航天轴承摩擦力矩的试验分析
滚动轴承摩擦力矩测量技术
滚动轴承摩擦力矩测量技术（轴承研讨会资料）洛阳轴研科技股份有限公司仪器开发部2003年3月21日目 录一、轴承摩擦力矩测量的目的意义二、轴承摩擦力矩的特性三、轴承摩擦力矩的种类及其定义四、轴承摩擦力矩的组成部分五、轴承摩擦力矩的影响因素六、轴承摩擦力矩的计算方法七、轴承摩擦力矩的测量原理和测量方法八、国内外轴承摩擦力矩测量仪简介九、轴承摩擦力矩测量技术的发展趋势一、轴承摩擦力矩测量的目的意义：滚动轴承在旋转过程中，由于其外圈、内圈、保持架、钢球、密封圈五大件之间互相接触，故存在着摩擦阻力。
轴承摩擦阻力的性能一般按两种方法进行评定，一种是灵活性检查：采用徒手检查的方法，检查轴承在旋转时的阻滞现象，以定性的粗略判断其轴承摩擦阻力大小。
另一种是以摩擦力矩来衡量，这也是一种科学的客观的测量方法。
轴承摩擦阻力影响轴承寿命，影响主机制导系统的可靠性和精确性的重要因素。
尤其对于高科技使用的轴承，如：陀螺仪轴承、卫星消旋天线轴承、运载大箭轴承、飞行平台轴承等等，均需要更加严格的摩擦力矩测量。
总之目前世界各国对于精密轴承质量的重点要求，已经由尺寸精度、几何精度、成品的旋转精度等方面转向了轴承的动态性能方面-----摩擦力矩和振动的测量，这也是使用单位最关心的两个重要技术性能指标。
因此，轴承摩擦力矩测量技术的研究目的就是研究如何合理评定，准确测量轴承的摩擦性能，为改进轴承设计参数、改进加工工艺和分析轴承摩擦力矩的影响因素，提供一个可靠的手段。
从而提高轴承质量，提高主机精度，满足使用单位对轴承摩擦性能的技术要求，这对尖端科学技术的发展和国防建设都有着重要意义。
二、轴承摩擦力矩的特性：为了阐明摩擦力矩测量技术首先对轴承摩擦力矩的特性（图1）进行分析。
图1 轴承摩擦力矩特性曲线M max---最大摩擦力矩M mcp---平均摩擦力矩1．摩擦力矩是轴承内外圈角变位的函数M = f (H)，从式中可以看出轴承在旋转过程中每个位置都具有一个摩擦力矩值，即被测量轴承摩擦力矩是个随机变量。
YRT转台轴承摩擦力矩特性研究
YRT转台轴承摩擦力矩特性研究YRT转台轴承摩擦力矩特性研究摘要：YRT转台轴承是一种广泛应用于机械装备领域的高精度特种轴承。
摩擦力矩是YRT转台轴承运转中不可避免的能量损耗来源，对其摩擦力矩特性进行研究，对提高其工作效率具有重要意义。
本文通过理论分析和实验测试，探究了YRT转台轴承摩擦力矩的来源与影响因素，并提出了一些降低摩擦力矩的策略。
1. 引言YRT转台轴承作为一种高精度特种轴承，广泛应用于航空、航天、机床等领域。
摩擦力矩是YRT转台轴承运转中不可避免的能量损耗来源，影响其工作效率和精度。
因此，研究YRT转台轴承摩擦力矩特性，对优化其设计和提高其工作效率具有重要意义。
2. YRT转台轴承摩擦力矩来源YRT转台轴承的摩擦力矩主要来自两个方面，一是滚动摩擦力矩，即滚子与滚道之间的摩擦阻力；二是润滑摩擦力矩，即由于外界润滑条件不理想引起的摩擦力矩。
在实际应用中，同时存在这两部分摩擦力矩，需要综合考虑降低其对轴承运转的影响。
3. 影响YRT转台轴承摩擦力矩的因素YRT转台轴承的摩擦力矩受多个因素影响，包括轴承负荷、滚动元件尺寸和形状、润滑方式等。
其中，轴承负荷越大，摩擦力矩也相应增加；滚动元件的尺寸和形状会影响滚动时的接触情况，进而影响摩擦力矩大小；润滑方式的不同也会导致摩擦力矩的差异。
因此，在设计和使用过程中需考虑这些因素，以降低摩擦力矩的大小。
4. 降低YRT转台轴承摩擦力矩的策略（1）优化轴承结构：通过改善滚子和滚道的形状、减小接触角等，可以降低滚动摩擦力矩。
（2）优化润滑方式：在润滑方式上使用高效润滑剂，如低粘度润滑油、液态润滑剂等，可以降低润滑摩擦力矩。
（3）优化润滑状态：保证轴承润滑状态良好，及时更换润滑剂、清洁润滑系统等，可以减小由于润滑条件不理想引起的摩擦力矩。
（4）降低轴承负荷：通过结构优化、增加支承点等措施，减小轴承负荷，从而减小摩擦力矩。
（5）提高轴承制造质量：严格控制制造工艺，提高零件精度，可以减小轴承摩擦力矩。
轴承摩擦力矩的试验检测与误差分析
在力矩平 均值 Ｍ 的 ２ ～ ％以下。动态力矩 ％ ３ 是 指轴承旋 转时 ， 随时间呈 明显性 有规 律或 力矩
无规 律的变化 。它又 可分 为（） 动力 矩 （ 承 １、 启 轴
简称力矩） 实际上就是轴 承旋转运动时其 内组
轴 承技术
２ １ 第 １期 ０ ０年
・ １・ ３
轴 承摩擦 力矩的试验检测 与误 差分析
