ICS _49.035
V 22
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T28878.2—2016
空间科学实验转动部件规范第2部分：润滑设计要求
Specification of the rotating component in space science experiments-
Part 2:Requirements of lubrication design
2016-11-01实施
2016-08-29发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布中国国家标准化管理委员会 GB/T28878.2—2016
目 次
前言 1 范围
I
规范性引用文件 3 术语和定义 4设计总则 4.1一般要求 4.2润滑类型与选用原则 4.3 润滑设计流程 5设计要求 5.1油润滑设计 5.2 固体润滑设计 6设计验证附录A（资料性附录） 常见油润滑的使用特点与使用要求附录B（规范性附录） 油润滑设计的参数计算附录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参考文献
2
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. GB/T28878.2—2016
前言
GB/T28878《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；一第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；一第10部分：储存复验。 本部分为GB/T28878的第2部分本部分按照GB/T1.1一2009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。
= GB/T28878.2—2016
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/T28878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/T28878.1一2012空间科学实验转动部件规范第1部分：设计总则 GB/T28878.7一2016空间科学实验转动部件规范 第7部分：可靠性试验 GJB2375空间精密轴承润滑油规范 GJB 3032 2溅射二硫化钼基自润滑固体薄膜规范
3术语和定义
GB/T28878.1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-hydrodynamiclubrication；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lubricationfilm 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
1 GB/T28878.2—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。 环境束见GB/T28878.1一2012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
影响因素转动部件类型
参数和约束条件
基体材料特性、运动方式、转速以及摩擦对偶材料特性运转寿命要求、摩擦阻力要求以及率擦接触方式。 承载能力要求。 运行温度、真空度、其他特殊空间环境条件（包括强辐射、微重力以及原子氧等），地面贮存环境以及发射期间的环境条件。 其他特殊要求，如密封、传热等
使用工况和性能要求
润滑油 饱和蒸汽压、运动黏度、酸值、凝固点、闪点、黏温特 倾点、爬行迁移特性润滑脂 性、使用温度范围等
润滑剂性能
锥人度、相似黏度
固体润滑剂 摩擦学性能、力学性能以及根据具体需要可能涉及的电学、热学以及化学等性能
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，
2 GB/T28878.2—2016
·载荷运动模式： ·性能要求指标： ·地面环境边界条件： ·力学环境条件： ·空间运行环境要求： ·可靠性与寿命要求； ·安全性要求： ·保障性、维修性要求
设计输入
-
细化技术指标并确定技术方案
-
详细设计 ·润滑方式选择； ·润滑剂选用： ·润滑性能估算： ·润滑寿命估算； ·轴承表面处理设计： ·可靠性、安全性设计； ·保障性、在轨维修性设计
否
试验验证结合具体科学实验
转动部件进行： ·功能、性能验证： ·力学和热环境验证： ·寿命试验验证等。
验证是否满足设计、使用要求
是设计输出
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GJB2375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 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；
3 GB/T28878.2—2016
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)i 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/T28878.7—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：
4 GB/T28878.2—2016
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1μm，膜厚不均
匀性小于10%。膜层性能与储存要求应符合GJB3032；
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GJB3032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=8}
..(1)
式中： T—寿命，单位为分钟(min)；与温度、载荷相关的系数； ——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；
转动部件的转速，单位为转每分（r/min）。
如膜层在真空中能可靠运转，则t=1×10°转，对于等效转速为50r/min的轴承，其膜层的寿命为 2X105min。
设计验证
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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。
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