空间摩擦学在卫星活动部件轴系的应用研究现状及发展

由于空间环境和使用条件的特殊性,空间活动部件涉及的摩擦学问题复杂。由卫星在轨失效统计分析和宇航任务所提出的新要求表明,空间活动部件对空间摩擦学应用研究的需求非常迫切。将空间摩擦学的主要研究内容分为以下4个方面:空间精密轴系长寿命润滑技术、长寿命润滑工艺技术、关键材料应用技术和润滑寿命试验及评估技术,对每个方面所包含的具体研究内容、研究现状以及在长寿命高可靠摩擦学设计中的作用进行了详细的介绍。结合空间任务的需求以及存在的关键问题,为有针对性的开展相应研究,提出了空间摩擦学及应用研究需要深入开展的研究方向。     

空间运动部件液体润滑加速寿命试验可行性分析

空间运动部件是航天器及其有效载荷的关键部件,液体润滑已在其中得到广泛应用,而液体润滑的失效机制和寿命分析是目前关注的问题。加速寿命试验是用加大试验应力的方法来缩减试验周期的一种试验方法,这可使得在短时间内对高可靠性长寿命的可靠性评定成为可能。讨论了油润滑条件下对航天运动部件的加速寿命试验的可行性、原则和方法,指出在油润滑中,在保证润滑状态不变的情况下,选择温度、转速为加速应力是可行的。     

空间环境对MoS_2固体润滑运动部件寿命的影响

为了获得空间环境对MoS2固体润滑运动部件寿命的影响情况并预测运动部件在轨寿命,分析了空间环境对固体润滑膜层的影响。分析显示:影响空间运动机构寿命主要有三大因素,分别为:航天发射环境、真空度和温度交变。设计了某空间运动部件的寿命试验,试验模拟了影响空间运动机构的三个重要因素:采用力学试验模拟航天发射环境,热真空寿命试验模拟真空度和温度交变条件。采用X射线能量分散谱仪(EDS)对试验中运动部件的轴承未磨损滚道、磨损滚道表面膜层成分和滚珠表面材料进行了分析,结果显示试验中未形成转移膜。根据试验结果预测试验中的MoS2固体润滑运动部件在轨寿命至少为107次以上。最后根据影响运动部件寿命的因素,提出了增加空间运动部件工作可靠性,提高工作寿命的相关措施。     

纳米金刚石润滑添加剂在含水工况下的摩擦学性能对比

在润滑剂的实际工程应用中,水是很常见的杂质,使用含水工况下纳米金刚石颗粒添加剂与几种润滑添加剂,进行了摩擦学性能的试验研究。通过含水工况下润滑油的减摩性能、抗磨性能和承载能力来考察纳米金刚石润滑剂的摩擦学特性。结果表明,在含水条件下,纳米金刚石添加剂能在一定程度上改善基础润滑油的综合摩擦学性能。     

纳米改性油脂润滑材料的空间摩擦学性能

为满足各类空间飞行器高精度、长寿命、高可靠性的要求,空间用润滑脂必须具有优异的空间环境适应性及摩擦学性能。为提高全氟聚醚(PFPE)基润滑脂的摩擦学性能,采用纳米MoS2颗粒对进行改性,并研究改性后润滑脂的耐空间辐照性能。结果表明,在PFPE基润滑脂中添加纳米MoS2颗粒,可以在保证其耐空间辐照性能的同时改善其摩擦学性能。     

我国首台空间摩擦学原位分析系统研制成功

日前,国家重大科研仪器研制项目——＂模拟空间环境下摩擦试验原位系统的研制＂,通过了国家自然科学基金委员会组织的结题验收。该项目由中科院院士、中科院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室主任刘维民研究员主持。     

海水淡化用小型热泵系统的变工况分析

在某些特殊场合需要一种以维生为目的的小型海水淡化装置,热泵技术因其既能制冷又能制热,且高效节能的特点而被选用。这种小型的海水淡化热泵装置以3.6kg/h的淡水产出率为设计参数。针对不同的运行工况(冷凝温度和蒸发温度发生变化),计算了系统中各换热器的传热系数、适宜的换热器的面积和毛细管的长度。在这些数据基础上,分析了冷凝、蒸发温度和这些参数的关系,为完成小型海水淡化热泵系统的实际加工、装配和调试奠定了基础。     

中科院兰州化物所制备出空间机构运动部件润滑油

中国科学院兰州化学物理研究所成功制备了一种硅碳氢化合物。据介绍,这种化合物具有极高的热分解温度、良好的高低温性能,可以作为空间机构运动部件的润滑油使用。     

锅炉炉内承压部件的蠕变分析及寿命计算

本文以高温过热器为例,对锅炉炉内承压部件的寿命损耗规律进行了分析,采用拄森-米勒参数式确定蠕变断裂时间,用罗宾逊法则求出过热器蠕变寿命损耗,同时考虑疲劳对高温金属的破坏作用,最终得到适用于在线监测系统的过热器蠕变寿命简化计算公式。在计算管壁应力时,取额定负荷下的工质压力作为恒定的工作压力,这种处理使计算得到简化并趋于安全。高温腐蚀的影响通过原始壁厚乘以一个修正系数考虑。现场直接测量过热器管壁温度信号,经过适当的补偿和修正,就可输入在线监测系统进行寿命损耗监测。     

摩擦学和润滑工程发展趋势(二)——美国摩擦学者与润滑工程师协会2014调研报告

4.3制造业随着新型润滑材料和润滑技术的发展,设备运行寿命将更长,运行速度更快,从而成本也会降低,因此工业界专家主要侧重于制造业的效率和可持续发展两方面问题,调查小组也主要关注了这两方面的发展趋势。然而,专家也分享了以下观点,许多制造业的发展可能会与时俱进,且可能是一个循序渐进的过程,而不是由一个未来的技术颠覆性地改变制造业,许多组织都在跟进改进的结果而不断推进。调查小组表示,效率的提升将降低对原材料的依赖,从而降低     

