Page 96 - 《摩擦学学报》2020年第4期

506 摩 擦 学 学 报 第 40 卷

1.3 SiCH润滑性能测试 转. 因轨道是螺旋形的，需通过接触引导板使球每公

SiCH润滑油的润滑性能测试分别在真空四球试 转一圈返回其原始轨道半径. 当球接触导向板时，通
验机、真空SRV摩擦试验机和SOT上进行. 过安装在导板上的压电式力传感器测出摩擦力. 如将
(1) 真空四球试验机主要是测定高真空、纯滑动条 螺旋摩擦试验模块更换为四球试验模块即可进行真
件下润滑油的减摩抗磨性能，其中润滑油用量约为4 mL. 空四球试验. 试验条件列于表2中.

(2)真空SRV摩擦试验机用于测定球-盘接触往复
Rotating Plate
Rotation
振动摩擦，往复频率为50 Hz，行程1 mm. (tilted up for clarity)
Spiral
(3)真空SOT试验用于测试润滑油在接近轴承真 Ball orbit orbit
Guide plate
实工况下的边界润滑性能. 因本试验中润滑油含量有
Force transducer
限，摩擦副之间的润滑状态不处于弹性流体润滑区
间，而是处于边界润滑状态. 其润滑仅通过接触中的
单层润滑剂分子相互滑动，对分子滑动抵抗力是摩擦
力的来源. Scrub
Ball
图2是SOT的典型组成示意图，其主要工作原理： Spiral orbit Stationary plate
将50 μg初始油量的润滑油涂覆在钢球表面后，通过固
Fig. 2 Components of the spiral orbit tribometer
定板施加载荷，钢球在固定板和旋转板之间滚动、枢 图 2 螺旋轨道摩擦试验机示意图

表 2 SiCH润滑油摩擦学性能测试条件
Table 2 Tribological performance test conditions for SiCH
Experiment type Ball parameters Temperature Vacuum degree Contact stress Speed or frequency
-1
SRV 440 stainless，12.7 mm 25 ℃ ≤1×10 Pa 100 N 50 Hz，1 mm
-4
SOT 440 stainless，12.7 mm 25 ℃ ≤1×10 Pa 1.5,1.75,2 GPa 210 r/min

1.4 表面表征和分析测试 Rolling bearing
Cage
利用JSM-5600LV型扫描电子显微镜和ESCALAB
Motor stator
250Xi X光电子能谱仪观察磨斑表面显微形貌和分析
元素构成. 采用非接触式三维形貌测试仪对钢球磨斑 Motor shaft
区域进行三维形貌成像，从而判定钢球磨斑直径和磨
损程度. 利用Cary 630 FTIR光谱仪对试验前后的润滑
Grating
油进行红外透过率分析.
1.5 扫描电机1:1寿命验证试验
Fig. 3 Scanning motor structure model diagram
为验证SiCH润滑油在空间运动机构中能否满足
图 3 扫描电机模型结构图
8年(即2.52×10 r)长寿命润滑需求，利用两台均处于
8
边界润滑工况下的高速(300 r/min)、低速(60 r/min)红 表 3 扫描电机寿命验证试验条件
Table 3 Scanning motor life test conditions
外地球敏感器扫描电机开展1:1真空寿命验证试验，扫
Rotating speed Preload Vacuum degree Temperature
描电机内有2个61 809深沟球轴承，每个轴承内含有
60 r/min ≤1.3×10 Pa
−5
22个ϕ4钢球，每个轴承内含有可供润滑用的油量为 300 r/min 20 N 25 ℃
107 mg. 扫描电机结构模型图如图3所示，寿命验证试
验条件列于表3中. 钢球绕轨道旋转圈数-摩擦系数曲线如图4所示. 从图4
中可以看出，不同接触应力下润滑油的初始摩擦系数
2 结果与讨论
分别为0.046、0.056和0.06左右，当摩擦系数上升到
2.1 性能测试 0.26时，SOT试验结束. 每组接触应力下润滑油均做
在SOT试验中，SiCH润滑油在不同接触压力下的 4次SOT试验，SiCH润滑油、815Z润滑油不同接触应力