王燕霜，劉躍龍，張國(guó)亮

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津 300222）

近年來(lái)我國(guó)相繼發(fā)射了“風(fēng)云一號(hào)”“風(fēng)云二號(hào)”“海洋”衛(wèi)星、“資源”衛(wèi)星以及“神舟”飛船等多種空間飛行器。在空間技術(shù)中，衛(wèi)星系統(tǒng)許多功能部件均使用了大量軸承，例如姿態(tài)敏感器、控制力矩陀螺及動(dòng)量輪等。軸承摩擦力矩的大小和波動(dòng)性直接決定了航天軸承的旋轉(zhuǎn)精度，從而決定了空間飛行器的定位和導(dǎo)向精度。航天軸承的潤(rùn)滑特性決定了軸承摩擦力矩的大小和波動(dòng)性。軸承潤(rùn)滑特性是指軸承接觸副之間的成膜特性和摩擦特性。接觸副之間的成膜特性和摩擦特性由潤(rùn)滑劑的流變特性決定。油潤(rùn)滑航天軸承中的多孔保持架浸有潤(rùn)滑油，除依靠長(zhǎng)期補(bǔ)充潤(rùn)滑油和保持架儲(chǔ)存潤(rùn)滑油外，在軸承外還有儲(chǔ)存器輔助供油。近10年，國(guó)內(nèi)外對(duì)軸承潤(rùn)滑特性的研究主要集中在摩擦副之間成膜特性、摩擦潤(rùn)滑特性及潤(rùn)滑劑流變特性3個(gè)方面，本文對(duì)比3個(gè)方面的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和存在問(wèn)題進(jìn)行綜述。

1 航天軸承兩接觸副之間潤(rùn)滑油油膜厚度及壓力分布

成膜特性實(shí)際上是指接觸副之間油膜厚度分布和油膜壓力分布的情況。經(jīng)典彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論的前提是假設(shè)充分供給液體潤(rùn)滑劑，但實(shí)際上航天滾動(dòng)軸承是依靠多孔浸油的保持架儲(chǔ)存少量潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑，因供油量小使得赫茲入口區(qū)油壓的形成受限，造成實(shí)際油膜厚度較經(jīng)典彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論計(jì)算的薄。針對(duì)潤(rùn)滑油劑量極少，使軸承摩擦界面不能形成彎液面的情況，20世紀(jì)70年代，Wedeven等首次提出了乏油彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論。當(dāng)赫茲接觸區(qū)的油膜厚度是亞微米級(jí)而接觸區(qū)外的油膜薄至不可流動(dòng)時(shí)，Kingsbury提出了干涸彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論。充分供油時(shí)油膜厚度隨速度的增加而增加，可以用Hamrock-Dowson公式來(lái)計(jì)算。文獻(xiàn)[1]和[2]通過(guò)膜厚測(cè)試系統(tǒng)對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行了成膜試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)乏油狀態(tài)下，最小油膜厚度隨線(xiàn)速度的變化與Dowson理論曲線(xiàn)有不同程度的偏離，油膜厚度隨速度的增加而減小，這與充分供油下，油膜厚度隨速度增加而增加的結(jié)論相反。Venner等[3]詳細(xì)分析了粗糙度對(duì)乏油潤(rùn)滑狀態(tài)下線(xiàn)接觸和點(diǎn)接觸的影響，并指出無(wú)論任何工況、線(xiàn)接觸還是點(diǎn)接觸、乏油程度如何，接觸區(qū)中粗糙度幅值的大小取決于粗糙度波長(zhǎng)與入口區(qū)長(zhǎng)度的比值。文獻(xiàn)[4]采用有限差分法對(duì)粗糙形狀的浮環(huán)軸承模型進(jìn)行求解，發(fā)現(xiàn)油膜承載力隨粗糙度的增大而增大。Yin等[5]考慮熱效應(yīng)的影響，對(duì)橢圓接觸下的乏油熱彈流潤(rùn)滑進(jìn)行了分析，分析了供油層的厚度、橢圓比、卷吸速度、滑滾比和最大赫茲壓力對(duì)接觸區(qū)中心油膜厚度和最小油膜厚度的影響。Cann等[6]認(rèn)為接觸區(qū)域內(nèi)油膜厚度不是穩(wěn)定值，而是隨時(shí)間變化、滾動(dòng)速度增加，達(dá)到穩(wěn)定油膜厚度的時(shí)間指數(shù)增加，指出乏油程度是由滾道中潤(rùn)滑油的損失和補(bǔ)充之間的平衡決定的。文獻(xiàn)[7]和[8]根據(jù)油膜起始點(diǎn)的位置來(lái)計(jì)算油膜厚度和壓力分布，但油膜起始點(diǎn)的位置很難測(cè)量。文獻(xiàn)[6]和[9]對(duì)乏油油膜厚度的計(jì)算公式進(jìn)行了改進(jìn)，根據(jù)入口區(qū)潤(rùn)滑油的油量來(lái)預(yù)測(cè)乏油油膜厚度，乏油程度可以由一個(gè)無(wú)量綱量來(lái)決定。文獻(xiàn)[10]提出了一種新的非線(xiàn)性油膜力的解析模型，求解了非線(xiàn)性油膜的壓力分布。軸承接觸區(qū)中油膜厚度和壓力分布與潤(rùn)滑油特性、接觸副特性、供油量及工況條件有關(guān)，上述文獻(xiàn)大多集中在供油量、接觸副特性及滾動(dòng)速度對(duì)潤(rùn)滑油膜厚度和接觸壓力的影響。

