GB/T 28878.2-2016 空间科学实验转动部件规范 第2部分：润滑设计要求

　　ICS 49. 035 V 22

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 28878.2—2016

　　空间科学实验转动部件规范

　　第 2 部分 :润滑设计要求

　　Specification oftherotating componentin spacescienceexperiments—

　　Part2:Requirementsoflubrication design

　　2016-08-29发布 2016-11-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 28878.2—2016

　　前 言

　　GB/T 28878《空间科学实验转动部件规范》分为以下 10个部分 :

　　— 第 1部分 :设计总则 ;

　　— 第 2部分 :润滑设计要求 ;

　　— 第 3部分 :滚动轴承验收 ;

　　— 第 4部分 :润滑油验收 ;

　　— 第 5部分 : 电机验收 ;

　　— 第 6部分 :性能测试 ;

　　— 第 7部分 :可靠性试验 ;

　　— 第 8部分 :装配 ;

　　— 第 9部分 :交付 ;

　　— 第 10部分 :储存复验 。

　　本部分为 GB/T 28878的第 2部分 。

　　本部分按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本部分由全国空间科学及其应用标准化技术委员会(SAC/TC312)归 口 。

　　本部分起草单位 : 中国科学院上海技术物理研究所 、中国科学院兰州化学物理研究所 。本部分主要起草人 :贾建军 、姜紫庆 、翁立军 、崔维鑫 、刘晓华 、王晨飞 、谢燮 。

　　空间科学实验转动部件规范

　　第 2 部分 :润滑设计要求

　　1 范围

　　GB/T 28878的本部分规定了空间科学实验装置转动部件的滚动轴承润滑设计及验证的要求 。

　　本部分适用于空间科学实验装置转动部件滚动轴承的润滑设计 。其他有效载荷和空间飞行器平台转动部件的润滑设计可参照使用 。

　　注 : 本部分中在不发生歧义的情况下 ,空间科学实验装置转动部件简称转动部件 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 28878. 1—2012 空间科学实验转动部件规范 第 1部分 :设计总则

　　GB/T 28878. 7—2016 空间科学实验转动部件规范 第 7部分 :可靠性试验

　　GJB 2375 空间精密轴承润滑油规范

　　GJB 3032 溅射二硫化钼基自润滑固体薄膜规范

　　3 术语和定义

　　GB/T 28878. 1 界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　润滑 lubrication

　　改善设备摩擦副摩擦状态的技术措施 。

　　注 : 润滑可降低摩擦阻力 、减缓磨损和能源消耗 、保证设备正常工作 、延长设备使用寿命 。

　　3.2

　　弹性流体动力润滑 elasto-hydrodynamic lubrication;EHL

　　弹流润滑

　　摩擦界面为点 、线接触 ,在一定载荷 、速度和温度条件下 ,受变黏性流体动压作用和接触面弹性变形效应双重影响下的润滑状态 。

　　注 : 20世纪 40年代末 ,科学家们将 18世纪 80年代的经典 Reynolds流体润滑理论和 Herts弹性接触理论结合起来研究 ,获得了弹性流体动力润滑的近似解 ,奠定了弹流润滑的理论基础 。20世纪 60年代 以 来 通 过 计 算 机 和 数值分析得出等温弹流润滑的计算结果 ,提出适合工 程 设 计 应 用 的 油 膜 厚 度 计 算 公 式 。 弹 流 润 滑 理 论 与 应 用 成为近代摩擦学主要研究领域之一 ,还正在继续发展和完善中 。

　　3.3

　　润滑油膜 lubrication film

　　润滑油在摩擦副间形成的一定厚度的油层 。

　　注 : 转动时润滑油被粘在轴承上 ,在滚珠与轴承沟道接触处产生油楔 , 随着轴承转动形成了润滑油膜 。润滑油膜厚

　　GB/T 28878.2—2016

　　度受温度 、运转速度 、载荷以及润滑油的黏度等因素影响 。

　　4 设计总则

　　4. 1 一般要求

　　润滑设计应遵循以下原则 :

　　a) 满足转动部件的功能性能要求 ;

　　b) 降低转动部件运转时的摩擦阻力矩 ;

