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      601EF脂潤(rùn)滑諧波減速器熱真空傳動(dòng)性能試驗(yàn)研究

      2011-06-08 05:04:32李曉輝劉繼奎
      航天器環(huán)境工程 2011年5期
      關(guān)鍵詞:柔輪潤(rùn)滑脂減速器

      李曉輝,劉繼奎,王 術(shù)

      (北京控制工程研究所,北京100190)

      0 前言

      諧波減速器因?yàn)榫哂袀鲃?dòng)比大、精度高、承載能力強(qiáng)、傳動(dòng)平穩(wěn)、重量輕等特點(diǎn)在航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。太陽(yáng)翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、天線(xiàn)指向機(jī)構(gòu)、各種有效載荷掃描驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、行星巡視探測(cè)器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和空間機(jī)器人等大都采用諧波減速器作為傳動(dòng)方式[1-2]。

      諧波減速器利用柔輪的彈性變形來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力,剛輪與柔輪間配合屬于無(wú)側(cè)隙擠壓式配合方式。由于空間用諧波減速器多為低轉(zhuǎn)速工作狀態(tài),因此摩擦對(duì)偶間大多情況下處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài),對(duì)偶間潤(rùn)滑一般采用脂潤(rùn)滑和固體潤(rùn)滑方式。與潤(rùn)滑脂相比,固體潤(rùn)滑劑具有摩擦系數(shù)較大、熱傳導(dǎo)性能差和易產(chǎn)生磨屑等缺點(diǎn),同時(shí)由于固體潤(rùn)滑劑的自修復(fù)性能差而影響其潤(rùn)滑壽命,因此在長(zhǎng)壽命、高可靠空間任務(wù)應(yīng)用上受到一定的局限[3]。工作在空間環(huán)境中的諧波減速器將遭受高真空、冷熱交變等環(huán)境的影響,其熱真空傳動(dòng)性能是確保為空間飛行器提供高性能傳動(dòng)的關(guān)鍵。美國(guó) Castrol公司生產(chǎn)的 601EF潤(rùn)滑脂是一種白色半透明的全氟聚醚潤(rùn)滑脂,適用溫度范圍可達(dá)-80~204 ℃,其優(yōu)點(diǎn)是極壓性好、抗輻射性強(qiáng)和化學(xué)惰性好等,缺點(diǎn)是抗磨性差。601EF脂廣泛應(yīng)用于航天飛機(jī)、衛(wèi)星等航天器上傳動(dòng)零部件的潤(rùn)滑,典型的應(yīng)用包括球軸承、滾子軸承、齒輪等[4]。本文對(duì)采用601EF滑后的諧波減速器在熱真空條件下進(jìn)行了試驗(yàn)研究,考察了其在不同環(huán)境下的傳動(dòng)性能。

      1 熱真空試驗(yàn)

      1.1 試驗(yàn)裝置

      采用中技克美公司生產(chǎn)的 XBS-32-80和XBS-80-160兩種型號(hào)諧波減速器作為試驗(yàn)對(duì)象,它們的減速比分別為80和160。圖1為諧波減速器的三個(gè)關(guān)鍵組件:柔輪、剛輪和波發(fā)生器。其中柔輪為杯形結(jié)構(gòu),波發(fā)生器主要由凸輪和柔性軸承組成。諧波齒輪的工作方式為剛輪固定不動(dòng),波發(fā)生器作為傳動(dòng)輸入件,柔輪作為傳動(dòng)輸出件。諧波減速器的傳動(dòng)潤(rùn)滑采用601EF潤(rùn)滑脂。

      圖1 諧波減速器三大組件Fig.1 Three key components of harmonic gear

      為了較真實(shí)地模擬空間工作狀態(tài),試驗(yàn)在真空室中進(jìn)行。試驗(yàn)裝置由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、磁流體密封轉(zhuǎn)軸、聯(lián)軸器、諧波減速器及其支架、真空室、磁粉制動(dòng)器、控溫點(diǎn)、測(cè)溫點(diǎn)和扭轉(zhuǎn)傳感器等組成,如圖2所示[5]。

