精度的影响，建立了轴承回转误差评价模型，并进行了初步的实验验证和分析。结果表明轴承存在镀膜误差，而且误差会复映到轴承回转精度上，造成轴承回转误差，严重时可能导致轴承回转精度失效。论文研究结论对于进一步研究固体润滑薄膜发生剥落转移以及从精度的角度分析固体润滑轴承失效问题具有指导意义和参考价值。
宁峰平[4]2015年在《空间滚动轴承可靠性影响因素作用机理及其演化规律研究》文中进行了进一步梳理空间轴承是航天机构的最基本组成部分,也是构成其他组件的关键零部件。因此,空间轴承的可靠性是航天机构正常运转、实现预定功能和预计寿命的基础保障。空间轴承长期工作于空间环境,高低温、交变温度、高真空、失重和强辐射等环境因素对其工作性能和使用寿命有明显的负面影响,致使其失效模式主要包括地面环境中常见的失效模式和空间环境因素引发的特有失效模式。本文主要从理论角度出发,研究空间轴承可靠性影响因素作用机理及其演化规律,揭示空间轴承面临的失效模式及机理,并在此基础上提出消除或减缓环境因素激励引起失效的方法和措施。本文以精密轴系中的空间轴承为研究对象,开展可靠性影响因素演化规律研究,主要研究内容如下:针对空间轴承热学特性,以滚动球轴承的拟静力学、传热学以及摩擦生热理论为基础,分析固体润滑空间轴承的摩擦力矩和摩擦热,构建空间环境中空间轴承的热传递网络模型,应用有限元仿真、理论分析和实验研究方法分别研究转速、轴向载荷和交变温度对空间轴承热学特性的影响。针对空间轴承固体润滑膜MoS2的磨损,基于滚动轴承的运动学、动力学和Archard磨损理论建立空间轴承的磨损模型和寿命模型,分别研究转速和载荷对润滑膜磨损深度的影响规律。在静力学的基础上,考虑装配偏差中径向位置偏差,建立其和径向载荷的关系,探究径向位置偏差影响空间轴承内、外圈沟道不同角位置的磨损状况。针对空间轴承间隙的演化规律,从内外圈配合、轴承温升、预紧力和磨损等角度出发,分别分析轴承间隙随其演化规律。基于弹性力学,分析内外圈过盈量挤压内外圈沟道变形,得到过盈量对轴承间隙的作用机理;依据载荷与变形的关系,揭示轴承间隙随工作载荷变化的规律;在沟道磨损的基础,将磨损量折算成空间轴承半径变化量,确定磨损后轴承新的结构参数,分析磨损后滚珠变形量的变化,确定磨损后轴承间隙。针对空间轴承预紧力演化规律,从装配状况、磨损、交变温度和工作载荷的角度出发,分别分析空间轴承预紧力随其演化规律。为保证对空间轴承精确施加轴向预紧力,在考虑配合处摩擦特性的基础上,分析不同过盈量对初始预紧力与拧紧力矩关系的影响,并通过实验对理论分析予以验证。根据沟道磨损量,计算出空间轴承结构参数变化量,依据变形协调关系分析精密轴系中空间轴承内滚珠变形量的变化量,得到预紧力随磨损深度的演化规律。基于热力学计算交变温度引起精密轴系组件的尺寸和预紧力的变化,揭示预紧力随交变温度的变化规律。采用滚动轴承静力学计算工作载荷下滚珠变形量的变化量,对变形量的变化量进行分析,确定预紧力与工作载荷的关系。针对空间轴承失效模式,通过对空间轴承故障演化趋势进行研究,分析故障的形成因素及其作用机理。根据空间轴承和空间环境的特点,在运行过程中由于润滑膜MoS2磨损导致空间轴承面临着润滑失效和预紧失效;在交变温度的作用下,预测空间轴承可能面临的预紧失效、精度失效、“卡滞”或“卡死”失效、自锁现象、润滑失效和过盈连接失效。搭建交变温度影响预紧力的实验平台,开发预紧力测试软件,验证交变温度影响预紧力的规律。基于空间轴承使用寿命,提出固体润滑空间轴承预紧力优化的新方法。针对交变温度激励预紧力变化,提出选取合适隔套材料来减缓或消除空间轴承热预紧力的方法。为适应交变温度环境,提出一种运行可靠性区域设计方法,确定满足可靠运行条件的初始装配过盈量和预紧力。
