Page 86 - 摩擦学学报2025年第10期
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第 10 期 姜浩, 等: 脂润滑轴承滚动体与保持架摩擦阻力试验研究 1483
架兜孔结构的选择对润滑效果有显著影响. 对其性能有着至关重要的影响，该摩擦力主要受轴承
[11]
在保持架上应力分布研究方面，Gupta等 利用 转速、接触特性和保持架几何形状等因素的影响. 然
计算机模型获取滚珠和保持架的平均磨损率，对保持 而，目前尚缺少1种变量可控且全面系统的试验方法
架兜孔和导向面上的磨损进行了评估. Arya等 探讨 来研究滚动体与保持架之间的相互作用. 因此，提出
[12]
了轴承在不同负载和速度组合下，保持架的运动以及 了1种创新的保持架单元，该单元通过调整保持架结
球与保持架之间的接触力，结果表明球与保持架之间 构参数和工作参数，旨在揭示滚动体与保持架之间的
的接触力随运动速度的增加呈线性上升. 袁杜娟等 [13] 相互作用对滑动摩擦力的具体影响. 设计的保持架模
通过参数建模与动态分析，研究了轴承不同安装方向 拟单元具有自由移动变位功能，能够实现对保持架与
对保持架运动轨迹和最大应力位置的影响. Suzuki等 [14] 滚动体相对位置的多角度研究. 此外，保持架兜孔的
构建了仅由滚动体和保持架组成的简单模型，通过动 可拆卸设计，便于进行不同类型的保持架测试. 通过
力学分析获得冲量，计算结果表明保持架的磨损与冲 该保持架模拟单元，侧重分析了滚动体速度、保持架
[15]
量成正比，揭示了保持架的磨损模式. Ken等 在不限 相对位置、保持架高度、滚动体与保持架间隙对脂润
制保持架振动的条件下，构建了1种能同时测量“滚动 滑轴承滚动体与保持架之间滑动摩擦力的影响，并基
体与保持架兜孔之间接触力”和“保持架中心位移”的 于试验结果给出了最优的保持架接触条件. 该研究旨
测量系统，对滚动体和保持架之间的相互作用及其引 在深入探讨滚动体与保持架之间相互作用产生的滑动
起的摩擦磨损进行了剖析. 摩擦力，为改善轴承摩擦性能和提升润滑效果提供了数
从润滑性能上看，润滑效果对摩擦力的影响立竿 据支持. 通过系统地分析这些关键参数的影响，本文中
见影. 多数研究表明润滑效果主导轴承产生的摩擦磨 的研究成果将为轴承设计与优化提供有价值的参考.
损 [16-18] ，在轴承滚动体与保持架研究方面，王亚泰等 [19]
建立了模型，以分析保持架在不同引导方式下轴承腔 1 测量装置与试验条件
内的阻力分布和润滑剂流动，进而评估轴承内关键接 在点接触油膜和摩擦力测量装置 上增设保持
[23]
[20]
触润滑区的流动. 薛梓涵等 利用超声法测量了轴承 架单元，图1(a)所示为滚动体与保持架的测量结构示
的油膜厚度以及保持架转速，以此评估轴承的润滑状 意图，测量装置中钢球由伺服电机控制转速，钢球旋
[21]
态和打滑状态. Jin等 通过保持架模拟单元，测量了 转与保持架兜孔面形成滑动摩擦副，产生正反向压力
滚动体接触区的油量和油膜，结果表明保持架在润滑 传递给拉压传感器，传感器将物理量转换为电信号，
剂的再分配和润滑状态中起着关键作用，保持架润滑 通过数据采集卡显示在电脑端，记录摩擦力产生的整
效果的优劣也影响着轴承内部摩擦力的大小. Aamer 体过程及趋势. 设备采用量程为5 N的拉压传感器；精
等 设计开发了1个包含透明保持架的测试装置，通 度为0.03 mm的位移平台；延伸板为钢材质，保证装置
[22]
过试验和分析研究了在不同工况下滚动体与保持架 稳定性；保持架材质为树脂8 000，保证兜孔面变形强
之间的摩擦润滑状态及润滑剂流动情况. 度；钢球精度为G5，直径为25.4 mm；钢球与保持架兜
现有研究表明，滚动体与保持架间的滑动摩擦力 孔直径比为1:1.08. 图1(b)所示为保持架测试变量及受
Ball
S
Cage
Plate h c u b
h d
F x
Z-axis displacement table
Sensor
Spring X-axis displacement table F z
(a) Schematic diagram of cage measurement structure (b) Schematic diagram of cage test variables and force
(F x ：horizontal component of cage friction；F z ：vertical component of cage friction)
Fig. 1 Structure of cage simulation unit
图 1 保持架模拟单元示意图