2 航天軸承摩擦特性

潤(rùn)滑油脂的性能評(píng)價(jià)包括理化性能評(píng)價(jià)和機(jī)械性能評(píng)價(jià)2種，理化性能測(cè)試相對(duì)完善，而機(jī)械性能的測(cè)試還不成熟。目前有3類(lèi)試驗(yàn)可以測(cè)量摩擦和磨損，分別為模擬試驗(yàn)、臺(tái)架試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。對(duì)于航天軸承來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)根本不可能實(shí)現(xiàn)，因此一般采用模擬試驗(yàn)和臺(tái)架試驗(yàn)。文獻(xiàn)[11]指出，臺(tái)架壽命試驗(yàn)是一種綜合評(píng)定試驗(yàn)，考慮了材料及其表面處理、液體潤(rùn)滑劑、機(jī)械設(shè)計(jì)等因素，但無(wú)法提供軸承性能預(yù)測(cè)所需的相關(guān)參數(shù)，如接觸副的摩擦系數(shù)、潤(rùn)滑劑的流變參數(shù)等，另外試驗(yàn)費(fèi)用高、周期長(zhǎng)。模擬試驗(yàn)機(jī)主要用于摩擦學(xué)基礎(chǔ)研究，將某個(gè)因素從多種因素共同作用的設(shè)備中單獨(dú)分離出來(lái)進(jìn)行研究，優(yōu)點(diǎn)是可以再現(xiàn)或模擬摩擦工況以及潤(rùn)滑狀態(tài)和磨損類(lèi)型。所以，對(duì)于航天軸承滾動(dòng)體與滾道之間摩擦性能的研究及潤(rùn)滑劑流變特性的研究適合采用模擬試驗(yàn)機(jī)。

我國(guó)在液體潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑性能研究方面主要采用常規(guī)的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)，如Falex試驗(yàn)機(jī)、SRV試驗(yàn)機(jī)和四球試驗(yàn)機(jī)等摩擦試驗(yàn)機(jī)。這些試驗(yàn)機(jī)一般適用于評(píng)定在純滑動(dòng)摩擦下液體潤(rùn)滑劑的邊界潤(rùn)滑性能，而在航天器中滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦是同時(shí)存在的，上述試驗(yàn)機(jī)無(wú)法模擬潤(rùn)滑狀態(tài)為彈流潤(rùn)滑或者混合潤(rùn)滑的潤(rùn)滑條件。經(jīng)常會(huì)遇到在四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上測(cè)得的PB或PD值相同，而在實(shí)際應(yīng)用或者臺(tái)架試驗(yàn)中性能差別較明顯的現(xiàn)象，這說(shuō)明常規(guī)的摩擦試驗(yàn)機(jī)具有局限性。目前，亟需一種能測(cè)試在模擬軸承滑滾接觸并處于彈流潤(rùn)滑或混合潤(rùn)滑狀態(tài)下的摩擦力試驗(yàn)機(jī)，以測(cè)試潤(rùn)滑油在復(fù)雜工況下的摩擦性能。由于缺乏這種試驗(yàn)機(jī)及相關(guān)的試驗(yàn)研究，因此影響了技術(shù)含量高、環(huán)保和節(jié)能的高端油品的研發(fā)，使我國(guó)與國(guó)外技術(shù)的差距越來(lái)越大。

