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速油一脂混合潤滑軸承運轉穩定性的影響規律，基于空間油氣散逸模型優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與分析，重點分析填脂量對于軸承組件摩擦力矩的影響。

一、前言

近年來，隨著衛星在軌設計壽命的不斷延長，掃描儀用軸承的累積工作壽命要求大于1×10轉，固體潤滑軸承已無法滿足主機壽命要求。脂潤滑軸承運轉時摩擦力矩偏大，軸承潤滑問題已成為制約長壽命掃描儀發展的瓶頸。

國內外學者對脂潤滑軸承的填脂量進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部空腔容積的1/3～1/2。曹萍、白越等人研究發現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研究方向。據了解，國外油脂混合潤滑軸承已成功應用于多個空間機構中。由于技術封鎖，填脂量的相關信息無從知曉。國內對空間用油

脂混合潤滑軸承已進行了初步研究，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選出不同的填脂量方案，并進行了性能對比試驗，根據試驗確定最佳填脂量，并重點分析填脂量對于軸承組件摩擦力矩的影響。

二、軸承參數

1.掃描儀結構及技術參數

某掃描儀是某型號衛星對地探測掃描的關鍵執行機構，主要依靠電機驅動軸承組件帶動掃描儀前端的光學鏡頭勻速旋轉。掃描儀在目標探尋定位階段需要反復啟停，目標定位后勻速旋轉實現掃描觀測，這就要求軸承組件具有啟動及動態摩擦力矩小且運行平穩的特性。同時，由于結構特性，軸承組件與光學鏡頭之間未能夠完全密封，為了確保鏡頭不受污染，主機要求軸承組件的油氣逸出量不能超過160mg。其結構如圖1所示。