张志强等：变工况过程中球轴承保持架的稳定性 1461 表2即为重力场下轴承启动加速度对保持架 增加，保持架的质心涡动范围在增加，同时保持架 质心轨迹演化的影响.可以看到，保持架在重力作 质心的运动轨迹向圆环带发展，并向中心点稳定 用下先向Y轴负向偏移(Y轴负向为重力方向)，并 状态过渡（如a=8000 r min s时的稳定区，a为 在旋转摩擦力的作用下向旋转方向偏移（图中第 启动加速度).表明了高速转动过程中，套圈引导 三象限).当转速较小时，保持架与引导套圈之间 面引导作用增强，碰撞作用减弱，保持架的稳定性 发生频繁的碰撞，并在一点附近波动.随着转速的 增加 表2轴承启动加速度大小对保持架质心轨迹演化的影响 Table 2 Influence of acceleration on the evolution of the mass center of cage 质心轨迹演化 a/(rmin .s) 加速区 稳态区 加速+稳态区 200 200 200 150 100 100 100 50 0 0 1000 -50 N 00 100 100 -150 2D0 -200 -200 -100 0 100 200 -100 0 100 200 2 -100 0 100 200 Y向位移μm Y向位移um Y向位移μm 200 200 200 150 I50 150 100 100 100 50 50 0 0 5000 00 N 100 100 100 150 -150 -150 -200 -200 -200 200 -100 100 200 200 -1000 100 200 -1000 100 200 Y向位移m Y向位移/m Y向位移μ 200 200 200 150 150 150 1 5 50 8000 -50 -50 50 -100 -100 150 150 150 -200 -200 -200 200-1000 100 200 200-100.0100 200 200-100.0100 200 Y向位移m Y向位移m Y向位移m 因此在重力场中，低启动加速度使得引导套 调控的准确性，需要动量轮轴承的摩擦力矩量值 圈对保持架的引导作用较弱，保持架在一点涡动， 尽量小.因此，在满足轴承运行稳定的条件下，应 与引导套圈发生频繁碰撞.随着转速的增加，套圈 尽量保证轴承的启动加速度小 引导面引导作用增强，保持架质心沿环形涡动.表 2.2轴向载荷对保持架稳定性的影响 明了较高的加速度缩短了加速过渡时间，且高转 该过程中，为模拟外太空环境中动量轮对卫星 速有利于保持架的运行稳定性 姿态的控制，研究了无重力作用下轴向力对保持架 图3表示了加速区中加速度大小对摩擦力矩 动态性能的影响.轴承启动加速度为1000 rmin.s. 均方根值的影响.可以看到，随着加速度的增加， 表3即为无重力时轴向力变化对保持架质心 摩擦力矩均方根值也随之增加.为保证卫星姿态 轨迹演化的影响.可以看到，在加速区时，由于轴表 2 即为重力场下轴承启动加速度对保持架 质心轨迹演化的影响. 可以看到，保持架在重力作 用下先向 Y 轴负向偏移（Y 轴负向为重力方向），并 在旋转摩擦力的作用下向旋转方向偏移（图中第 三象限）. 当转速较小时，保持架与引导套圈之间 发生频繁的碰撞，并在一点附近波动. 随着转速的 增加，保持架的质心涡动范围在增加，同时保持架 质心的运动轨迹向圆环带发展，并向中心点稳定 状态过渡（如 α = 8000 r·min−1·s−1 时的稳定区，α 为 启动加速度）. 表明了高速转动过程中，套圈引导 面引导作用增强，碰撞作用减弱，保持架的稳定性 增加. 因此在重力场中，低启动加速度使得引导套 圈对保持架的引导作用较弱，保持架在一点涡动， 与引导套圈发生频繁碰撞. 随着转速的增加，套圈 引导面引导作用增强，保持架质心沿环形涡动. 表 明了较高的加速度缩短了加速过渡时间，且高转 速有利于保持架的运行稳定性. 图 3 表示了加速区中加速度大小对摩擦力矩 均方根值的影响. 可以看到，随着加速度的增加， 摩擦力矩均方根值也随之增加. 为保证卫星姿态 调控的准确性，需要动量轮轴承的摩擦力矩量值 尽量小. 因此，在满足轴承运行稳定的条件下，应 尽量保证轴承的启动加速度小. 2.2    轴向载荷对保持架稳定性的影响 该过程中，为模拟外太空环境中动量轮对卫星 姿态的控制，研究了无重力作用下轴向力对保持架 动态性能的影响. 轴承启动加速度为 1000 r·min−1·s−1 . 表 3 即为无重力时轴向力变化对保持架质心 轨迹演化的影响. 可以看到，在加速区时，由于轴 表 2 轴承启动加速度大小对保持架质心轨迹演化的影响 Table 2 Influence of acceleration on the evolution of the mass center of cage α/（r·min−1·s−1） 质心轨迹演化 加速区 稳态区 加速+稳态区 1000 5000 8000 张志强等： 变工况过程中球轴承保持架的稳定性 · 1461 ·