冀向陽 劉宇

摘 要：結(jié)合現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)以及查閱資料對(duì)有關(guān)空間方面的機(jī)械潤滑部分進(jìn)行了調(diào)查研究并且做出了分析評(píng)首先簡單說明了氣態(tài)水以及原子狀態(tài)的氧，發(fā)射過程中的巨大的震動(dòng)，強(qiáng)烈的過載，超低氣壓，強(qiáng)烈的輻射環(huán)境對(duì)空間中應(yīng)用的機(jī)械造成在摩擦系統(tǒng)中的影響。其次提出了對(duì)空間是技術(shù)發(fā)展的要求以及機(jī)械應(yīng)用于空間方面時(shí)所急需解決的關(guān)于如何預(yù)防由微弱摩擦、高穩(wěn)定性以及間歇操作所導(dǎo)致的冷焊，和惡劣環(huán)境中如何延長潤滑油的使用周期。詳細(xì)的表述了現(xiàn)有的以及問題和發(fā)展進(jìn)程，提出了嶄新的發(fā)展方向，在現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)上明確指出日后科研重點(diǎn)應(yīng)該放在在摩擦學(xué)方面進(jìn)行的設(shè)計(jì)以及模擬進(jìn)行試驗(yàn)

關(guān)鍵詞：空間機(jī)械 摩擦系統(tǒng)

1、機(jī)械潤滑在空間方面發(fā)展?fàn)顩r研究的背景

由于我國航天技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)取得了重大突破，在現(xiàn)有關(guān)空間方面的機(jī)械整體性可大致分為三類：微弱摩擦噪聲、微弱摩擦以及使用大周期?？臻g方面的機(jī)械研發(fā)十分復(fù)雜，作者結(jié)合現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)以及大范圍的文獻(xiàn)查閱，概括了發(fā)射過程中的外在影響因素，歸納了機(jī)械研究在空間上的應(yīng)用的科研現(xiàn)狀，目的是為了促進(jìn)空間機(jī)械的發(fā)展。并且作者認(rèn)為，國外的研究相對(duì)先進(jìn)，但是基于現(xiàn)有的廣度和深度很難真正的解決問題。

據(jù)上所述，作者陳述了空間中應(yīng)用的機(jī)械潤滑問題以及其發(fā)展研究方向等急待處理的問題。之后詳細(xì)的說明了在役材料的使用性能進(jìn)而推出了今后發(fā)展的主要方向以及更好的方法。

2、空間環(huán)境對(duì)摩擦系統(tǒng)造成的影響

首先，太空環(huán)境，包括超低氣壓、溫度差和溫度變化、低重力、強(qiáng)輻射、原子態(tài)氧。高真空對(duì)空間系統(tǒng)的影響。航天器在地球表面軌道運(yùn)行相對(duì)于太空中運(yùn)行時(shí)的真空度航天器內(nèi)的真空度可以達(dá)到十的負(fù)四次方帕斯卡量級(jí)，高真空使得航天器零部件極易損壞，所以對(duì)潤滑的要求非常高，并且好要求能夠承受超低壓。溫度差以及溫度變化，航天器運(yùn)行的環(huán)境的溫變可以達(dá)到負(fù)一百五十?dāng)z氏度到一百五十?dāng)z氏度，所以要求材料必須可以滿足溫度要求。微重力，在這樣的條件下容易導(dǎo)致末端劇烈抖動(dòng)從而降低控制的精度。強(qiáng)烈的輻射會(huì)導(dǎo)致航天器當(dāng)中的機(jī)械零件嚴(yán)重的破壞，所以這些材料要求嫩那狗較好的抵抗輻射。原子氧，原子氧能夠以較大的能量對(duì)器材進(jìn)行轟擊，使其蒸發(fā)和濺射，并且原子氧極易氧化材料。

其次，地面的環(huán)境以及發(fā)射期間造成的損傷。由于在發(fā)射之前都是在大氣中，而航天器的軟金屬潤滑材料以及曾裝的化合物在氧氣和水蒸氣中責(zé)容易受到破壞使其失效，與此可知，在大氣中時(shí)應(yīng)該填充惰性氣體保護(hù)或者可以耐腐蝕的惰性材料。在發(fā)射過程中，劇烈的震動(dòng)和超重力會(huì)導(dǎo)致底部材料被受壓而產(chǎn)生破壞，因此應(yīng)采用高強(qiáng)度的材料。