（、 １ 质量环保部 ２ 技 术 中・ ） 李 太航 王丽 霞 、
摘 要： 文章就轴承摩擦力矩的分类和试验方法、 检测原理 以及误差分类 、 产生原 因及控制方 法等方面进行分析、 概述 ， 以期提高公司在轴承摩擦力矩 的试验 、 检测与误差分析方面的综合技术
值仅 在 １ ０～Ｎ ・ 以下 ， 大型 风 电 、 盘 类轴 ｍ 而 转 承 的力矩 值可 达 ｌ ・ 以上 。 ＯＮ ｍ 力矩值 的变化特点 各不相 同 ， 按力矩 （ 随 Ｍ） 时间 （） 化 的特点 来 分 ， ｔ变 力矩 分 为静 态力 矩 和
动态力矩两 大 类 。静 态 力 矩是 指 轴承 旋转 时力
（ 矩瞬时值有 幅度 不 大 的微 脉 动变 化 ， 力 而力 矩
变） 的变化 ， 通过力矩传感器中的信号变换机构 ， 将其按一定 比例转换成相应 的信号传输给力矩
测量仪器从而来显示力矩示值 的。它具有体积 较小 、 检测精度 较 高 等优 点 ， 仅 可 以测 量静 态 不
力矩 ， 也可 以测 量动态 力 矩 ， 可通 过 测 量 系统 并 与计算 机连 接实现 自动测 量 、 数据 图形 自动处理
平均值是常数 ， 力矩平均值用
表示 ， 力矩最
轴系摩擦力矩测试系统的设计与实现
（ ３ ） 自旋 滑 动 引 起 的 摩 擦 力 矩 。 在 轴 承 转 动 过 程
测试 系统
法， 通过 机 械 结 构及 软硬 件 的 设 计 ， 完 成 了一 套 轴 系摩擦 力 矩 测 试 系统 ， 经 用 于 某型 号 轴 系的 检 验 ， 可 满足 测 试 要 求 。 关键词 ： 轴 承摩 擦 力 矩 平衡 力 矩 法
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｈ１ ３ ３ ． ３
力 矩 的实际 测量值估 算 整个轴 系组 件总 的摩擦 力矩 Ｉ ６ ］ 。
本 文 从轴 承 摩擦 力 矩 的产生 机 理 、 影 响 因素 着手 ， 研 究 轴 系 的 摩 擦 力 矩 测 量 方 式 ． 提 出 一 种 基 于 伺 服 电
中 ， 球 与 沟 道 接 触 处 产 生 的 自旋 滑 动 引 起 的 滑 动 摩 擦
力矩。
（ ４）保 持 架 与 球 接 触 产 生 的 摩 擦 力 矩 。 由 保 持 架
与滚珠 接 触处 产 生 的滑动摩 擦力 矩 。
（ ５ ）保 持 架 与 引 导 面 接 触 产 生 的 摩 擦 力 矩 。 由 保
文献标识码： Ａ
文章编ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ： １ ０ ０ ０ — ４ ９ ９ ８ （ ２ ０ １ ４ １ ０ ２ — ０ ０ ５ ９ — ０ ３
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｏ ｆ ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｆ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ．ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ａ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ
轴承摩擦力矩特性试验台的研制
加
艺进行了研究 ， 将最初 的轴承室与主轴 一体 的结
一一 蹴 一
构改为分体结构 ， 制定 了特殊 的制造工艺 。同时
主轴采用一对精 密机械 主轴轴 承作为支承 ， 并对
轴承进行精确 的定位 预紧。通过 以上措施 ， 保证
表二速一一 示二感二 － 器一～ 显二传工 麟 － ］～ 蒯
测轴承温度， 把温度信号传递 到 ＰＤ温度控制仪 Ｉ 中， 通过将测量的轴承室温度与温度控制仪初始设
２ 试验 台的技 术方案
试验台包括轴承工况模拟和运转状态监测两
定的温度相比较来决定加热圈的通断时间， 从而实
现温度控制。
部分 ， 试验系统框图见图 １ 。
２ １ 工况模拟部分 ． 工况模拟部分 由动力系统 、 控温系统 、 轴承试
到预期性能， 对轴承力矩性能进行模拟试验考核
是至关重要的， 也是最可靠、 最有效的办法。本例 研制的轴承摩擦力矩特性试验 台可对被测试轴承 的摩擦力矩、 实际转速、 向载荷以及轴承工作温 轴
度进行监测。
加载 ， 加载过程中冲击小， 结构简单 ， 性能可靠。
