游隙對(duì)飛輪軸承單元性能的影響

張振潮，鐵曉艷，謝鵬飛，李 彥，張致遠(yuǎn)

（洛陽軸承研究所有限公司，河南洛陽 471039）

0 引言

作為航天器姿態(tài)控制的慣性執(zhí)行部件的慣性輪或角動(dòng)量輪，又稱飛輪。飛輪通過輸出精準(zhǔn)的控制力矩，消除空間的各種擾動(dòng)力矩，從而幫助航天器完成其預(yù)定的姿態(tài)控制或姿態(tài)校正[1]。而軸承則是飛輪不可或缺的零部件，飛輪軸承單元是飛輪的旋轉(zhuǎn)支承部件，具有高精度，長壽命，低摩擦等特點(diǎn)。軸承的旋轉(zhuǎn)精度、振動(dòng)噪聲及壽命可靠性對(duì)飛輪組件的性能起著決定性作用。目前，飛輪軸承的發(fā)展方向是高精度、低振動(dòng)、低噪聲和長壽命，軸承性能的好壞直接影響了飛輪的技術(shù)性能。通常情況下，飛輪軸承單元使用兩套向心球軸承，向心球軸承結(jié)構(gòu)簡單，摩擦力矩小，整個(gè)壽命期間摩擦力矩變化性小，控制精度高，對(duì)于承載較小的小型軸承單元，可使用兩套微型深溝球軸承。使用深溝球軸承的飛輪軸承單元，其游隙就成了影響產(chǎn)品性能的重要參數(shù)。莫易敏等[2]研究了軸承游隙對(duì)變速器傳動(dòng)效率的影響，卓耀彬等[3]研究了游隙對(duì)調(diào)心球軸承力學(xué)性能的影響。但是，國內(nèi)文獻(xiàn)關(guān)于游隙對(duì)飛輪軸承單元性能方面的研究卻不多。鑒于此，分析游隙對(duì)飛輪軸承單元的接觸載荷、接觸應(yīng)力、剛度、摩擦力矩、滑行時(shí)間等方面的影響尤為關(guān)鍵。所以，本文通過游隙對(duì)飛輪軸承單元性能的理論分析和試驗(yàn)研究，探索了游隙對(duì)飛輪軸承單元性能的影響規(guī)律。

1 游隙對(duì)軸承性能影響的理論分析

徑向游隙是向心球軸承的一個(gè)重要性能參數(shù)，游隙與軸承溝曲率半徑，初始接觸角等密切相關(guān)，所以，游隙對(duì)軸承的內(nèi)部載荷分布、運(yùn)動(dòng)關(guān)系等有較大影響。……