　　c) 符合转动部件的寿命要求 ;

　　d) 适应转动部件所处的环境要求 。

　　环境约束见 GB/T 28878. 1—2012的 4. 1。

　　轴承的选用与装配对润滑性能有较大影响 ,其使用要求参见 A. 1。

　　4.2 润滑类型与选用原则

　　4.2. 1 润滑类型

　　润滑类型包括油润滑(含脂润滑) 、固体润滑和混合润滑 。其中脂润滑是油润滑的一类 ,混合润滑中既有固体润滑 ,又有油润滑(含脂润滑) 。

　　三种润滑方式的特点参见 A. 2。

　　4.2.2 选用原则

　　选择润滑方式应综合考虑转动部件类型 、使用工况和润滑剂性能等影响因素 ,见表 1。

　　表 1 润滑方式选择约束条件

　　低速转动 、摆动 、间歇转动宜采用脂润滑或固体润滑 ; 在温度环境恶劣的情况下宜采用固体润滑 ;中 、高速转动长寿命运行宜采用油润滑 。

　　4.3 润滑设计流程

　　空间科学实验装置转动部件润滑设计流程见图 1。

　　图 1 润滑设计流程

　　5 设计要求

　　5. 1 油润滑设计

　　5. 1. 1 润滑油和润滑脂的选用

　　5. 1. 1. 1 空间常用润滑油有矿物油 、全氟聚醚(PFPE) 、合成碳氢油 、硅油 、硅碳烃油等 。在应用时 ,润滑油应符合 GJB 2375的要求 。 常用润滑油及其特点参见 A. 3。

　　5. 1. 1.2 润滑脂是由基础油 、增稠剂和添加剂混合而成 。润滑脂按稠化剂可以分为皂基润滑脂 、非皂基润滑脂和烃基润滑脂 。 常用润滑脂及其特点参见 A. 4。 当选择润滑脂时 ,应综合考虑润滑脂的成分与特性 、使用部位的工作条件(温度 、负荷 、转速 、接触介质) 、润滑方式和工作寿命 。

　　5. 1. 1.3 应根据润滑状态选择适当的润滑油 ,油润滑状态见 B. 1;为确保轴承处于流体润滑状态 ,最小油膜厚度应等于或大于许用油膜厚度 。

　　5. 1. 1.4 选用油润滑剂参数时 ,需要重点考虑转动部件对摩擦阻力矩的要求 ,油润滑摩擦阻力矩评估方法见 B. 2。

　　5. 1. 1.5 当选择油润滑或脂润滑方式时 ,应考虑以下因素 :

　　a) 摩擦系数 ;

　　b) 运行温度限制 ;

　　c) 爬行特性(可采取阻隔措施) ;

　　d) 黏温特性 ;

　　e) 压黏系数 ;

　　f) 降解 、聚合 、氧化 、变质 ;

　　g) 与轴承零件材料或其他润滑剂的兼容性 ;

　　h) 润滑剂挥发和损耗量 。

　　5. 1.2 供油设计

　　空间科学实验转动部件运行寿命期所需的润滑油量 ,应通过以下途径进行设计 ,予以保证 :

　　a) 加注在轴承滚道和钢球上的初始油量 。该油量应足以在轴承滚道建立起一定厚度的附着层 ,以保证在运行时建立和维持设计润滑状态 ;

　　b) 保持架通过浸油存储一定油量 。该油量会在空间科学实验转动部件在轨寿命期间逐步渗出 ,是轴承滚道损耗油量的主要补充来源 。保持架所需浸油率应综合考虑运动速度和润滑油逸出量 , 以满足工作寿命要求 ;

　　c) 设置储油器 。对储油器进行浸油存储一定油量 ,工作时析出弥补润滑油的损耗 。

　　必要时可采用主动补油装置进行在轨补油 。

　　5. 1.3 降低油耗设计

　　为防止油的过度损耗 ,宜采取以下措施 :

　　a) 选择低饱和蒸汽压的润滑油 ;

　　b) 设计气密封结构或迷宫密封结构 , 降低油的汽相损耗 ;