（） ４ 轴承试验头为测试系统 的核心部分， 被测
摘要： 为测试工作在高温、 低温及高速等苛刻条件下滚动轴承的摩擦力矩／ 速度特性， 研制了轴承摩擦力矩特性
试验台。介绍了试验台的技术方案， 并模拟轴承的载荷、 转速、 温度、 润滑等工况条件 ， 测试了轴承的摩擦力矩 特性。 为轴承的摩擦力矩特性分析提供准确的试验数据。 关键词 ： 滚动轴承； 航天轴承； 摩擦力矩； 试验台； 试验
（） ２ 转速参数测试采用霍尔传感器测量主轴
转速 ， 通过数字显示仪来显示转速。 （） ３ 摩擦力矩参数测试采用平衡力法测量原
C7046112轴承摩擦力矩的研究
C7046112轴承摩擦力矩的研究摘要：C7046112轴承是一种广泛应用于机械领域的轴承，承载能力强，使用寿命长。
本文通过理论分析和实验研究，对其摩擦力矩进行了深入探讨。
关键词：C7046112轴承；摩擦力矩；理论分析；实验研究；探讨一、引言C7046112轴承是一种广泛应用于机械领域的轴承，其承载能力强，使用寿命长，因此在各个领域均有广泛的应用。
其中，摩擦力矩是C7046112轴承的一个重要参数，影响轴承的使用性能。
因此，本文着重研究了C7046112轴承的摩擦力矩，旨在提高其使用性能。
二、摩擦力矩的理论分析1、摩擦力矩的定义摩擦力矩是指轴承在滚动运动时产生的阻力矩。
它与轴承材料、表面质量、润滑条件、转速等因素有关。
2、摩擦力矩的计算摩擦力矩的计算公式如下：Mf=Ff*d其中，Mf为摩擦力矩，Ff为轴承承受的摩擦力，d为轴承的直径。
3、影响摩擦力矩的因素（1）润滑条件润滑良好可以减小摩擦力矩。
（2）轴承材料轴承材料硬度越大，表面质量越好，摩擦力矩越小。
（3）转速转速越大，摩擦力矩越大。
三、摩擦力矩的实验研究1、实验设计为了验证理论分析的正确性，本文进行了实验研究，实验中选用了不同润滑条件、不同转速和不同材料的轴承，测定其摩擦力矩。
2、实验结果及分析（1）润滑条件对摩擦力矩的影响在同一转速和材料的条件下，采用不同润滑条件的轴承，其摩擦力矩大小分别为：①干摩擦：Mf=3.21N·m；②低温液体润滑：Mf=1.68N·m；③高温液体润滑：Mf=0.92N·m。
由此可见，润滑条件对摩擦力矩大小有着显著的影响。
（2）转速对摩擦力矩的影响在同一材料和润滑条件的条件下，采用不同转速的轴承，其摩擦力矩大小分别为：①转速1000转/min：Mf=2.33N·m；②转速3000转/min：Mf=3.22N·m；③转速5000转/min：Mf=4.05N·m。
滚动轴承点接触弹流油膜厚度及摩擦力矩的分析计算
Abstract: The p ractical calculation of EHL in ellip tical contact zone is relatively comp lex. The detailed calculation of oil film thickness in EHL ellip tical contact zone and an examp le are given. A t the same time, relations between oil film thickness in EHL ellip tical contact zone and bearing friction torque are discussed. A new bearing emp irical friction torque exp ression is built. Key words: rolling bearing; ellip tical contact zone; EHL; oil film thickness; friction torque
参考文献 :
[ 1 ] 吉继贤. 滚动轴承的弹性流体动压润滑设计 [ J ]. 河 南机电高等专科学校校报 , 2004, 12 (1) : 41 - 42.
[ 2 ] 温诗铸 ,黄 平. 摩擦学原理 [M ]. 2 版. 北京 : 清华 大学出版社 , 2002: 77 - 78.
[ 3 ] 成大先. 机械设计手册 [M ]. 4版. 北京 :化学工业出 版社 , 2001: 206.
[ 4 ] Harris T A. Rolling Bearing Analysis[M ]. New York: John W iley and Sons, 1984: 378 - 383. (编辑 :张 旭 )
航天轴承在较高温度下摩擦力矩特性的试验研究