文獻(xiàn)[12-13]研制了螺旋軌跡摩擦計(jì)，測(cè)量了邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下滑動(dòng)、滾動(dòng)和自旋混合運(yùn)動(dòng)下液體潤(rùn)滑劑的摩擦系數(shù)。文獻(xiàn)[14]采用銷(xiāo)盤(pán)摩擦試驗(yàn)機(jī)測(cè)量了液體潤(rùn)滑劑作用下，銷(xiāo)盤(pán)滑動(dòng)接觸，當(dāng)盤(pán)和銷(xiāo)釘處于混合潤(rùn)滑接觸狀態(tài)時(shí)的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，并分析了工況條件、接觸副機(jī)械特性和表面幾何特征對(duì)摩擦系數(shù)的影響。文獻(xiàn)[15-16]利用球-盤(pán)摩擦試驗(yàn)機(jī)在真空環(huán)境中分別試驗(yàn)了濺射沉積Ag膜及MoS2/Au薄膜在真空和原子氧輻照前后的摩擦性能，測(cè)量滑動(dòng)接觸時(shí)固體潤(rùn)滑劑的滑動(dòng)摩擦系數(shù)。文獻(xiàn)[17]采用高黏度聚異丁烯潤(rùn)滑油，在光學(xué)彈流試驗(yàn)機(jī)上考察球盤(pán)接觸純滑動(dòng)條件下的摩擦因數(shù)隨卷吸速度和載荷的變化。文獻(xiàn)[18]采用銷(xiāo)盤(pán)試驗(yàn)機(jī)，利用Stribeck曲線(xiàn)分析了銷(xiāo)盤(pán)滑動(dòng)接觸時(shí)，不同試驗(yàn)條件下不同密度的規(guī)則微小凹痕表面的摩擦特性。文獻(xiàn)[19]從國(guó)外引進(jìn)了多功能摩擦試驗(yàn)機(jī)（UMT Tester），在輕載荷條件下測(cè)量了滑動(dòng)接觸時(shí)具有橫向紋理圓盤(pán)表面的摩擦因數(shù)，得到了裕油條件下包括流體潤(rùn)滑、混合潤(rùn)滑和邊界潤(rùn)滑完整的Stribeck曲線(xiàn)。文獻(xiàn)[20]在四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的摩擦區(qū)域外加磁場(chǎng)，考察了潤(rùn)滑油在磁場(chǎng)作用下的摩擦磨損性能。文獻(xiàn)[21]發(fā)現(xiàn)了超聲振動(dòng)對(duì)不同黏度的潤(rùn)滑油摩擦磨損性能的不同影響。