      圖2 試驗(yàn)裝置示意圖Fig.2 Schematic diagram of test device

      1.2 潤(rùn)滑處理及試驗(yàn)條件

      試驗(yàn)前需要對(duì)諧波減速器的傳動(dòng)零部件進(jìn)行潤(rùn)滑處理,過(guò)程如下:

      1)分別在剛輪和柔輪齒面、柔性軸承內(nèi)外套圈溝道及擋邊表面、柔性軸承外圈與柔輪內(nèi)壁接觸部位均勻涂敷601EF潤(rùn)滑脂;

      2)將諧波減速器固定在工裝上進(jìn)行正反兩個(gè)方向上的跑合,每個(gè)方向跑合100圈,以確保潤(rùn)滑脂均勻擴(kuò)散到剛輪、柔輪齒面等各個(gè)接觸部位;

      3)將諧波減速器從工裝上取下,用綢布將諧波減速器和工裝上溢出的多余潤(rùn)滑脂擦拭干凈;

      4)最后要控制潤(rùn)滑脂的涂敷厚度,約為0.1~0.2 mm,可通過(guò)測(cè)量涂敷潤(rùn)滑脂前后重量差的方式來(lái)確定潤(rùn)滑脂的厚度。

      試驗(yàn)的環(huán)境條件選取高軌道空間環(huán)境條件,力學(xué)條件按兩種諧波減速器的典型應(yīng)用情況選取,見(jiàn)表1。

      表1 試驗(yàn)條件Table 1 Test conditions

      式中:v為運(yùn)動(dòng)粘度,mm2/s;T為潤(rùn)滑油所處的絕對(duì)溫度,K;a、b為常數(shù)。

      溫升的大小在一定程度上可以表征潤(rùn)滑性能和潤(rùn)滑效果的好壞。溫升較小,說(shuō)明潤(rùn)滑脂性能良好,潤(rùn)滑效果較好,使得兩傳動(dòng)部件之間的摩擦較小,產(chǎn)生的熱量較小。試驗(yàn)過(guò)程中須對(duì)諧波減速器的溫升情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。圖2中的測(cè)溫點(diǎn)和控溫點(diǎn)之間的溫度差值就是溫升。

      除了測(cè)量溫升之外,還進(jìn)行了輸入扭矩和潤(rùn)滑脂成分的測(cè)量分析。通過(guò)試驗(yàn)裝置中的扭矩傳感器對(duì)系統(tǒng)的輸入扭矩進(jìn)行測(cè)量,從試驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)看輸入扭矩隨著溫度變化,溫度越低輸入扭矩越大。這主要是受潤(rùn)滑脂粘度的影響,而潤(rùn)滑脂的粘度主要由基礎(chǔ)油的粘度決定。試驗(yàn)前后采用紅外光譜和等離子發(fā)射光譜檢測(cè)潤(rùn)滑脂的元素種類(lèi)和主要元素的含量,分析潤(rùn)滑脂在試驗(yàn)過(guò)程中的變化情況。

      1.3 試驗(yàn)測(cè)量

      溫度是影響潤(rùn)滑性能的重要參數(shù)。根據(jù)美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)的ASTM D 341等標(biāo)準(zhǔn),液體石油產(chǎn)品粘度-溫度關(guān)系都采用Walther公式,其表達(dá)式為[6-7]

