動量輪軸承磨損壽命研究.pdf

1、動量輪是航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)的重要執(zhí)行機構(gòu)，而微型精密角接觸軸承又是動量輪的核心部件。軸承的旋轉(zhuǎn)精度、振動、摩擦力矩波動性以及壽命等性能決定了航天器的工作性能和任務(wù)壽命。此類軸承通常是在高速輕載失重的空間環(huán)境下工作，這種工況條件決定了其主要失效形式是潤滑劑不足或失效導(dǎo)致軸承溝道過度磨損，進而導(dǎo)致軸承的振動、噪音以及摩擦力矩增大，旋轉(zhuǎn)精度降低。目前軸承磨損壽命的計算方法是德國 FAG公司基于二十多年前的試驗數(shù)據(jù)作威布爾分布擬合而來，僅有參考

2、價值。因此建立有效的動量輪軸承磨損壽命計算模型是當(dāng)務(wù)之急。
　　本研究以某型號動量輪軸承為例，利用滾動軸承的擬靜力學(xué)分析方法計算了鋼球與溝道接觸區(qū)域的壓力分布、滑動速度分布、潤滑參數(shù)等，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出動量輪軸承基于的 Archard磨損理論磨損率表達式，通過幾何分析將磨損量換算為溝道半徑變化量，并分析溝道幾何參數(shù)變化量與預(yù)緊力的變化量的關(guān)系，進而建立了動量輪軸承磨損壽命計算模型；利用VC編程工具編制了動量輪軸承專用磨損壽命計算軟

3、件，利用該軟件分析了工況參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對軸承磨損特性的影響；通過動量輪軸承磨損壽命試驗計算模型的正確性，并利用小樣本可靠度評估方法分析了動量輪軸承磨損壽命的可靠性。
　　理論分析和試驗結(jié)果表明，動量輪軸承的磨損壽命可以通過預(yù)緊力的變化量來計算得出；鋼球與內(nèi)外溝道之間的磨損主要發(fā)生在內(nèi)溝道上，內(nèi)溝道的磨損率大概是外溝道磨損率的13倍，因此外溝道磨損在計算時可以忽略；磨損率隨著預(yù)緊力的增加而增大，磨損壽命隨預(yù)緊力增大先增加后減小，存在