江澤琦等[22]采用雙圓盤(pán)試驗(yàn)機(jī)，從干摩擦狀態(tài)到彈流潤(rùn)滑狀態(tài)，將潤(rùn)滑條件分為8個(gè)階段，研究了Daphne7074牽引油在滑滾接觸時(shí)，潤(rùn)滑油油量對(duì)牽引傳動(dòng)的影響。高壓情況下?tīng)恳€(xiàn)上升斜率接近于干摩擦狀態(tài)下的值，在低壓情況下斜率隨著牽引油油量的減少而增大。乏油運(yùn)轉(zhuǎn)后，最大牽引系數(shù)的變化不明顯。喬玉林等[23]采用雙圓盤(pán)試驗(yàn)對(duì)不同粗糙度摩擦副之間的拖動(dòng)力進(jìn)行了測(cè)量，同時(shí)用電阻法測(cè)量表面分開(kāi)的程度，得出結(jié)論：混合潤(rùn)滑下的摩擦力不僅由粗糙度Ra來(lái)決定，保持Ra不變，改變表面形貌，會(huì)使拖動(dòng)系數(shù)改變10%。文獻(xiàn)[24]采用微型拖動(dòng)力試驗(yàn)機(jī)對(duì)裕油彈流潤(rùn)滑下油的拖動(dòng)系數(shù)進(jìn)行了測(cè)量。王燕霜等[25-26]曾在自行研制的球盤(pán)試驗(yàn)機(jī)上對(duì)裕油完全彈流潤(rùn)滑狀態(tài)下多種航空潤(rùn)滑劑進(jìn)行了拖動(dòng)力測(cè)量。文獻(xiàn)[27]在球盤(pán)拖動(dòng)力試驗(yàn)機(jī)上對(duì)2種PAO基礎(chǔ)油進(jìn)行了裕油和乏油條件下的摩擦系數(shù)測(cè)試，分析了油量、滑滾比和潤(rùn)滑油黏度對(duì)摩擦系數(shù)的影響。文獻(xiàn)[28]利用不確定度理論對(duì)摩擦系數(shù)測(cè)量的影響因素進(jìn)行了分析，使摩擦系數(shù)的不確定度均能控制在5%之內(nèi)。Cann等[29]在球盤(pán)拖動(dòng)力試驗(yàn)機(jī)上對(duì)降解脂在裕油和乏油彈流潤(rùn)滑下進(jìn)行了摩擦系數(shù)的測(cè)試，并采用紅外光譜對(duì)潤(rùn)滑膜組分的變化進(jìn)行了分析。文獻(xiàn)[30]利用非平衡分子動(dòng)力學(xué)模擬得到的黏度應(yīng)變率關(guān)系式以及高壓Couette流變儀測(cè)量的黏度，計(jì)算彈流潤(rùn)滑中的拖動(dòng)力，其與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果非常接近，但只能模擬低剪切率牛頓流體。王燕霜通過(guò)對(duì)多種航空潤(rùn)滑劑拖動(dòng)特性的研究，提出了裕油彈流潤(rùn)滑下拖動(dòng)系數(shù)與工況條件之間關(guān)系式。Anandan等[31]對(duì)高速線(xiàn)接觸乏油熱彈流進(jìn)行了理論計(jì)算，假設(shè)乏油狀態(tài)下仍為完全彈流潤(rùn)滑，流體為牛頓流體，計(jì)算了油膜厚度和拖動(dòng)系數(shù)，得出了一些與裕油完全彈流潤(rùn)滑相反的結(jié)論，如認(rèn)為隨滾速的增加拖動(dòng)系數(shù)增大，這與完全彈流情況下隨滾速增加拖動(dòng)系數(shù)減小相矛盾，文中既沒(méi)有試驗(yàn)驗(yàn)證也沒(méi)有機(jī)理解釋。乏油狀態(tài)下潤(rùn)滑狀態(tài)假設(shè)為完全彈流，流體假設(shè)為牛頓流體可能會(huì)引起錯(cuò)誤的結(jié)論，這就說(shuō)明拖動(dòng)系數(shù)的試驗(yàn)結(jié)果最有說(shuō)服力，進(jìn)行乏油狀態(tài)下摩擦副之間摩擦特性的試驗(yàn)研究勢(shì)在必行。文獻(xiàn)[32]對(duì)混合潤(rùn)滑狀態(tài)下摩擦力進(jìn)行了數(shù)值模擬，并討論了減小摩擦的方法，文中參數(shù)計(jì)算時(shí)，采用了四球機(jī)和球盤(pán)完全彈流潤(rùn)滑狀態(tài)下的試驗(yàn)結(jié)果，文中混合潤(rùn)滑狀態(tài)下摩擦力計(jì)算結(jié)果沒(méi)有試驗(yàn)驗(yàn)證。文獻(xiàn)[33]采用數(shù)值模擬的方法，模擬跨越整個(gè)潤(rùn)滑區(qū)，即彈流潤(rùn)滑、混合潤(rùn)滑和邊界潤(rùn)滑，分析了粗糙度幅值和紋理對(duì)摩擦系數(shù)的影響以及非牛頓流變模型對(duì)流體摩擦系數(shù)的影響，根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到了完整的Stribeck曲線(xiàn)。但Stribeck曲線(xiàn)是理論計(jì)算結(jié)果，缺乏試驗(yàn)驗(yàn)證，流變模型中的參數(shù)是參考國(guó)外文獻(xiàn)，采用估計(jì)值。到目前為止，還沒(méi)有模擬航天軸承工況進(jìn)行低溫環(huán)境下油潤(rùn)滑航天軸承裕油、乏油和干涸彈流摩擦特性試驗(yàn)研究的相關(guān)文獻(xiàn)，也沒(méi)有高低溫環(huán)境下航天軸承乏油和干涸彈流摩擦特性理論研究的相關(guān)文獻(xiàn)。