　　c) 必要时 ,在需要的部位涂覆低表面能涂层 , 防止油的爬移损失 。

　　5. 1.4 油润滑寿命评估

　　目前对油润滑的设计寿命评估 ,主要是基于润滑油油膜的存在寿命 。在既定的转速 、荷载 、预紧力和逸气通道的情况下 ,油膜的存在寿命主要取决于润滑油量的逃逸和补充之间的平衡 ,使其一直保持在良好的弹流润滑状态下 。转动部件油润滑的寿命评估 ,主要应对润滑油的逸出量进行复核 ,计算方法见B. 3; 更 可 靠 的 评 估 方 法 应 对 油 润 滑 转 动 部 件 进 行 1 ∶ 1 的 寿 命 试 验 , 寿 命 试 验 方 法 见GB/T 28878. 7—2016的 5. 4。

　　5.2 固体润滑设计

　　5.2. 1 材料的选用

　　固体润滑材料的分类参见 C. 1。

　　当选择固体润滑材料时 ,应考虑以下因素 :

　　a) 摩擦系数 ;

　　b) 寿命期内总转数 ;

　　c) 磨损量 ;

　　d) 转动部件的力矩波动 。

　　空间科学实验转动部件通常选用溅射二硫化钼固体润滑薄膜 ,在某些特定服役工况下也可使用软金属固体润滑薄膜 。

　　5.2.2 轴承镀膜

　　轴承镀膜应考虑以下要求 :

　　a) 根据轴承应用需求选择固体润滑薄膜类型 ;

　　b) 当选择在轴承内外滚道上溅射二硫化钼固体润滑膜时 ,膜层厚度一般不大于 1 μm ,膜厚不均匀性小于 10% 。膜层性能与储存要求应符合 GJB 3032;

　　c) 选择其他类型固体润滑薄膜时 ,应符合相应固体润滑薄膜技术条件要求 ;

　　d) 必要时在自润滑基体材料轴承保持架中掺杂相关润滑材料 ;

　　e) 固体润滑轴承应进行膜层预跑合 ,去掉膜层浮层后方可使用 。预跑合要求参见 C. 2。

　　5.2.3 固体润滑膜使用要求

　　固体润滑膜层的总寿命有限 ,装机跑合和地面测试 、试验都在消耗膜层寿命 ,在设计试验方案时应予以考虑 。

　　当选择二硫化钼膜固体润滑膜时 ,应严格控制地面环境湿度 。使用环境应符合 GJB 3032要求 。

　　选择其他类型固体润滑薄膜时 ,使用环境条件应符合合同或技术协议要求 。

　　5.2.4 固体润滑膜使用寿命估算

　　固体润滑膜使用寿命与薄膜材料类型直接相关 ,还与地面储存条件和储存情况有关 。原则上 , 固体润滑膜在真空中的滑动摩擦寿命见式(1) :

　　T ……………………( 1 )

　　式中 :

　　T — 寿命 ,单位为分钟(min) ;

　　δ — 与温度 、载荷相关的系数 ;

　　τ — 二硫化钼膜层的寿命总转数 , 由膜的技术状态和质量确定 ,常数 ;

　　γ — 转动部件的转速 ,单位为转每分(r/min) 。

　　2× 15 i。在真空中能可靠运转 ,则 τ= 1×107 转 , 对于等效转速为 50 r/min的轴承 ,其膜层的寿命为

　　6 设计验证

　　设计完成后应进行设计验证 ,一般包括 :

　　a) 功能和性能验证 ;

　　b) 力学环境 、热环境试验验证 ;

　　c) 转动部件摩擦阻力矩测试 ;

　　d) 必要时应进行专项试验验证 ,如寿命试验 、动平衡试验等 ;

　　e) 其他必要的验证 。

　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　常见油润滑的使用特点与使用要求

　　A. 1 轴承的使用要求

　　轴承的使用应满足以下要求 :

　　a) 轴承在选型时应进行荷载力复核 ,荷载力计算见 B. 4;

　　b) 精密轴承使用时应施加一定的预紧力 ,提高轴承运转时的刚度与精度 ,预紧方法见 C. 3;

　　c) 一般情况下的空间应用轴承都经过预跑合或预装配 ,然后进行拆分清洗再装配 。 为了防止或减低拆装过程对轴承运动精度的影响 ,轴承的内孔与轴的装配 、轴承的外圈与轴承座的配合 ,一般采用过渡配合的方式 ,其要求应符合 GB/T 1800. 1 和 GB/T 1800. 2 的规定 。

