真空环境下高速小型陶瓷球轴承润滑特性分析

付 康，向北平，周 建，倪 磊

1 引言

分子泵在质谱仪、检漏仪、扫描隧道显微镜等高精密仪器上有着广泛的应用，为了获得较好的真空度保证，需要分子泵的转速非常高；由于空间的限制，分子泵内所用轴承尺寸非常小。如德国普发的某型号分子泵最高转速可达10万rad/min，分子泵内轴承外径只有13mm，因此轴承对润滑的要求非常苛刻，而且由于轴承工作位置的特殊性，防止润滑油的蒸发影响真空度，润滑油的剂量也被严格控制。随之要解决的问题是对轴承的工况进行准确的模拟，从而对轴承的润滑状态进行有效的分析，优化并设计出精确的润滑方案以改善轴承的润滑状态，提高轴承的工作稳定性和寿命。

目前，我国大部分学者对球轴承润滑也进行了很多研究。文献[1]利用点接触弹流润滑油膜刚度计算方法对轴承润滑进行了研究；文献[2]利用逐列扫描法得到陶瓷球轴承点接触热弹流润滑完全数值解；文献[3]通过定性模拟特殊乏油现象，得到点接触供油条件函数对接触区润滑状态的影响。虽然对高速深沟陶瓷球轴承润滑的研究日益得到人们的重视，但是目前关于点接触内部弹流润滑分析计算得文献相对较少，对轴承模型的研究多停留在比较普通的工况，如低速、大尺寸、常温常压下等，对仿真进行验证的更是少之又少。因此，针对真空环境下高速陶瓷球轴承的润滑进行深入研究，通过对各种不同黏度的航空仪表润滑油进行仿真模拟，得到膜厚和压力分布云图，并通过轴承在试验机上的运转，对接触区摩擦系数和磨斑深度进行测量进行试验验证，分析黏度参数对真空状态下轴承润滑的影响规律。……