2008年3月第33卷第3期润滑与密封LUBR I CATI O N ENGI N EER I N GMar 12008Vol 133No 133基金项目:国家“十五”重大科技攻关项目(MKPT 22004251Z D )1收稿日期:2007-09-11作者简介:徐志栋,男,硕士研究生1E 2mail:yasea3@1631co m 1航天轴承在较高温度下摩擦力矩特性的试验研究3徐志栋1 杨伯原1 李建华2 任海东1(1.河南科技大学机电工程学院 河南洛阳471003;2.洛阳轴承研究所 河南洛阳471039)摘要:摩擦力矩的大小和波动性是影响航天轴承性能和精度的主要因素。
为了改进设计以提高轴承的性能,用改进后的轴承摩擦力矩特性试验台对某型号动量轮轴承在较高温度时的摩擦力矩特性进行试验研究,探讨了轴向载荷、温度和保持架类型对轴承摩擦力矩特性的影响。
结果表明,圆兜孔保持架轴承的摩擦力矩基本上与轴向载荷成正比,而在较高温度条件下,摩擦力矩波动小,曲线有规律变化。
当轴向载荷增大,温度升高时,方兜孔保持架轴承的摩擦力矩波动较大。
关键词:航天轴承;圆兜孔保持架;高温;摩擦力矩特性中图分类号:T H11711 文献标识码:A 文章编号:0254-0150(2008)3-066-3Experi m ent a l Research on Fri cti on Torque Characteristi csof Aerospace Beari n gs i n Rel a ti ve H i gh Te m pera tureXu Zhidong 1 Yang Boyuan 1 L i J ianhua 2 Ren Haidong1(1.Electr omechanical Engineering College,Henan University of Science and Technol ogy,Luoyang Henan 471003,China;2.Luoyang Bearing Research I nstitute,Luoyang Henan 471039,China )Abstract:The value of fricti on torque and its fluctuation p r operty are main factors which influence the perfor mance andp recision of aer os pace bearings .I n order to increase designing level and i mp r ove bearing perfor mance,the friction torque characteristics of a certain rection wheel bearing in relative high temperature were studied by using an i mp r oved test rig for friction t orque characteristics of bearings .The influence of the axial load,the temperature and the ty pe of bearing cage on friction t orque characteristics of bearings was discussed .The results show that the round hole cage bearings has good s peed 2friction t orque characteristics,its friction torque is p roportional with the axial load,which has s mall fluctuati on in reletive high temperature .W hen the axial load increases and the temperature rises,the fricti on torque of square hole cage bearings is mutable .Keywords:aer ospace bearing;round hole cage;high temperature;friction t orque characteristics 航天器姿态控制部件如动量轮需要在零到几千转的范围内运转,而很多时候这个部件是由角接触轴承来支撑的。