　　A.2 润滑方式特点与适用场合

　　润滑方式特点与适用场合见表 A. 1。

　　表 A. 1 润滑方式特点与适用场合

　　A.3 常用润滑油及其特点

　　矿物油 :主要由几种天然碳氢油混合而成 ,分子量范围很广 。通过氢化 、精练提纯 ,去除极性杂质并通过添加剂改善它们的性能 。

　　硅油 :一种不同聚合度链状结构的聚有机硅氧烷 , 常用的有氯苯基硅油 、甲基硅油 、二甲基硅油等 。硅油的饱和蒸汽压 、凝固点都很低 ,具有较宽的工作温度范围 。 承载能力较低 ,在边界润滑条件下易降解生成聚合物失去润滑性能 。

　　合成碳氢油 :对烃类(包括烷烃 、烯烃 、炔烃)进一步经聚合及氢化而制成合成基础油 ,再添加其他如抗磨 、抗氧化等原 料 而 得 到 。 具 有 饱 和 蒸 汽 压 低 , 边 界 润 滑 性 能 好 的 特 点 。 目 前 常 用 的 是 聚 α-烯 烃

　　(PAO)和多烷基环戊烷(MACs)两种合成碳氢油 。

　　全氟聚醚 :是一种常温下为油的合成聚合物 ,它与烃类润滑剂的分子结构基本相似 ,但在 PFPE分子中以氟原子代替了氢原子 。倾点低 ,具有较宽的工作温度范围 、非常低的饱和蒸汽压 、承载能力高 ,化学惰性优良 。

　　硅碳烃油 : 由单分子硅 、碳和氢组成 , 以含硅量多少而分成多阶硅碳烃油 。具有硅油和碳氢油的优点 :具有非常低饱和蒸汽压 ,承载能力高 ,在较宽的温度范围内可保持合适的黏度 ,边界润滑条件下的润滑性能较好 。

　　A.4 常用润滑脂及其特点

　　A.4. 1 润滑脂成分

　　脂润滑为油润滑中的一类 ,但同时有它独特的属性 。润滑脂由基础油 、增稠剂和添加剂混合而成 。当选择润滑脂时 ,需要综合考虑润滑脂的成分与特性(如锥入度 、相似黏度) 、使用部位的工作条件(温度 、负荷 、转速 、接触介质) 、润滑方式和工作寿命等 。

　　A.4.2 基础油

　　基础油主要起润滑作用 ,是润滑脂的主要成分 ,其质量约占到 70% ~ 90% 。 润滑脂的润滑性能主要决定于基础油 。 常用基础油及其特点见 A. 3。

　　A.4.3 增稠剂

　　增稠剂将流动的基础油增稠成不流动的固体 、半固体状态 ,保持和防止基础油流失 。空间用增稠剂主要为复合锂皂基脂 、无机增稠剂膨润土和有机增稠剂聚四氟乙烯(PTFE) 。

　　a) 复合锂皂基脂具有耐高温性能 ,滴点一般大于 260 ℃ ,适合在高温下使用 。还具有良好的抗微动磨损性能 ,适用于长寿命轴承润滑 ,是一种通用 、多效 、长寿命的润滑脂 。复合锂皂基稠化剂不仅对矿物油具有良好的稠化能力 ,而且对硅油 、合成脂 、全氟聚醚和聚 α 烯烃等空间润滑基础油均具有良好的稠化能力 ,并且与添加剂有很好的相容性 ;