3 航天潤(rùn)滑劑流變特性

在使用環(huán)境許可下，液體潤(rùn)滑劑是航天器部件潤(rùn)滑的首選。因?yàn)橐后w潤(rùn)滑劑可以帶走磨損物，能在兩接觸副之間形成彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑，使得接觸副之間具有磨損小、散熱快、噪音低、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。潤(rùn)滑油的重要性能指標(biāo)有揮發(fā)性、抗輻射性、邊界潤(rùn)滑性、摩擦特性和流變特性。在這些特性中，對(duì)航天潤(rùn)滑劑揮發(fā)性、抗輻射及邊界潤(rùn)滑性能等進(jìn)行研究的較多，試驗(yàn)技術(shù)已相對(duì)成熟，如文獻(xiàn)[12-13]、[34-35]等。而航天潤(rùn)滑劑的流變特性，至少50年來(lái)一直都是困擾摩擦學(xué)界的一個(gè)難題，截至目前還沒(méi)有較好的解決方法。流變特性主要研究流變參數(shù)和流變模型。潤(rùn)滑劑的流變參數(shù)包括黏度、黏溫系數(shù)、黏壓系數(shù)、剪切模量、特征應(yīng)力和極限剪切應(yīng)力等。在滑滾彈流接觸中，工況條件比較苛刻，包括瞬時(shí)高壓（1～3 GPa）、高剪切應(yīng)變率（106～108）。高壓高剪切應(yīng)變率下，潤(rùn)滑劑常常表現(xiàn)為非牛頓流體特性。為了理解并能計(jì)算彈流接觸中的摩擦力，需要準(zhǔn)確的流變模型來(lái)描述這種非牛頓特性。當(dāng)今，對(duì)準(zhǔn)確模型的需求變得十分急迫，因?yàn)閿?shù)值模擬彈流潤(rùn)滑時(shí)，為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)接觸區(qū)中油膜特性，需要一個(gè)剪應(yīng)力與剪應(yīng)變率之間的關(guān)系式，即流變模型，業(yè)界提出了很多流變模型來(lái)描述彈流接觸中潤(rùn)滑油的流變特性，如Newton模型、Erying模型、Johnson-Tevaarwerk模型、Bair-Winer模型和 Evans－Johnson模型等。文獻(xiàn)[36]使用一種新提出的用以確定Eyring流體有效黏度的算法，給出了潤(rùn)滑油牛頓黏度、Eyring流體有效黏度和剪應(yīng)變率與重載熱彈流潤(rùn)滑副的摩擦因數(shù)之間的關(guān)系。這些模型使用時(shí)都有一定的局限性，其中，Evans－Johnson模型是目前預(yù)測(cè)精度較高的模型之一，但在熱效應(yīng)顯著時(shí)，該模型預(yù)測(cè)精度較差，故目前還沒(méi)有比較完善的流變模型。航天軸承工況下，上述流變模型是否適合有待研究，迄今為止還沒(méi)有關(guān)于國(guó)產(chǎn)航天潤(rùn)滑劑流變模型的討論。