航天轴承摩擦力矩的最大熵概率分布与bootstrap推断
0 引言 航天轴承是确保航天器正常运行的重要部件 , 其运转灵活性直接影响到系统信号传递的准确性以 及系统工作的稳定性与可靠性
[1 , 2]
大批量的数据样本 。但实际工程问题常常难以得到 大批量的数据样本 , 特别是一些新型航天轴承 , 品种 很多但每个品种每次 只有十几套或几 套的极小批 量 ,能用于试验研究的更少 , 也几乎没有该种轴承摩 擦性能的概率分布先验信息 , 只能通过极少的样 本试验来推断总体的摩擦性能 , 并将推断结果作为 后续研究的先验知识 [9 ] 。这就要用到最大熵原理。 最大熵原理认为 , 在只掌握部分信息的情况下要对 系统状态进行推断 , 应该取符合约束条件且熵值为 最大的状态作为一种合理状态 , 这是唯一不偏不倚 的选择 , 而且熵 最大的概率 分布出现的 概率最 大。对于航天轴承摩擦力矩这种只有少量测量数据 样本的情况 ,没有充足理由选择其他解析函数形式 , 应该用最大熵原理确定概率分布函数的形式及其特 征参数。 最大熵原理以信息熵为基础 , 信息熵被定义为
(1. 上海大学 轴承研究室 , 上海 200072 ; 2. 河南科技大学 机电工程学院 , 洛阳 471003 ; 3. 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院 , 北京 100083 ; 4. 洛阳轴承研究所 , 洛阳 471039)
摘 要 : 滚动轴承摩擦力矩具有不确定的波动和 趋势变化 ,属 于概率分 布与趋 势规律 都未知的 乏信息 系统 。 这是一个重要问题 ,它阻碍了对轴承摩擦力矩的小样本分析与总体把握 。为了解决这个 问题 , 根据最大熵 原理 ,从 小样本入手建立航天轴承摩擦力矩的概率密度函数 。以此为基础 , 在讨 论了 摩擦 力矩的时 域特征与概 率分布特征 后 , 用 bootstrap 对摩擦力矩总体的分布参数进行统计推断 。试验研究 表明 ,推 断结果和试 验结果之 间的误差 很小 , 满足工程要求 。因此 , 用小样本可以描述航天轴承摩擦力矩总体的统计特征 。 关键词 : 航天轴承 ; 摩擦力矩 ; 概率分布 ; 参数预报 ; 最大熵 ; 自助法 ; 小样本 中图分类号 : TH131. 33 文献标识码 :A 文章编号 :100021328 ( 2007) 0521395206
轴承径向载荷与摩擦力矩的实验研究
时间进度安排：
2015.12-2016.01：调研实习，查阅中外相关的文献、论文，整合资料，提出问题，归 纳课题思路，完成选题报告。 2016.01-2016.03：理论分析，搭建实验装置，确定具体实验方案，调试实验台并进行 实验。 2016.03-2016.04：对实验结果进行归纳、分析和总结，得出最终评价结果。 2016.04-2016.06：撰写学位论文，请指导老师指导，并进行多次修改，确定终稿，完 成论文，参加毕业论文（设计）答辩。
本科生毕业设计 (论文 )
轴承径向载荷与摩擦力矩的实验研究
学
院
机电与信息工程学院 机械工程及自动化 2012-3 班 1210430321 杨云骐 林福严
专 业班级 学 姓 号 名
指 导教师
2016 年 6 月
中国矿业大学（北京） 本 科 生 毕 业 设 计 （ 论 文 ）
中文题目： 英文题目：
轴承径向载荷与摩擦力矩的实验研究 Experimental research on bearing radial load and friction torque
作者签名：
日期：
关于使用授权的说明
本人完全了解中国矿业大学（北京）有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅或借阅；学校可以公布论文的全部或 部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
作者签名：
导师签名：பைடு நூலகம்
日期：
中国矿业大学（北京）本科生毕业设计（论文）任务书
关键词： 摩擦力矩；轴承游隙；径向载荷；LabVIEW
ABSTRACT
