固体润滑滚动轴承加速寿命试验方法研究

摘要

随着国内外航天、航空事业的进一步发展，对空间驱动机构提出了高精度、高可靠、长寿命等更加苛刻的性能要求。与此同时，固体润滑技术及轴承在空间驱动机构中的应用越来越广泛，对于能够在高低温、高辐射及超高真空下能安全工作的固体润滑轴承的需求也越来越迫切。国内外学者在其摩擦磨损、失效机理及寿命研究方面作了大量研究并取得了很多成果，但目前国内还没有一套系统完善的加速寿命试验的方法和规范。
　　本课题基于固体润滑滚动轴承的失效机理，对不同工况下的静态接触和动态接触模型进行分析，研究了转速和载荷对固体润滑滚动轴承接触应力和运动状态的影响，拟合建立了两种固体润滑材料的磨损失效模型，在此基础上对其可加速性进行判断，提出了加速寿命试验方案，建立了轴承的加速模型。主要研究内容有：
　　①建立固体润滑滚动轴承的弹性接触模型，分析接触角随载荷的变化规律，研究不同载荷工况下的载荷分布情况及其对接触表面应力的影响，并采用有限元方法对轴向载荷和联合载荷作用下的接触模型进行静态接触分析，研究载荷对接触应力及位移的影响。
　　②分析滚动轴承的运动状态及载荷对滚动体旋滚比和自转角速度与公转角速度之比的影响；针对固体润滑角接触球轴承，对不同工况的接触模型进行显式动力学仿真分析，研究不同转速和载荷下轴承接触表面的动态接触应力及运动状态的变化规律，为加速寿命试验的加速性判断和加速应力与加速因子的选择提供理论依据。
　　③建立MoS2涂层和PTFE保持架自润滑材料的磨损失效模型，结合动态接触分析结果，对两种固体润滑材料进行加速性判断，在保证失效机理不变的前提下选择加速应力和加速因子，制定了固体润滑滚动轴承的加速寿命试验方案，建立了轴承的加速模型，对加速寿命试验方法提供了一定的指导意见。

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目录

1 绪 论

1.1 项目背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 固体润滑轴承的加速寿命试验方法

1.4 研究的主要内容

2 固体润滑滚动轴承静态接触分析

2.1 角接触球轴承接触模型

2.2 静态接触有限元分析

2.3 本章小结

3 固体润滑滚动轴承动态接触分析

3.1 滚动轴承运动学分析

3.2 显式动态接触分析

3.3本章小结

4 固体润滑滚动轴承加速寿命试验方法

4.1 固体润滑材料磨损模型

4.2 固体润滑轴承加速寿命试验方案

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 后续研究工作的展望

致谢

参考文献

附录

A．作者在攻读硕士学位期间发表的论文

B．作者在攻读硕士学位期间申请的专利