贾成厂, 柳学全[5]2013年在《粉末冶金固体润滑轴承》文中进行了进一步梳理固体润滑材料是指利用固体来减少两承载表面间的摩擦磨损作用,以降低摩擦与磨损的专用材料。固体润滑轴承是利用固体润滑剂的自润滑性能所制备的轴承,在使用过程中无需加润滑油维护。特别适用于无油、高温、高负载、防污、防蚀、防辐射以及在水中或真空溶液浸润而根本无法加润滑油的特殊工况条件下使用。常见的粉末冶金固体自润滑材料有铜基、铁基、铝基、镍基、钛基等。固体润滑轴承广泛应用于冶金轧钢设备、灌装设备、水轮机、气轮机、仪器仪表、矿山机械、船舶机械、纺织机械、船舶工业、航天航海等领域。
赵庆[6]2010年在《航天电机用轴承的疲劳寿命试验及失效行为分析》文中研究表明固体润滑剂在空间机构的润滑中占有重要位置。其中MoS2因真空下摩擦系数低,蒸发率极小、耐辐射和高低温等性能而倍受青睐。目前,通过在内外圈滚道溅射MoS2薄膜和采用有润滑作用的保持架的轴承已有空间成功应用先例。由于影响航天固体润滑轴承寿命的因素较多,轴承疲劳寿命理论还不完善,通过更多的地面模拟实验找出影响轴承寿命的关键因素、寿命范围及失效机理,对提高轴承的可靠性有重要意义。本文根据试验轴承在步进电机中的安装和加载方式,重点分析了空间高低温循环因素对轴承受力的影响。并基于ANSYS软件,以电机热变形造成的轴承内外圈轴向相对位移量为载荷,通过有限元数值计算方法具体分析了高低温对轴承受载的影响。为测试轴承的性能和寿命,研制了轴承加速寿命试验模拟试验台。试验台主要包括加载装置、数据采集系统、测速和调速系统。试验证明该实验台运行稳定,能满足预定功能。在真空高低温试验箱内进行了不同载荷和转速下轴承寿命模拟试验,试验环境选择了真空常温和真空高低温。对轴承运转状态进行了有效检测,获得了轴承性能参数和寿命数据。利用SEM和XPS等现代分析手段,对试验后润滑失效轴承的微观结构和元素组成进行了测试分析。根据轴承磨损区域的电镜照片和能谱图,分析了轴承的润滑机制和摩擦磨损机理。利用试验测得的轴承寿命数据,计算出了已有寿命模型的参数,给出了该型号轴承寿命的估算方程。
赵滨海, 宋春磊[7]2001年在《固体润滑轴承在航天器中的应用》文中研究说明为满足某气象卫星用扫描辐射计轴承的要求 ,研制开发出一种固体润滑轴承。采用沟道工作表面溅射MoS2 ,钢球离子镀TiN及自润滑保持架技术 ,进行轴承优化设计。该轴承成功地通过了主机高真空全态模拟试验 ,并已随卫星在轨道运转。附图 2幅 ,表 1个
杨哲辉[8]2017年在《离轴反射望远镜整体旋转扫描机构设计研究》文中研究表明随着航天航空技术的进步,卫星遥感展现出大范围、高频度和实时观测的优势。扫描机构是许多高空间光学遥感仪器接受地物光学信息的第一个环节,扫描机构的结构性能的好坏与仪器的成像质量息息相关。本课题所设计的系统采用离轴反射式旋转望远镜整体360o圆周旋转+半角镜的物方扫描,具有视场大,可以实现从可见光至热红外谱段的星上定标,更好地抑制杂散光、降低偏振敏感度和实现实时定标,提高了系统的定量化应用水平。在结构上,整体扫描方式大大消解了“扫描镜”的旋转剪切应力、地面重力,安装误差对面型的扭曲。本文分析系统的光学设计方案,扫描系统各组成部分及其工作原理,并分析研究了机械结构、各部件的选取原则和设计思路,最终确定了望远镜整体旋转扫描系统机械结构总体方案。选取执行电机和传感器,选定反射镜材料和固定方式等系统机械部件的设计。设计了半角镜系统的结构。