　　b) 无机稠化剂膨润土相变温度大于 700 ℃ ,用它稠化合成的润滑脂具有良好的耐高温性能 。膨润土润滑脂没有滴点 ,在高温下 ,其稠度比所有复合皂基脂都高 。膨润土润滑脂具有较好的胶体稳定性 、剪切稳定性和抗水解性 。在航空航天领域 ,膨润土可以作为飞机轮轴承润滑脂和密封润滑脂的稠化剂 。膨润土润滑脂的缺点主要是对添加剂的相容性较差 ,特别是对抗磨抗压剂 , 同时其中掺杂有难以除掉的很细的砂粒 ,工作时噪声较大 ,不适用于低噪声轴承的润滑 ;

　　c) 有机稠化剂聚四氟乙烯(PTFE)是 20世纪 70年代起发展而成的一种新型稠化剂 。做稠化剂时 ,一般要求其相对分子质量为 1 000~ 50 000,粒度小于 10 μm。其特点有 :PTFE稠化的润滑脂具有优良的耐高低温性能 ,其高温可到 300 ℃ ,其低温启动性和运转力矩都比复合锂皂基脂和聚脲 基 润 滑 脂 低 , 用 PTFE 稠 化 低 苯 基 含 量 的 甲 苯 基 硅 油 可 用 于 - 80 ℃超 低 温 环 境 ; PTFE稠化的润滑脂有良好的润滑性能 。PTFE本身就是固体润滑剂 ,低速下的摩擦系数为

　　0. 04~0. 06, 比石 墨 和 二 硫 化 钼 的 摩 擦 系 数 还 低 ; PTFE 稠 化 的 润 滑 脂 有 良 好 的 化 学 惰 性 , PTFE与火箭燃料和酸碱等都不反应 ,几乎与所有的溶剂和油品不起作用 。

　　A.4.4 添加剂

　　在润滑脂中往往施加添加剂以改善润滑脂的抗磨性 、抗极压性与抗氧化性等 。一般常用的添加剂有石墨 、二硫化钼(MoS2 ) 、二硫化钨(WS2 ) 。

　　附 录 B

　　(规范性附录)

　　油润滑设计的参数计算

　　B. 1 润滑状态

　　B. 1. 1 润滑状态特性

　　油润滑状态包括 :边界润滑 、混合润滑状态 、弹性流体润滑和流体动压润滑 。

　　流体动力润滑是在一定条件下 ,靠摩擦面的运动 ,用润滑油将两摩擦表面完全隔开 , 由流体动压力平衡外载荷 ,将摩擦面间的固体外摩擦变化为流体的内摩擦 。此时摩擦性质完全决定于流体的特性而与摩擦面的材料无关 。

　　近代润滑理论认为 ,边界润滑也是可行的 ,它有两个特点 :

　　a) 存在金属黏附结点 ,所以它的摩擦系数比弹流润滑要大很多 ;

　　b) 具有一定的承载能力 ,但相比弹流要小很多 。

　　B. 1.2 润滑状态参数

　　比膜厚λ是表征轴承润滑状态的一个重要参数 ,它是最小弹流(EHL) 油膜厚度和轴承合成表面粗糙度之比 ,见式(B. 1) :

　　……………………( B. 1 )

　　式中 :

　　h0 — 最小弹流油膜厚度 ,单位为米(m) ;

　　σ + σ — 轴承的合成表面粗糙度 ,单位为米(m) 。

　　说明 :

　　A— 最小油膜厚度 0. 005 μm~ 0. 1 μm , λ<1,属于边界润滑状态 ;

　　B— 最小油膜厚度 0. 01 μm~ 1 μm ,1≤λ≤3,属于混合润滑状态 ;

　　C— 最小油膜厚度 0. 01 μm~ 10 μm ,3≤λ≤10,属于部分弹性流体润滑状态 ;

　　D— 最小油膜厚度 1 μm~ 100 μm ,6≤λ≤100,属于完全弹性流体动力润滑和流体动力润滑状态 。

　　图 B. 1 轴承润滑状态和摩擦系数之间的关系

　　最小油膜厚度 h0 可以通过理论公式进行计算 ,也可通过电容法或 X射线法实际测量 。

　　理论计算式简要介绍如下 :

　　对于等温线接触 ,见式(B. 2) :

　　h0 = 6. 76α0. 53 (ηu) 0. 75E′-0. 06R0. 41w-0. 16 ……………………( B. 2 )