流變模型中流變參數(shù)的確定也是有待解決的問(wèn)題。流變參數(shù)的測(cè)量方法有3種：①穩(wěn)態(tài)法。該方法是流體在均勻穩(wěn)定的壓力和溫度下發(fā)生剪切，油膜的承載時(shí)間長(zhǎng)，如壓力容器法[37-38]、高頻振蕩剪切法和流變儀測(cè)量法。哈爾濱工業(yè)大學(xué)制造的液體潤(rùn)滑劑超高壓流變特性測(cè)試系統(tǒng)屬于穩(wěn)態(tài)法測(cè)量，只能測(cè)量非彈流工況下低剪切率牛頓流體的黏壓關(guān)系和黏度剪切關(guān)系，不能測(cè)量非牛頓流體的彈性剪切模量、極限剪切應(yīng)力、特征應(yīng)力等流變參數(shù)以及非牛頓流體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。穩(wěn)態(tài)法的缺點(diǎn)是不能模擬高壓情況，模擬壓力小于0.6 GPa；為了避免剪切熱的影響，試驗(yàn)過(guò)程中剪切率較低，一般小于104s-1；穩(wěn)態(tài)法的測(cè)量結(jié)果不適合在彈流中應(yīng)用。②瞬態(tài)法。此種方法是油膜瞬時(shí)承載，油膜通過(guò)接觸區(qū)時(shí)壓力、溫度和剪應(yīng)力均發(fā)生了很大變化，這與實(shí)際的彈流工況接近，如落球試驗(yàn)裝置測(cè)量法和拖動(dòng)力試驗(yàn)法。落球試驗(yàn)裝置測(cè)量法可以用來(lái)測(cè)量非常高壓力下流體的極限剪切應(yīng)力，可以模擬瞬態(tài)條件，能模擬的壓力可達(dá)3 GPa甚至更高。③拖動(dòng)力試驗(yàn)法。該方法是研究彈流流變特性的一種廣泛使用的方法，在雙圓盤(pán)[39]或球盤(pán)試驗(yàn)機(jī)[40]中建立彈流油膜，測(cè)量滾動(dòng)、滑動(dòng)和自旋條件下摩擦力，可以用來(lái)測(cè)量幾乎所有的流變參數(shù)，該方法被廣泛接受，可以模擬彈流的真實(shí)工況。但這種方法測(cè)量的是整個(gè)接觸區(qū)內(nèi)的平均剪切應(yīng)力，接觸區(qū)油膜的溫度不能被測(cè)量，只能靠理論計(jì)算。近來(lái)，文獻(xiàn)[41]提出了一種繪制溫度分布圖的方法，假設(shè)滾滑接觸中幾乎所有能量損耗和溫升都是由于流體油膜的剪切或者摩擦產(chǎn)生的，通過(guò)測(cè)量接觸區(qū)中各點(diǎn)的溫升來(lái)推測(cè)產(chǎn)生它的摩擦力。優(yōu)點(diǎn)是模擬彈流真實(shí)工況，可以測(cè)量剪切應(yīng)力的局部值。缺點(diǎn)是試驗(yàn)困難，分辨率受限，只有較高的溫升和滑滾比時(shí)才能測(cè)量，滑滾較低時(shí)無(wú)法測(cè)量。從溫度到剪應(yīng)力的轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)了大量的假設(shè)和理論簡(jiǎn)化，計(jì)算也比較繁瑣。紅外線(xiàn)測(cè)量溫度本身就有一定的誤差，另外熱在球、盤(pán)和潤(rùn)滑劑之間的分配問(wèn)題也不能精確解決。目前，拖動(dòng)力試驗(yàn)法測(cè)量的流變參數(shù)能滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用，所以被廣泛應(yīng)用，但是還未見(jiàn)到國(guó)產(chǎn)航天潤(rùn)滑劑彈流工況下流變特性和流變參數(shù)的研究。

4 航天軸承潤(rùn)滑特性研究亟需解決的問(wèn)題

油潤(rùn)滑航天軸承（如陀螺儀電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承、動(dòng)量輪和反作用飛輪軸承等）失效的主要原因是潤(rùn)滑失效，與軸承的摩擦特性和潤(rùn)滑油的流變特性有關(guān)。油潤(rùn)滑航天軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)初期一般處于裕油彈流潤(rùn)滑狀態(tài)，在運(yùn)轉(zhuǎn)后期一般處于乏油和干涸彈流潤(rùn)滑狀態(tài)。近10年來(lái)，我國(guó)對(duì)于航天軸承成膜特性的研究大多集中在供油量、接觸副特性及滾動(dòng)速度對(duì)潤(rùn)滑油膜厚度和接觸壓力的影響方面，而對(duì)不同潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油對(duì)油膜厚度和油膜壓力的影響研究較少。對(duì)摩擦特性的研究主要集中在邊界潤(rùn)滑特性、滑動(dòng)接觸的研究，既沒(méi)有考慮航天軸承中存在滑滾接觸以及接觸區(qū)彈流潤(rùn)滑或混合潤(rùn)滑的接觸條件，也沒(méi)有考慮航天軸承裕油、乏油和干涸供油對(duì)摩擦特性的影響和高低溫環(huán)境以及不同工況條件對(duì)摩擦特性的影響。對(duì)于潤(rùn)滑劑流變特性的研究則主要集中在牛頓流體、低剪切率和非彈流工況條件。除黏度外，對(duì)于非牛頓特性、高剪切率、彈流工況的其他流變參數(shù)并未考慮。亟需模擬航天軸承的實(shí)際工況，在高溫和低溫環(huán)境下，對(duì)航天軸承在裕油、乏油和干涸彈流潤(rùn)滑狀態(tài)下的成膜特性、摩擦特性及航天潤(rùn)滑劑的流變特性進(jìn)行研究，建立裕油和乏油彈流潤(rùn)滑下兩接觸副之間的摩擦系數(shù)計(jì)算模型，確定航天潤(rùn)滑油的相關(guān)彈流流變參數(shù)，揭示乏油潤(rùn)滑的摩擦機(jī)理。