基于循环工况的客车骨架疲劳寿命分析和优化

为降低制造商进行实车可靠性试验的成本,提出一种虚拟仿真代替实车可靠性试验的方法.以某款城市客车为研究对象,首先在ADAMS/Car软件中根据客车设计参数建立整车动力学模型,并将B级二维随机路面扩展为三维.基于城市客车四工况循环构建仿真循环工况,在三维随机路面上进行动力学仿真,提取悬置与车身骨架连接点的载荷谱.最后将载荷谱导入Ncode软件对骨架进行疲劳寿命预测,得出骨架的寿命为12.08万千米,不满足相关标准要求,故对其进行优化,优化后骨架的寿命为44.09万千米,满足相关标准要求.此研究方法有助于减少可靠性试验次数,加快车辆设计的进程.     

基于多状态劣化空间划分的多部件系统维修决策

针对劣化独立的同类型部件组成的系统,提出了最优的维修决策优化模型.将系统中部件的劣化过程描述为具有时间连续状态离散的马尔可夫过程,在分析系统转移特性的基础上,运用马尔可夫过程理论求解了系统中单个部件各状态的平稳概率表达式,建立了具有多状态劣化特性的多部件系统的平均费用率最优决策模型,在系统长期平均费用率最小的情况下,得...     

不同轨道结构形式下地铁车辆部件振动及应力分析

国内某地铁线路主要存在普通短轨枕整体道床、12 mm弹性短轨枕整体道床、18 mm弹性短轨枕整体道床三种轨道结构形式,为了研究不同轨道结构形式下车辆部件振动加速度及应力的差异,通过现场测试和数值分析的方法,对该地铁车辆部件运行状态及特性进行调查。通过对比测试数据发现,在该线路普通短轨枕整体道床上运行时,车辆部件振动加速度RMS值、一系钢弹簧应力RMS值均超过其他两种轨道结构形式上测试结果的两倍,在不同轨道结构形式下,车辆部件振动加速度、一系钢弹簧应力测试数据的特征峰值频率均与对应区段轨道表面不平顺通过频率吻合。基于线性累计损伤理论,结合一系钢弹簧应力测试结果计算弹簧疲劳寿命发现,在12 mm和18 mm弹性短轨枕整体道床线路运行时,弹簧的疲劳寿命达到设计要求;在该线路普通弹性短轨枕整体道床线路运行时的弹簧疲劳寿命远小于其他两种轨道结构形式下的计算结果,仅9.77万公里。     

变工况条件下多万向铰驱动轴系的运动特性分析

为研究偏斜轴系过渡过程中的振动及其稳定性,研究了多万向铰轴系在变工况条件下的运动学特性.应用坐标变换的方向余弦矩阵法导出了双铰系统和多铰系统的角速度和角加速度波动的解析表达式,分析了主动轴加速情况下从动轴运动的变化规律,并进行了计算与分析,结果表明:与定常工况相比,变工况(主动轴加速)导致更复杂的运动波动;运动波动周期随时间增大变短;随着主动轴角加速度的增大,角速度和角加速度的波动周期变短,角加速度波动幅度增大;中间轴两端轴叉共面比中间轴两端轴又垂直引起的运动波动幅度小.研究工作对进一步确定万向铰驱动的偏斜轴系的动力学行为具有重要的意义.     

基于ADAMS空间串联机构运动空间的仿真与分析

针对机构学中常用的空间串联机构,用D-H齐次坐标变换建立了六自由度为代表的空间串联机构的运动空间方程,利用机械系统动力学自动分析软件ADAMS建立了二至六自由度空间串联机构的虚拟样机模型,基于虚拟样机技术,对二至六自由度空间串联机构运动空间进行了系统地仿真与分析。研究发现运动空间的形状与自由度的个数和杆的长度有着密切的关系,当自由度达到3个及以上时,不合理的杆长组合会在运动空间中形成盲区,满足一定的条件就可以消除盲区。     

空间用合成碳氢润滑油的长寿命润滑特性分析

为评估空间润滑油在空间环境下的摩擦磨损和长寿命润滑性能,以空间碳氢润滑油RP4752为研究对象,分别采用真空螺旋摩擦试验机(SOT)和滑动摩擦试验机测试润滑油的名义润滑寿命、磨斑直径和滑动摩擦因数,结合扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪进行微观分析。结果表明:RP4752润滑油在真空环境下滑动摩擦因数较小,耐磨寿命较长,具有良好的真空边界润滑性能,试验前后润滑油的红外透过率在14～16.25μm波段无明显变化。在真空寿命验证试验中,两台采用RP4752润滑油润滑轴承的扫描电机旋转圈数达3.02×10⁸,满足运动机构8年在轨运行寿命的需求。此寿命试验结果与SOT试验的润滑油名义寿命每微克1 615圈可形成比对关系,为其他空间运动机构润滑油的选用及长寿命润滑设计提供试验依据。     

二至六自由度空间串联机构运动空间的仿真与分析

针对机构学中常用的空间串联机构,用D-H齐次坐标变换建立了六自由度为代表的空间串联机构的运动空间方程,利用机械系统动力学自动分析软件ADAMS建立了二至六自由度空间串联机构的虚拟样机模型,基于虚拟样机技术,对二至六自由度空间串联机构运动空间进行了系统地仿真与分析,并给出了各运动空间无盲区的条件。