[发明专利]角接触轴承摆动运转性能测试系统

说明书

本发明公开了角接触轴承摆动运转性能测试系统，该测试系统由摆动机构、测试轴承组件、摩擦力测试、空间环境模拟四部组成，能够在实验室内模拟高真空、高温、低温、高低温交变等空间热真空环境条件下，完成对待测轴承的摩擦力矩测试、长时间摆动过程中摩擦力矩实时监测以及运转寿命考察等。本发明是将轴承在小角度往复摆动状态下的摩擦力矩测试与高真空、高温、低温和高低温交变等空间环境试验平台优化集成，从而为研究轴承在空间环境中的运动特性、润滑原理以及空间环境中轴承工作面基体材料与润滑材料之间的物理、化学作用机理提供测试及研究平台。

技术领域

本发明涉及一种角接触轴承模拟空间环境中往复摆动运动状态下的摩擦力矩测试、实时监测以及运转寿命考察的测试系统，属于空间机械的润滑技术领域。

背景技术

空间飞行机构中的轴承都要对其工作面进行必要的润滑处理，以保证空间机械的可靠运转。不同类型的润滑材料均要在空间环境中长期使用，因此有必要在地面实验室建立有效模拟空间环境中轴承运转性能的测试平台，以研究轴承在空间环境高真空、高温、低温、高低温交变等环境因素下的运动特性以及润滑材料的润滑性能和失效机理。而国内外均未见到对高精度角接触轴承经不同类型润滑材料和涂覆方式对其工作面进行润滑处理后，在小角度往复摆动状态下的运动特性、润滑原理、运转寿命的考察；以及空间热真空环境因素与轴承工作面及润滑材料之间的物理、化学作用机理的测试及研究平台。因此建立模拟空间环境中高精度角接触轴承往复摆动运转性能测试系统具有十分重要的价值，对于保障空间飞行机构的可靠运行具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度角接触轴承（以下简称轴承）在模拟空间环境中小角度往复摆动时的运转性能测试系统。该测试系统能够在实验室内模拟高真空、高温、低温、高低温交变等空间热真空环境条件下，完成对待测轴承的摩擦力矩测试、长时间摆动过程中摩擦力矩实时监测以及运转寿命考察等。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明是将轴承在小角度往复摆动状态下的摩擦力矩测试与高真空、高温、低温和高低温交变等空间环境试验平台优化集成，从而为研究轴承在空间环境中的运动特性、润滑原理以及空间环境中轴承工作面基体材料与润滑材料之间的物理、化学作用机理提供测试及研究平台。

本发明的测试系统由摆动机构、测试轴承组件、摩擦力测试、空间环境模拟四部分组成。

摆动机构由安装于电机支架上的步进电机作为驱动源，步进电机轴上装有偏心轮，偏心轮的边缘位置装有关节轴承，其将偏心轮与摆动杆活动连接，摆动杆的另一端穿过摆动轮中间的通孔；当步进电机带动偏心轮转动时，偏心轮通过关节轴承带动摆动杆上下、往复摆动，由摆动杆通过在摆动轮通孔内的活塞运动来带动摆动轮按设定角度往复摆动，再由联轴器将摆动轮与扭矩测试仪、磁流体密封轴呈无摆动间隙连接；磁流体密封轴与真空罐内测试轴承组件的支撑转轴也通过联轴器呈无摆动间隙连接，因此当摆动轮往复摆动时罐内支撑转轴也随之往复摆动。

测试轴承组件由两组测试件构成，为模拟轴承真实使用状况每组测试件分别由测试轴承Ⅰ和测试轴承Ⅱ背对背安装构成。测试轴承Ⅰ和测试轴承Ⅱ在测试件中的安装顺序是先将测试轴承Ⅰ外侧防尘盖装入轴承座，再将驱动轴装入轴承座，接着装入测试轴承Ⅰ内侧防尘盖，然后将测试轴承Ⅰ装入轴承座内；接着将轴承外隔圈、轴承内隔圈装入轴承座内，再背对背装入测试轴承Ⅱ，然后将测试轴承Ⅱ的内侧防尘盖和外侧防尘盖分别装入轴承座和驱动轴上。分别在轴承座和驱动轴上拧入轴承外圈锁紧螺母Ⅰ和轴承内圈锁紧螺母Ⅰ；用力矩扳手及工具给轴承外圈锁紧螺母Ⅰ和轴承内圈锁紧螺母Ⅰ分别施以设定的轴向力，使得两套轴承均承受设定的轴向预紧力，以模拟真实使用时轴承所承受的轴向载荷。最后用轴承外圈锁紧螺母Ⅱ和轴承内圈锁紧螺母Ⅱ将轴承外圈锁紧螺母Ⅰ和轴承内圈锁紧螺母Ⅰ锁紧。第一组测试件与第二组测试件安装、测试完全相同。