      2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

      2.1 傳動(dòng)效率分析

      諧波減速器的傳動(dòng)效率為

      式中:To、ωo和Tro分別為輸出力矩、輸出轉(zhuǎn)速和輸出端摩擦力矩;Ti、ωi和Tri分別為輸入力矩、輸入轉(zhuǎn)速和輸入端摩擦力矩。

      通過(guò)式(2)可以計(jì)算得到諧波減速器的傳動(dòng)效率。圖3、圖4分別為兩種諧波減速器的傳動(dòng)效率隨環(huán)境溫度的變化情況,其中采用多次循環(huán)的目的是考察傳動(dòng)效率長(zhǎng)時(shí)間在熱真空情況下是否會(huì)發(fā)生明顯變化。由圖可以看出兩種諧波減速器的傳動(dòng)效率在50%~75%之間變化。傳動(dòng)效率隨著溫度變化關(guān)系為:總體來(lái)看,溫度越低,傳動(dòng)效率也隨之降低;當(dāng)溫度高于20 ℃時(shí),隨著溫度升高,效率-溫度曲線(xiàn)的斜率變小,這是因?yàn)闈?rùn)滑脂的粘度在20 ℃以上變化很緩慢;而在低于 20 ℃時(shí),效率-溫度曲線(xiàn)的斜率較大,其原因是隨著溫度的降低,潤(rùn)滑脂流動(dòng)性和飽和蒸氣壓降低,粘度快速增加,因此潤(rùn)滑脂的潤(rùn)滑性能降低,這種情況在距離潤(rùn)滑脂的傾點(diǎn)越近的情況下變化越明顯(傾點(diǎn)是指油品在規(guī)定的條件下,被冷卻的試樣能夠流動(dòng)的最低溫度,用來(lái)衡量潤(rùn)滑脂低溫流動(dòng)性)。對(duì)比兩種諧波減速器的傳動(dòng)效率,發(fā)現(xiàn)XBS-80-160的傳動(dòng)效率在低溫階段下降得更快,這是由于該諧波減速器的輸出負(fù)載較大、轉(zhuǎn)速較高所致。在較低負(fù)載時(shí),潤(rùn)滑膜的形成主要取決于潤(rùn)滑脂的粘度;而在較高負(fù)載情況下,潤(rùn)滑性能還與潤(rùn)滑脂的相對(duì)速度、抗磨性和極壓性有關(guān)[8]。在相同溫度下,溫度變化速率的不同也會(huì)在一定程度上影響諧波減速器的傳動(dòng)效率,這種情況在低溫階段更明顯。

      圖3 XBS-32-80諧波減速器傳動(dòng)效率隨溫度的變化Fig.3 Variation of transmission efficiency against ambient temperature in XBS-32-80 harmonic gear

      圖4 XBS-80-160諧波減速器傳動(dòng)效率隨溫度的變化Fig.4 Variation of transmission efficiency against ambient temperature in XBS-80-160 harmonic gear

      2.2 溫升分析

      圖5、圖6所示的為2種諧波減速器的溫升情況,可以明顯看出溫升與環(huán)境溫度的關(guān)系:在高溫時(shí),溫升幅度很小,潤(rùn)滑脂處于良好的工作狀態(tài),因此傳動(dòng)效率較高;在低溫階段,由于潤(rùn)滑脂的粘度增加而導(dǎo)致傳動(dòng)效率降低,更多的能量以摩擦熱的方式損失掉[9-10]。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看,在低溫環(huán)境中,溫升最高達(dá)到7 ℃。在溫升不會(huì)對(duì)諧波減速器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生傷害的情況下,適度的溫升可以降低潤(rùn)滑脂粘度,從而可有效改善低溫下的傳動(dòng)性能。

      圖5 XBS-32-80諧波減速器在不同環(huán)境溫度下的溫升情況Fig.5 Temperature rise in XBS-32-80 harmonic gear vs.ambient temperature

      圖6 XBS-80-160諧波減速器在不同環(huán)境溫度下的溫升情況Fig.6 Temperature rise in XBS-80-160 harmonic gear vs.ambient temperature

      2.3 潤(rùn)滑脂分析

      2.3.1 形貌分析

      試驗(yàn)后拆下 2種諧波減速器的零件,并進(jìn)行了觀測(cè):其中XBS-80-160的柔輪和剛輪齒面上殘留了少量的油脂,齒外有黑色的脂塊;而XBS-32-80的柔輪和剛輪齒面上油脂附著較好,也沒(méi)有干涸。這是由于XBS-80-160的負(fù)載較大和轉(zhuǎn)速較高,將一部分潤(rùn)滑脂擠壓出摩擦面所致。對(duì)清洗后的部件進(jìn)行了觀測(cè):2種諧波減速器摩擦表面均未見(jiàn)到明顯磨損和污染,試驗(yàn)前后剛輪表面沒(méi)有明顯變化。圖7所示的是XBS-32-80剛輪表面磨損情況。

