601EF脂润滑谐波减速器热真空传动性能试验研究

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1、航天器环境工程第28卷第5期601EF脂润滑谐波减速器热真空传动性能试验研究牵晓辉，刘继奎，王术(北京控制工程研究所。北京100190)摘要：文章在热真空条件下对采用601EF腊润滑的谐波减速器的传动性能进行了试验研究，通过分析得出谐波减速器的传动性能与其应用环境温度、输出扭矩和转速具有直接相关性。低温情况下由于接近润滑脂的倾点以及润滑脂粘度快速增加，导致谐波减速嚣的传动性能下降较快。关键词：脂润滑；谐波减速器；热真空环境；传动性能；模拟试验中图分类号：THll7文献标识码：B文章编号：t673—1379(2

2、011)05-'0450-04DoI：1039(；9／jissnl673-13792011．05．0090前言谐波减速器因为具有传动比大、精度高、承载能力强、传动平稳、重量轻等特点在航天领域得到广泛应用。太阳翼驱动机构、天线指向机构、各种有效载荷扫描驱动机构、行星巡视探测器驱动机构和空间机器人等大都采用谐波减速器作为传动方式∽】。谐波减速器利用柔轮的弹性变形来传递运动和动力，刚轮与柔轮间配合属于无侧隙挤压式配合方式。由于空间用谐波减速器多为低转速工作状态，因此摩擦对偶间大多情况下处于边界润滑状态，对偶间润滑一

3、般采用脂润滑和固体润滑方式。与润滑脂相比，固体润滑剂具有摩擦系数较大、热传导性能差和易产生磨屑等缺点，同时由于固体润滑剂的自修复性能差而影响其润滑寿命，因此在长寿命、高可靠空间任务应用上受到一定的局限9J。工作在空间环境中的谐波减速器将遭受高真空、冷热交变等环境的影响，其热真空传动性能是确保为空间飞行器提供高性能传动的关键。美国Casb'ol公司生产的601EF润滑脂是一种白色半透明的全氟聚醚润滑脂，适用温度范围可达．80～204℃，其优点是极压性好、抗辐射性强和化学惰性好等，缺点是抗磨性差。601EF脂广泛

4、应用于航天飞机、卫星等航天器上传动零部件的润滑，典型的应用包括球轴承、滚子轴承、齿轮等【4】。本文对采用601EF滑后的谐波减速器在热真空条件下进行了试验研究，考察了其在不同环境下的传动性能。1热真空试验1．1试验装置采用中技克美公司生产的XBS．32．80和XBS．80—160两种型号谐波减速器作为试验对象，它们的减速比分别为80和160。图1为谐波减速器的三个关键组件：柔轮、刚轮和波发生器。其中柔轮为杯形结构，波发生器主要由凸轮和柔性轴承组成。谐波齿轮的工作方式为刚轮固定不动，波发生器作为传动输入件，柔轮

5、作为传动输出件。谐波减速器的传动润滑采用601EF润滑脂。霏轮刚轮渡发m器图1谐波减速器三大组件Fig．1Threekeycomponentsofharmonicgear为了较真实地模拟空间工作状态，试验在真空室中进行。试验装置由驱动电机、磁流体密封转轴、联轴器、谐波减速器及其支架、真空室、磁粉制动器、控温点、测温点和扭转传感器等组成，如图2所示[5】o收稿日期：2011-04．12：修回日期：2011-05．22基金项目；国防科工局支持课题(项目编号：JPPT-115-496)作者简介：李晓辉(1978一)

6、，男．主要从事空问机电设备与传动系统的研究．E-mail：I-xiaohui@163．com。第5期李晓辉等：601EF脂润滑谐波减速器热真空传动性能试验研究45l图2试验装置示意图Fig．2Schematicdiagramoftestdevice1．2润滑处理及试验条件试验前需要对谐波减速器的传动零部件进行润滑处理，过程如下：1)分别在刚轮和柔轮齿面、柔性轴承内外套圈沟道及挡边表面、柔性轴承外圈与柔轮内壁接触部位均匀涂敷601EF润滑脂；2)将谐波减速器同定在工装上进行正反两个方向上的跑合，每个方向跑合10

7、0圈，以确保润滑脂均匀扩散到刚轮、柔轮齿面等各个接触部位；3)将谐波减速器从工装上取下，用绸布将谐波减速器和工装上溢出的多余润滑脂擦拭干净；4)最后要控制润滑脂的涂敷厚度，约为0．1～0．2iTlm，可通过测晕涂敷润滑脂前后重量差的方式来确定润滑脂的厚度。试验的环境条件选取高轨道空间环境条件，力学条件按两种谐波减速器的典型应用情况选取，见表l。表l试验条件T曲le1Tbstconditions项目试验条件真窄度／Pa≤1．3×lO‘3温度范用／℃．35～70温变速率／(℃·min。1)约0．5循环次数12极限

8、高低温停留时间／}l4输入转速／XBS一32．8040(r-min。1)XBS．80．16080XBS．32．80正反交替，输入轴每160转旋转方向换向1次正反交替，输入轴每320转XBS-80．160换向1次输出扭矩／XBS．32．805±O．1(N‘m)XBS．80．16060±0．11．3试验测量温度是影响润滑性能的重要参数。根据美国材料试验学会的ASTMD341等标准，液体石油产品粘度一温度