螺旋轨道摩擦计(SOT)填补了原尺寸寿命测试和通常不切实际的加速寿命测试之间的差距,这些测试是针对轴承滚珠和滚道材料的滚珠轴承润滑剂。SOT可以在实际条件下运行,并快速产生结果,从而提供信息,指导在设计过程的早期选择润滑剂、球和滚道材料。

SOT是基于一个简化的,无保持器推力轴承,包括一个球之间的平面套圈(见图)。SOT测量的润滑剂消耗和退化率和摩擦系数的边界润滑滚动和旋转接触。

螺旋轨道摩擦计是基于一个无保持器的平面推力轴承。球被挤压在上、下平面圈之间,而下平面圈被旋转,导致球在一个开放的螺旋轨道上运行。

球被压在上下滚道之间与一个控制的力量和下板旋转。载荷和旋转的结合使球在一个接近圆形的轨道上运动,更准确地说,是一个开口螺旋。螺旋的螺距与摩擦系数直接相关。在轨道的末端,球与导向板接触,使轨道恢复到原来的半径。在整个测试过程中,轨道是可重复的。力传感器安装在导板的直线上,测量球与导板之间的力,它与摩擦系数直接相关。SOT,如图所示,可以在超高真空(109托尔)或各种气体在大气压下。载荷力可以在45 - 450 n之间调整。通过改变载荷力和球直径,可以得到0.5 - 5.0 GPa之间的平均赫兹应力。球的轨道速度范围是每分钟1到100转。

对于大多数轨道,球用枢轴进行纯净的轧制;然而,当球接触引导板时,也发生滑动。与导板的接触时期称为“磨砂”是轨道中最具摩擦的严重部分,并且是大多数润滑剂的摩擦解。

通常,在测试开始时,在球上加少量的润滑剂(≈50 μg)。这样少量的润滑剂通常在一到两天内降解。测试持续时间可以通过调整润滑剂的初始量和/或负载力来改变。当润滑剂失效时,测试终止。当摩擦系数上升超过预定义的极限,通常是启动摩擦系数的2到3倍时,就定义了故障。润滑剂的寿命被量化为完成的球轨道的总数除以在球上的润滑剂的初始数量。一般情况下,对每种情况进行四次测试,并对测试数据中的统计显著性进行平均。各种材料的相对寿命可以进行比较,并与实际应用中的相对寿命直接相关。

这项工作是由斯蒂芬五辣椒和威廉····琼斯,JR.的威廉··琼斯(Gleng Research Center),Edward Kingsbury的有趣联系,托莱多大学Mark Jansen Mark Jansen。有关详细信息,请访问机械/自动化类别下的www.techbriecs.com/tsp在线访问技术支持包(TSP)。

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美国宇航局科技简报杂志

本文首次发表于2007年2月号美国宇航局技术简报杂志。

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