　　对于等温点接触 ,见式(B. 3) :

　　h0 = 3. 63U0. 68G0. 49W-0. 073 (1- e-0. 68k)Rx ……………………( B. 3 )

　　式中 :

　　α — 黏压系数 ,单位为平方米每牛(m2/N) ;

　　η — 润滑油环境黏度 ,单位为帕秒(Pa · s) ;

　　u — 卷吸速度 ,单位为米每秒(m/s) ;

　　E′— 综合弹性模量 ,单位为帕(Pa) ;

　　R — 当量曲率半径 ,单位为米(m) ;

　　w — 等温线接触时为单位长度上的载荷 ,单位为牛每米(N/m) ; 等温点接触时为接触点上的载

　　荷力 ,单位为牛(N) ; U — 速度参数 U ;

　　G — 材料参数 G= αE′ ;

　　W — 等温点接触时载荷参数 W ;

　　k — 接触面椭圆率 ,无单位 ;

　　Rx — 接触面 x 方向上曲率半径 ,单位为米(m) 。

　　油膜厚度详细计算方法与迭代方式可参考《弹性流体动力润滑》。

　　B.2 摩擦阻力矩计算

　　对于大多数空间轴承而言 ,摩擦阻力矩 M 是个重要性能指标 ,可以按式(B. 4)计算 :

　　M = f2 ·Fdm + 1. 42× 10-7f3 (υn) 2/3d ……………………( B. 4 )

　　式中 :

　　F — 轴承承受的当量荷载 ,单位为牛(N) ;

　　dm — 轴承节圆直径 ,单位为毫米(mm) ;

　　υ — 润滑油运动黏度 ,单位为平方毫米每秒(mm2/s) ;

　　n — 轴承转速 ,单位为转每分(r/min) ;

　　f2 — 载荷系数 , 无量纲 ;

　　f3 — 考虑轴承结构与润滑方式的系数 ,无量纲 ;

　　M — 摩擦力矩 ,单位为毫牛米(mN · m) 。

　　B.3 润滑油在空间的逸出量计算

　　润滑油在正常工况下它的损耗主要是通过泄露通道以油蒸汽方式散逸 。在轨期间通过迷宫逸出的润滑油总的气量 q 可通过式(B. 5)计算得到 :

　　q=C ·P ·t ……………………( B. 5 )

　　式中 :

　　q — 逸出润滑油气量 ,单位为帕升(Pa ·L) ;

　　C— 迷宫对油蒸汽的流导 ,单位为升每秒(L/s) ;

　　P— 润滑油的饱和蒸汽压 ,单位为帕(Pa) 。

　　要注意的是 ,对于有放气孔设计的迷宫结构 ,流导 C 应是放气孔和迷宫流导之和 。

　　B.4 荷载力计算

　　在轴承选型时一个重要因素是轴承的静负荷能力 ,能够承受航天器发射过程中产生的荷载 。 当然 ,也应能承受在各种力学环境中所遇到的荷载 。润滑状态与荷载力是相关的 。

　　可通过式(B. 6)计算得到轴承额定静载荷 C1 :

　　f ……………………( B. 6 )

　　式中 :

　　f1— 轴承的安全系数 ,根据式(B. 7)计算得出 ;

　　C1— 轴承额定静载荷 ,单位为千牛(kN) ;

　　F1— 轴承承受的当量静负荷 ,单位为千牛(kN) 。

　　α = f1/K1 ……………………( B. 7 )

　　式中 :

　　α — 表征轴承能够承受发射过程中力学环境的一个安全系数 ,一般取 3;

　　K1 — 过载放大系数 ,无量纲 。

　　对薄壁球轴承而言 ,径向荷载的影响是很大的 。 以 SN 71816型轴承为例 , 当径向荷载超过 50 N时 ,它的摩擦力矩将会比正常值超过一倍以上 。在设计荷载时 ,应充分考虑温度变化引起的热应力 。

　　附 录 C

　　(资料性附录)