3、機(jī)械在空間中的潤滑的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢

首先，摩擦學(xué)中急需解決的空間問題。低摩擦以及低噪聲是減低溫升以及減輕由于接觸而導(dǎo)致的磨損的必要條件。并且有利于提高可靠性，提高控制精度，弱化振動(dòng)。位于高真空中的機(jī)械零件很容易發(fā)生擴(kuò)散導(dǎo)致鍵合和冷焊以及咬死，在間歇的機(jī)械運(yùn)動(dòng)中尤其明顯，尤為突出的是在十到一千分鐘的間歇后，啟動(dòng)時(shí)摩擦系數(shù)會(huì)從零點(diǎn)一增加到零點(diǎn)四。在極端的工作條件下，如4K時(shí)，潤滑油凍結(jié)，潤滑性能以及承載能力全都下降只有MoS2可以工作，而且即使位于一千攝氏度并且高真空，仍然可以保持來良好的潤滑性能。摩擦系統(tǒng)耐久性的影響因素復(fù)雜，包括地面和太空的環(huán)境、工況、摩擦系統(tǒng)、摩擦作用。

其次，空間機(jī)械現(xiàn)在利用的潤滑材料?；A(chǔ)材料。過渡金屬作為基礎(chǔ)材料，如二硫?qū)俚幕衔锏娘@著優(yōu)點(diǎn)是真空中低摩擦系數(shù)和較長的使用壽命，并且隨真空度的升高摩擦系數(shù)下降，但是在濕熱的大氣中性能較差。軟金屬作為基礎(chǔ)材料時(shí)，如鍍鉛膜和鍍銀膜，優(yōu)點(diǎn)是摩擦性能好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、可以承受惡劣環(huán)境并且保持摩擦性能，缺點(diǎn)是抗氧化的能力和抗氧侵蝕能力差，容易被氧化。聚合物作為基礎(chǔ)材料時(shí)，包括PTFE和PF和EP和PPS和PAH和PI，前三者潤滑性能好，后三者抗腐蝕能力好，其中PPET位于大氣以及真空中都有較高的潤滑性，并且抗腐蝕性能好。當(dāng)蒸汽壓很低的合成的潤滑油被應(yīng)用時(shí)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，與其它材料相容性好。

由上可知，單一的基礎(chǔ)潤滑劑無法滿足其使用要求，并且很難快速開發(fā)一種新的潤滑劑，所以，實(shí)現(xiàn)較好的潤滑效果的最好辦法是使用復(fù)合的以及剝膜潤滑的材料和多層膜。復(fù)合的材料包括以聚合物為基的復(fù)合材料，以金屬和無機(jī)的非金屬作為基礎(chǔ)的符合材料，干膜，它們的優(yōu)點(diǎn)包括施工簡單、低成本，并且適用面相對(duì)較廣，以物理氣象的沉積作為潤滑的薄膜，精度高、摩擦小、摩擦噪聲小、薄膜內(nèi)聚力和與底材結(jié)合強(qiáng)度很高。

4、結(jié)論

為實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)在空間中低摩擦和低噪聲以及長壽命等方面，人們已經(jīng)做了很多研究尤其是在潤滑劑以及潤滑技術(shù)等的研究方面已經(jīng)獲得了相當(dāng)有價(jià)值的研究成果，但這些工作不夠深入，不夠系統(tǒng)，涉及面不廣泛。雖然潤滑劑以及潤滑技術(shù)的研發(fā)十分重要，但是摩擦副的材料也應(yīng)該合理的選擇。由于摩擦學(xué)基本原理，必須使用多層膜和復(fù)合材料，根據(jù)使用需求，調(diào)整配伍。并且摩擦學(xué)方面的設(shè)計(jì)也十分重要。當(dāng)然，根據(jù)機(jī)械學(xué)和摩擦學(xué)的原理，對(duì)系統(tǒng)機(jī)械性能以及摩擦性能綜合進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，要經(jīng)過對(duì)材料的標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析以及摩擦系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行模擬仿真和失效分析的結(jié)果等，并且利用計(jì)算機(jī)簡歷模擬系統(tǒng)以方便預(yù)測材料性能更好的完善摩擦學(xué)的理論。

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