ISSN1000 3762 CN41-1148/TH
轴承2016年6期 Bearing 2016, No.6
空间飞轮机构轴承的动态摩擦力矩分析
苏柏万1,2,3，徐俊1,2,3，李文超",2,3，李雪峰
6-11
(1.落阳轴研科技股份有限公司，河南洛阳471039;2.河南省高性能轴承技术重点实验室，河南落阳471039；
3.滚动轴承产业技术创新战略联翌，河南落阳471039;4.北京控制工程研究所，北京，100086)
摘要：空间飞轮机构混合陶瓷球轴承的动态摩擦力矩易受宽温域环境影响而产生波动，分析了温度引起轴承动态摩擦力矩波动的原因及过程，研究了轴承在工作温度范围内库擦力矩的变化趋势，通过飞轮机构的热真空运转试验可知：当工作温度降至-20℃时，轴承的摩撑力矩值较20℃时提高33.3%~50.0%；当工作温度升高至60℃时，轴承的摩擦力矩值较20℃时降低25%，
关键词：角接触球轴承；陶瓷球轴承；飞轮：摩擦力矩；温度
文献标志码：B
中图分类号：TH133.33*1;0313.5
文章编号：10003762(2016)06000605
Analysis on Dynamic Friction Torque of Bearings for Space Flywheel
Mechanism
Su Baiwan'.2,3, Xu Jun'-2.3, Li Wenchao'-2.3 , Li Xuefeng
(1. Luoyang Bearing Science & Technology Co. , Lid. , Luoyang 471039, China;2. Henan Key Laboratory of High Performance Bearing Technology , Luoyang 471039 , China ;3. Strategic Alliance for Technology Innovation in Rolling Bearing Industry , Luoyang 471039, China; 4. Beijing Institute of Control Engineering , Beijing 100086, China)
Abstract: The dynamic friction torque of hybrid ceramic ball bearings for space flywheel mechanism is easily fluctuated by environment with wide temperature range, and the reasons and process are analyzed. The variation trend of friction torque of bearings is studied within operating temperature range. The thermal vacuum rumning test of flywheel mecha-nism shows that the friction torque of bearings increases by a third to a half than that of 20 C when operating tempera-ture drops to 20 C ,and the friction torque of bearings decreases by a quarter than that of 20 °C when operating tem-perature is up to 60 C.
Key words : angular contact ball bearing; ceramic ball bearing ; flywheel;friction torque;temperatures
空间飞轮是目标飞行器资态控制系统的重要组成部件，其运转可靠性直接影响飞行器在轨姿态控制能力。飞轮机构轴承要求具有长寿命、低摩擦力矩及高可靠性2]。由于缺少空气导热，航天器光照和背阴面温差较大，为保障飞轮长期可靠使用，必须对配套轴承进行合理热设计。空间飞轮壳体采用低真空度密封，通过含油保持架、储油器循环供油等方法汀，使轴承处于良好的润滑状态。
近年来，随着航天科技水平的迅速提高，卫星有效载荷机构亦向长寿命、高可靠性方向发展4}。收稿日期：2015-11-03；修回日期：2016-01-20
空间飞轮相对于其他有效载荷机构转速较高，约 3500~9000r/min。为有效降低摩擦、减小滚动体打滑，空间飞轮机构可选用混合陶瓷球轴承但陶瓷球与套圈材料属性差异较大，宽温域环境对轴承动态摩擦力矩产生较大影响。轴承的轴向预紧分为定位预紧和定压预紧，通常高转速、大温差环境中轴承使用定压预紧方式，但定位预紧方式可大幅提高空闻机构轴承的发射抗震性能、内度，且轴承部位配备温控系统，因此也常被采用。
目标飞行器有效载荷机构工作在微重力状态，故飞轮轴承失效原因多为润滑失效、磨损失效、摩擦力矩过大等[5]。对于定位预紧的角接触球轴承，预紧力变化是影响摩擦力矩波动的主要