　　固体润滑材料特点、轴承预紧与固体润滑轴承跑合

　　C. 1 常用固体润滑材料特点

　　固体润滑材料按材料结构可以分为层状结构物质 、低摩擦聚合物 、软金属和低摩擦非层状无机化合物四种类型 。典型固体润滑薄膜及其性能见表 C. 1。

　　层状结构物质主要有 MoS2、WS2、NbS2 、TaS2 、WSe2 、MoSe2 以及六方 BN 等 。

　　低摩擦聚合物主要有聚四氟乙烯(PTFE) 、聚酰亚胺(PI) 、聚酰胺(尼龙) 、超高分子量聚乙烯以及聚芳醚酮等 。

　　软金属主要有铅 、铟 、锡 、金以及银等 。

　　非层状无机化合物主要有具有低摩擦特性的金属氧化物 、氟化物以及某些含氧酸盐等 。

　　表 C. 1 典型固体润滑薄膜及其性能

　　其中二硫化钼已在空间得到成功的应用 。在真空条件下 ,二硫化钼膜有很低的摩擦系数 。一般是在零件表面采用溅射方法生成二硫化钼膜(通过改变溅射条件控制膜的微观结构 ,可生成不同摩擦性能的膜层) ,其性能与基体材料有关 ,零件的表面粗糙度也影响膜的摩擦系数和寿命 。

　　C.2 膜层预跑合要求

　　固体润滑轴承在使用前应进行预跑合 , 以改善轴承的润滑状态 , 降低其摩擦力矩以及力矩波动 ,使轴承进入稳定工作状态 。预跑合要求如下 :

　　a) 跑合时 ,洁净度应达到 GB/T 25915. 1—2010要求的 ISO 7 级 。 温度湿度要求应符合膜层存储要求 ,如条件允许最好选择真空跑合 ,真空度要求优于 1. 3×10-3Pa;

　　b) 固体润滑轴承预跑合转数过多会影响轴承的寿命 ,原则上应不超过 1/100轴承寿命转数 ;

　　c) 跑合前轴承进行清洗 ,清洗流程参见 GJB 3032;

　　d) 跑合应在施加预载力的条件下进行 ,预载力大小应根据实际负载而定 ;

　　e) 跑合以摩擦力矩波动为判据 ,其波动值小于预定阈值后跑合结束 ;

　　f) 跑合转速不宜过快 。

　　C.3 预紧

　　C.3. 1 预紧的作用和分类

　　可分离型角接触轴承使用时应施加轴向预紧 ,它的作用主要有 :

　　a) 提高轴承刚度 ;

　　b) 提高轴承运转精度 。

　　只有正确加载才能保证轴承有满意的使用寿命 。

　　预紧可分定位预紧和定压预紧二种 。

　　C.3.2 定位预紧

　　主要优点是可以提高轴承刚度 ,有利于承受各种力学环境和提高旋转精度 。

　　缺点是受温度影响较大 , 同时对装配 、加工精度都有很高的要求 。

　　定位预紧下角接触轴承其轴向变形量δa (mm)和轴向载荷之间的关系见式(C. 1) :

　　……………………( C. 1 )

　　式中 :

　　Fa — 轴向荷载 ,单位为牛(N) ;

　　Dw — 滚动体直径 ,单位为毫米(mm) ;

　　Z — 滚动体数量 ;

　　α — 接触角 ,单位为度(°) 。

　　采用定位预紧要求 :

　　a) 转轴 、轴承座 、轴承宜采用同一种材料 。若不能采用同种材料 ,则要求材料间的热胀系数不能相差太大 ;

　　b) 装配应在较低的环境温度下进行 。

　　C.3.3 定压预紧

　　即采用弹性元件产生变形使轴承承受一定的轴向荷载 ,它的优点是基本上不受温度变化的影响 ,缺点是对轴承的刚度提高不大 ,可以采用刚性限位来弥补 。

　　定压预紧中弹性元件的变形量一般可通过实验实测确定 。

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 1800. 1 产品几何技术规范(GPS) 极限与配合 第 1部分 :公差 、偏差和配合的基础

　　[2] GB/T 1800. 2 产品几何技术规范(GPS) 极限与配合 第 2 部分 :标准公差等级和孔 、轴极限 偏差表

　　[3] GB/T 25915. 1—2010 洁净室及相关受控环境 第 1部分 :空气洁净度等级

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