充分考虑了半角镜自身的动力学特性,比对几种连接方式,对半角镜机构的镜体、轴承、电机作连接方式选择。对望远镜运动机构进行了静平衡和动平衡分析,在MSC.ADAMS软件中建立了镜筒的多体动力学有限元仿真模型,得出了镜筒的量分布情况和连续扫描工况下的轴承受力情况。通过仿真优化设计将轴承受力达到最小。最后对望远镜系统和半角镜系统进行了基于ANSYS的仿真分析,在仿真实验中获得了其x,y,z方向上的一阶和二阶固有频率。根据Ansys的分析结果分析薄弱位置,对望远镜镜筒进行相应的添加肋板和辅助支撑进行加固,最终达到了设计要求。总之,本课题把有限元的技术与光机结构设计结合,应用在工程分析中建立了望远镜扫描机构的动力学虚拟样机模型、扫描系统有限元模型。总结出工程中利用有限元分析的常用手段与通用流程,故而本课题的研究内容具有一定的工程意义和使用价值。
卿涛, 周宁宁, 周刚, 张激扬, 樊幼温[9]2015年在《空间摩擦学在卫星活动部件轴系的应用研究现状及发展》文中提出由于空间环境和使用条件的特殊性,空间活动部件涉及的摩擦学问题复杂。由卫星在轨失效统计分析和宇航任务所提出的新要求表明,空间活动部件对空间摩擦学应用研究的需求非常迫切。将空间摩擦学的主要研究内容分为以下4个方面:空间精密轴系长寿命润滑技术、长寿命润滑工艺技术、关键材料应用技术和润滑寿命试验及评估技术,对每个方面所包含的具体研究内容、研究现状以及在长寿命高可靠摩擦学设计中的作用进行了详细的介绍。结合空间任务的需求以及存在的关键问题,为有针对性的开展相应研究,提出了空间摩擦学及应用研究需要深入开展的研究方向。
党鸿辛, 高金堂[10]1992年在《空间技术用固体润滑的发展现状与展望》文中研究说明本文对固体润滑在宇宙飞行器、人造卫星、空间站及空间运载系统中的应用进行了概述,并就其在降低空间机械部件的摩擦磨损、延长使用寿命、提高材料的耐高低温性和对宇宙气体或真空及储存环境的适应性等方面的研究工作发展现状作了评述,还对其未来的发展前景作了展望,指出其研究工作很有可能朝着润滑剂专业化的方向发展,预料固体润滑剂的复合效应将在解决许多新的空间机械润滑问题上发挥有效作用。作者认为,近几十年来在空间技术用固体润滑方面取得了长足的进步,但也还有大量的问题需要研究。
参考文献：
[1]. 卫星用固体润滑轴承的研究[D]. 叶军. 合肥工业大学. 2004
[2]. 电动伺服系统用固体润滑角接触陶瓷轴承研究[D]. 冯立君. 哈尔滨工业大学. 2010
[3]. 固体润滑滚动轴承精度失效分析[D]. 刘朋威. 重庆大学. 2012
[4]. 空间滚动轴承可靠性影响因素作用机理及其演化规律研究[D]. 宁峰平. 燕山大学. 2015
[5]. 粉末冶金固体润滑轴承[J]. 贾成厂, 柳学全. 金属世界. 2013
[6]. 航天电机用轴承的疲劳寿命试验及失效行为分析[D]. 赵庆. 哈尔滨工业大学. 2010
[7]. 固体润滑轴承在航天器中的应用[J]. 赵滨海, 宋春磊. 轴承. 2001
[8]. 离轴反射望远镜整体旋转扫描机构设计研究[D]. 杨哲辉. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所). 2017
[9]. 空间摩擦学在卫星活动部件轴系的应用研究现状及发展[J]. 卿涛, 周宁宁, 周刚, 张激扬, 樊幼温. 润滑与密封. 2015
[10]. 空间技术用固体润滑的发展现状与展望[J]. 党鸿辛, 高金堂. 摩擦学学报. 1992
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