填脂量对空间用轴承摩擦力矩的影响与分析

王雅梦　于晓凯　赵雁

为研究润滑脂的填脂量對低转速油一脂混合润滑轴承运转稳定性的影响规律，基于空间油气散逸模型优选出四种填脂量方案，本文开展了不同填脂量方案下轴承组件的性能对比试验与分析，重点分析填脂量对于轴承组件摩擦力矩的影响。

一、前言

近年来，随着卫星在轨设计寿命的不断延长，扫描仪用轴承的累积工作寿命要求大于1×10转，固体润滑轴承已无法满足主机寿命要求。脂润滑轴承运转时摩擦力矩偏大，轴承润滑问题已成为制约长寿命扫描仪发展的瓶颈。

国内外学者对脂润滑轴承的填脂量进行了大量深入的研究，指出脂润滑轴承的填脂量约为轴承内部空腔容积的1/3～1/2。曹萍、白越等人研究发现微量脂润滑轴承的功耗小于油润滑轴承的功耗。美国Michael Buttery的研究表明润滑脂含量对轴承的摩擦力矩、振动及温升有巨大影响。油

脂混合润滑轴承很好的解决这一难题。因此，油

脂混合润滑已成为长寿命低速轴承润滑的重点研究方向。据了解，国外油脂混合润滑轴承已成功应用于多个空间机构中。由于技术封锁，填脂量的相关信息无从知晓。国内对空间用油

脂混合润滑轴承已进行了初步研究，目前未见公开研究成果。本文以某扫描仪用油

脂混合润滑轴承为例，基于空间油气散逸模型优选出不同的填脂量方案，并进行了性能对比试验，根据试验确定最佳填脂量，并重点分析填脂量对于轴承组件摩擦力矩的影响。

二、轴承参数

1.扫描仪结构及技术参数

某扫描仪是某型号卫星对地探测扫描的关键执行机构，主要依靠电机驱动轴承组件带动扫描仪前端的光学镜头匀速旋转。扫描仪在目标探寻定位阶段需要反复启停，目标定位后匀速旋转实现扫描观测，这就要求轴承组件具有启动及动态摩擦力矩小且运行平稳的特性。同时，由于结构特性，轴承组件与光学镜头之间未能够完全密封，为了确保镜头不受污染，主机要求轴承组件的油气逸出量不能超过160mg。其结构如图1所示。