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文檔簡介
1、空間軸承是航天機(jī)構(gòu)的最基本組成部分,也是構(gòu)成其他組件的關(guān)鍵零部件。因此,空間軸承的可靠性是航天機(jī)構(gòu)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能和預(yù)計(jì)壽命的基礎(chǔ)保障??臻g軸承長期工作于空間環(huán)境,高低溫、交變溫度、高真空、失重和強(qiáng)輻射等環(huán)境因素對(duì)其工作性能和使用壽命有明顯的負(fù)面影響,致使其失效模式主要包括地面環(huán)境中常見的失效模式和空間環(huán)境因素引發(fā)的特有失效模式。本文主要從理論角度出發(fā),研究空間軸承可靠性影響因素作用機(jī)理及其演化規(guī)律,揭示空間軸承面臨的失效模式及機(jī)
2、理,并在此基礎(chǔ)上提出消除或減緩環(huán)境因素激勵(lì)引起失效的方法和措施。本文以精密軸系中的空間軸承為研究對(duì)象,開展可靠性影響因素演化規(guī)律研究,主要研究內(nèi)容如下:
針對(duì)空間軸承熱學(xué)特性,以滾動(dòng)球軸承的擬靜力學(xué)、傳熱學(xué)以及摩擦生熱理論為基礎(chǔ),分析固體潤滑空間軸承的摩擦力矩和摩擦熱,構(gòu)建空間環(huán)境中空間軸承的熱傳遞網(wǎng)絡(luò)模型,應(yīng)用有限元仿真、理論分析和實(shí)驗(yàn)研究方法分別研究轉(zhuǎn)速、軸向載荷和交變溫度對(duì)空間軸承熱學(xué)特性的影響。
針對(duì)空間軸承
3、固體潤滑膜MoS2的磨損,基于滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和Archard磨損理論建立空間軸承的磨損模型和壽命模型,分別研究轉(zhuǎn)速和載荷對(duì)潤滑膜磨損深度的影響規(guī)律。在靜力學(xué)的基礎(chǔ)上,考慮裝配偏差中徑向位置偏差,建立其和徑向載荷的關(guān)系,探究徑向位置偏差影響空間軸承內(nèi)、外圈溝道不同角位置的磨損狀況。
針對(duì)空間軸承間隙的演化規(guī)律,從內(nèi)外圈配合、軸承溫升、預(yù)緊力和磨損等角度出發(fā),分別分析軸承間隙隨其演化規(guī)律?;趶椥粤W(xué),分析內(nèi)外圈過盈量擠
4、壓內(nèi)外圈溝道變形,得到過盈量對(duì)軸承間隙的作用機(jī)理;依據(jù)載荷與變形的關(guān)系,揭示軸承間隙隨工作載荷變化的規(guī)律;在溝道磨損的基礎(chǔ),將磨損量折算成空間軸承半徑變化量,確定磨損后軸承新的結(jié)構(gòu)參數(shù),分析磨損后滾珠變形量的變化,確定磨損后軸承間隙。
針對(duì)空間軸承預(yù)緊力演化規(guī)律,從裝配狀況、磨損、交變溫度和工作載荷的角度出發(fā),分別分析空間軸承預(yù)緊力隨其演化規(guī)律。為保證對(duì)空間軸承精確施加軸向預(yù)緊力,在考慮配合處摩擦特性的基礎(chǔ)上,分析不同過盈量對(duì)
5、初始預(yù)緊力與擰緊力矩關(guān)系的影響,并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)理論分析予以驗(yàn)證。根據(jù)溝道磨損量,計(jì)算出空間軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)變化量,依據(jù)變形協(xié)調(diào)關(guān)系分析精密軸系中空間軸承內(nèi)滾珠變形量的變化量,得到預(yù)緊力隨磨損深度的演化規(guī)律。基于熱力學(xué)計(jì)算交變溫度引起精密軸系組件的尺寸和預(yù)緊力的變化,揭示預(yù)緊力隨交變溫度的變化規(guī)律。采用滾動(dòng)軸承靜力學(xué)計(jì)算工作載荷下滾珠變形量的變化量,對(duì)變形量的變化量進(jìn)行分析,確定預(yù)緊力與工作載荷的關(guān)系。
針對(duì)空間軸承失效模式,通過對(duì)空
6、間軸承故障演化趨勢進(jìn)行研究,分析故障的形成因素及其作用機(jī)理。根據(jù)空間軸承和空間環(huán)境的特點(diǎn),在運(yùn)行過程中由于潤滑膜MoS2磨損導(dǎo)致空間軸承面臨著潤滑失效和預(yù)緊失效;在交變溫度的作用下,預(yù)測空間軸承可能面臨的預(yù)緊失效、精度失效、“卡滯”或“卡死”失效、自鎖現(xiàn)象、潤滑失效和過盈連接失效。搭建交變溫度影響預(yù)緊力的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),開發(fā)預(yù)緊力測試軟件,驗(yàn)證交變溫度影響預(yù)緊力的規(guī)律。
基于空間軸承使用壽命,提出固體潤滑空間軸承預(yù)緊力優(yōu)化的新方法。
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