      圖7 試驗(yàn)前后剛輪的表面磨損Fig.7 Surface abrasion of stiff gear before & after the test

      2.3.2 成分分析

      對(duì) 2種諧波減速器中試驗(yàn)前后的潤(rùn)滑脂都進(jìn)行了紅外光譜分析,結(jié)果顯示2種諧波減速器上潤(rùn)滑脂樣品的化學(xué)成分均未見(jiàn)明顯變化,表明潤(rùn)滑脂在熱真空環(huán)境中穩(wěn)定性良好。

      采用等離子發(fā)射光譜對(duì) 601EF潤(rùn)滑脂試驗(yàn)前后的元素進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:試驗(yàn)后潤(rùn)滑脂的Fe元素含量都有一定的增加,這主要是由于在試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)諧波減速器摩擦表面的少量磨損所致;沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他金屬元素含量有明顯變化,說(shuō)明試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)諧波減速器的磨損量較小。

      3 結(jié)論

      1)在低溫下,諧波減速器的潤(rùn)滑性能下降與潤(rùn)滑脂粘度增加有關(guān)。

      2)在高負(fù)荷、較高轉(zhuǎn)速的情況下,由于受抗磨性和極壓性的影響,潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑性能受低溫影響更大而出現(xiàn)快速下降。

      3)由于諧波減速器傳動(dòng)力矩和負(fù)荷較大,因此需要控制潤(rùn)滑脂填充量,過(guò)量的潤(rùn)滑脂會(huì)形成干涸脂塊而加劇溫升,從而加大對(duì)諧波減速器運(yùn)轉(zhuǎn)的阻滯作用。

      (References)

      [1]Ueura Keigi, Rolf Slatter.Development of harmonic drive gear for space applications[C]// 8thEuropean Space Mechanisms and Tribology Symposium.Toulouse,France, 1999-09-29: 259-264

      [2]周暉, 溫慶平, 張偉文.諧波減速器在空間飛行器中的應(yīng)用[J].真空與低溫, 2004, 10(4): 187-192

      Zhou Hui, Wen Qingping, Zhang Weiwen.Harmanic drive used in spacecraft[J].Vacuum & Cryogenics, 2004,10(4): 187-192

      [3]Kwang Seop Jeong, Dai Gil Lee.Development of the composite flexspline for a cycloid-type harmonic drive using net shape manufacturing method[J].Composite Structures, 1995, 32: 557-565

      [4]Jones W R, Jansem M J.Tribology for space applicafions[J].Journal of Engineering Tribology: Professional Engineering Publishing, 2008, 222(8): 997

      [5]William R J.The properties of perfluompolyethers used for space applications, NASA TM 1993-106275[R]

      [6]Scott Bair.The variation of viscosity with temperature and pressure for various real lubricants[J].Journal of Tribology, 2001, 123(4): 433-435

      [7]李興虎, 趙曉靜.潤(rùn)滑油粘度的影響因素分析[J].潤(rùn)滑油, 2009, 24(6): 60-64

      Li Xinghu, Zhao Xiaojing.Analysis of factors affecting lubricant viscosity[J].Lubricating Oil, 2009, 24(6):60-64

      [8]孫春一.諧波減速器傳動(dòng)齒面潤(rùn)滑狀態(tài)分析及減少齒面磨損的措施[J].潤(rùn)滑與密封, 2006(5): 163-167

      Sun Chunyi.Analysis of teeth lubrication for harmonic gear drive and measure of reducing teeth wear[J].Lubrication Engineering, 2006(5): 163-167

      [9]Sehafer I, Bourlier P, Hantschack F, et al.Space lubrication and performance of harmonic drive gears,ESA SP-591[R], 2005-07

      [10]Fusaro R L.Preventing spacecraft failures due to triblolgical problem, NASA TM 2001-210806[R]

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