Bearing friction torque is a kind of friction factor which is the main index to evaluate the flexibility and life of the bearing. However in practical situations, mechanical system of standard bearings because of the influence of working load, assembly, lubrication condition and environment parameters of various factors, the friction torque will change, which affects the running state of the bearing, and then change the stability and reliability o f the mechanical system. In many factors that affect the bearing friction, the assembly problem plays an important role. If there is a gap between the bearing outer ring and the bearing seat hole, it is easy to occur the dislocation and creep in the process of operation, which leads to the damage of the bearing. Therefore, the general selection of interference fit, at this time due to the reasons for the pressure, the bearing will be deformed, resulting in the actual size of the bearing has changed, the friction torque will be changed. In this article, theoretical analysis and experimental research methods are used to study the relationship between the force deformation and the friction torque of bearings in the case of interference fit. In the bearing radial clearance and friction torque measurement method, according to national standards of measurement of bearing design a simple structure and high measurement precision instrument. Were bearing experimental measurements, and the use of LabVIEW software, the experimental data were collected and analyzed, get the relationship between the bearing radial clearance and friction moment, provide valuable reference for the design and assembly of the bearing assembly.
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马小梅等 :航天轴承摩擦力矩的试验分析
时 ,由于滚动体除自转外还要随保持架公转 ,其温 升很快 ,造成滚动体产生较大的热膨胀 ,使轴承游 隙进一步减小 ,轴承的摩擦力矩迅速增大 。如果 所选轴承的游隙过大 ,轴承在转动时易发生轴向 或径向窜动 ,使轴承内部的载荷分布改变 ,引起轴 承摩擦力矩的波动性增大 ,同时还会引起轴承的 噪声和振动增大 ,最终造成陀螺稳定平台的指示 精度降低[1] 。D60023M02 轴承也多用于精密仪表 仪器中 ,在满足其耐振动 、耐冲击工况条件下 ,可 适当地增大轴承的轴向游隙 ,达到降低摩擦力矩 的要求 。
Test Analysis on Friction Moment of Space Bearings
MA Xiao - mei2 ,DENG Si - er1 ,2 ,LIANG Bo3 ,ZHANG Zhi - hua1 ,ZHANG Hui1
(1. Henan University of Science and Technology ,Louyang 471003 ,China ;2. Dalian University of Technology ,Dalian 116023 ,China ; 3. Luoyang Bearing Research Institute ,Luoyang 471039 ,China)
2 轴承载荷对摩擦力矩的影响
用 ZYS - C201 轴承摩擦力矩测量仪对 B7005 型的 3 套轴承进行动态摩擦力矩加载测试 。试验 条件 : 润滑油为特 5 仪表油 ,动态力矩测试转速 10 r/ min ,轴向载荷由 40 N 起每次加载 10 N ,逐渐 加载到 140 N 。
表 2 轴向载荷与摩擦力矩关系试验测试值
0. 006 31 0. 006 24
0. 005 86 0. 006 06
从表 1 数据可以看出 ,轴承的摩擦力矩随游 隙值的增大而有所降低 。但如果选择轴承的游隙 过小 ,轴承的原始接触角也较小 ,在施加轴向载荷 测试启动摩擦力矩和低速动态摩擦力矩时 ,滚动 体与沟道接触表面的接触载荷较大 ,从而使轴承 摩擦力矩及其波动较大 ,特别是容易造成保持架 卡球 ,产生摩擦力矩大点 、死点 。轴承高速旋转
(1. 河南科技大学 机电工程学院 ,河南 洛阳 471003 ;2. 大连理工大学 机电学院 ,辽宁 大连 116023 ; 3. 洛阳轴承研究所 ,河南 洛阳 471039)
摘要 :摩擦力矩的大小和波动性是影响航天轴承性能和精度的主要因素 。通过对航天轴承摩擦力矩的主要影 响因素进行理论分析和试验研究 ,提出了降低轴承摩擦力矩的一些有效措施 。 关键词 :航天轴承 ;摩擦力矩 ;试验 ;分析 中图分类号 :TH133. 33 ;TH117 文献标识码 :B 文章编号 :1000 - 3762 (2005) 10 - 0022 - 03
90
2. 30
2. 15
2. 25
2. 06
100
2. 51
2. 38
2. 40
2. 30
110
2. 71
2. 58
2. 65
2. 51
120
2. 92
2. 70
2. 78
2. 67
130
3. 11
2. 88
2. 96
2. 82
140
3. 32
3. 02
3. 10
2. 98
从表 2 结果可知 ,轴承载荷的大小直接影响 着轴承摩擦力矩的大小[2 - 5] ,随着轴承轴向载荷 的增大 ,摩擦力矩增大 。陀螺框架灵敏轴承一般 采用深沟球轴承或角接触球轴承 ,轴承承受的载 荷通过滚动体由一个套圈传递到另一个套圈 ,各 个滚动体承受载荷的大小取决于轴承内部的几何 尺寸以及作用在轴承上的载荷类型 。在载荷作用 下 ,滚动体和沟道的接触表面会产生接触变形 ,轴 承载荷越大 ,弹性滞后损失引起的摩擦力矩越大 ; 保持架与滚动体的接触载荷及其引起的摩擦力矩 越大 。
- 94 #
- 23 #
ZYS - 614 - 18 #
4 - 123 仪表油 Cg1 # 润滑脂
0. 490 1. 764
0. 510 1. 764
0. 294 1. 548
0. 245 1. 568
特 221 # 润滑脂 1. 960
2. 117
1. 764
1. 784
从试验可知 ,润滑剂对摩擦力矩影响较为明 显 ,对框架灵敏轴承来说 ,轴承的工作转速一般不 是很高 ,润滑难以实现弹性流体润滑 ,主要属于边 界润滑 ,由于实际的接触表面粗糙不平 ,在外力作 用下 ,接触微凸体承受压力相对很大 ,滚动体在沟 道里运动时 ,接触部位温度升高 ,起润滑作用的部 分边界膜破裂 ,使轴承沟道与滚动体直接接触 ,如 果与滚动体接触的内外沟道粗糙度过大 ,将严重 影响油膜的形成和保持 ,从而加速运转磨损 ,导致 力矩急剧增大 。润滑剂既起减少摩擦的作用 ,又 起阻碍轴承运转的作用 ,滚动体要克服由轴承内 部润滑剂产生的粘性摩擦力[6、10] ,而粘性摩擦力
1 轴承游隙对摩擦力矩的影响
采 用 YZC - Ⅱ型 摩 擦 力 矩 测 试 仪 对
收稿日期 :2005 - 06 - 13 基金项目 :国家“十五”科技攻关项目 (MKPT - 01 - 034ZD) 作者简介 :马小梅 (1980 - ) ,女 ,河南洛阳人 ,硕士研究生 。
D60023M02 型轴承在 3 种不同径向游隙值下 (正 常值 、1. 5 倍正常值 、2 倍正常值 ,每种 10 套轴承) 进行了轴承启动和动态摩擦力矩测试 (每套轴承 正 、反转各测 10 点) 。试验条件 :轴向载荷为 1 N , 润滑油为特 4 仪表油 ,测量环境温度为 20 ℃,动 态测试转速为 10 r/ min 。测量结果见表 1 。
对高速旋转的 4 个轴承进行试验[11] ,试验条 件 :试验轴承的球直径为 12. 7 mm ,转速为 5 000 r/ min ,载荷为 62 N ,润滑油为 MTL - 23699 C。
表 5 表面改性轴承与未处理轴承的对比试验
表面处理方法 未处理
表面改性膜 截止到卡死
厚度/ nm
时间/ s
表 1 D60023M02 启动摩擦力矩测试结果
径向游隙值
正常值 1. 5 倍正常值 2 倍正常值
启动摩擦力矩 正转 0. 015 74 平均值/ N·mm 反转 0. 015 37
0. 015 06 0. 014 72
0. 013 67 0. 013 45
动态摩擦力矩 正转 0. 006 64 平均值/ N·mm 反转 0. 006 69
11. 588 89 10. 457 78
11. 768 11. 381
正转 19. 349 3号
反转 18. 828
12. 460 11. 986
11. 936 11. 481
12. 721 12. 176
表 4 润滑剂对轴承启动摩擦力矩的影响 N·mm
润滑剂
C46706 - 71 #
C46706 ZYS - 614
ISSN 1000 - 3762 CN41 - 1148/ TH
轴承 Bearing
2005 年第 10 期 2005 ,No. 10
22
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24
! 试验与分析 #
航天轴承摩擦力矩的试验分析
马小梅1 ,邓四二1、2 ,梁 波3 ,张志华1 ,张 慧1
轴向载荷/ N
轴承摩擦力矩/ N·mm 理论计算值 第 1 套 第 2 套
第3套
40
1. 58
1. 27
1. 30
1. 16
50
1. 72
1. 36
1. 38
1. 28
60
1. 83
1. 46
1. 50
1. 37
70
1. 95
1. 65
1. 76
1. 50
80
2. 12
1. 84
1. 92
1. 78
4 轴承表面改性对摩擦力矩的影响
近年来 ,表面改性技术越来越多地应用于航 天精密轴承 ,以降低轴承摩擦力矩 ,提高轴承寿命 和可靠性 。表面改性技术分为表面软改性技术和 表面硬改性技术 ,主要是采用化学 、物理等方法使 基体表面的组织 、成分 、形貌和性能发生变化 ,以 达到改善表面性能的目的 。
Abstract :The friction torque and its wavy property are the main factors influencing the properties and accuracy of space bearings. The theory analysis and test study are done for the main influencing factors of the friction torque of the bearings ,and the some effective methods are put forwards to reduce the friction torque of the bearings. Key words : space bearing ;friction torque ;testing ;analysis
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的大小又取决于散布在轴承空腔内润滑剂的粘度 和油量 。摩擦力矩受润滑剂粘度的影响 ,如表 4 可知 ,脂的粘性阻力比油的粘性阻力大 ,且随着润 滑脂 (油) 粘度的增大启动摩擦力矩也会增大 。摩 擦力矩受润滑剂量的影响亦较大 ,如表 3 ,当润滑 剂主要起到润滑作用时 ,随着润滑剂量的增大 ,轴 承摩擦力矩呈降低趋势 ,当润滑剂过量 ,油中的粘 性摩擦力起主要作用时 ,轴承摩擦力矩增大 。这 表明 ,通过选用粘度合适的润滑剂和润滑剂量 ,可 以明显降低轴承的摩擦力矩 。