【摘 要】
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随着现代科学技术的飞速发展,复杂的机构及更高要求的探索目标使得航天器的寿命受到了极大的挑战。其中,卫星的调姿方式也是限制航天器寿命和机动能力的主要因素。目前广泛使用的动量轮可解决该问题,但其结构较为复杂,而且其中的轴承寿命成为限制动量轮使用的关键。本文通过Ls-dyna动力学分析软件,针对两种不同类型的动量轮(偏置动量轮和过零动量轮)建立了轴承显式动力学分析模型;使用Python建立后处理计算程序
【基金项目】
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国家自然科学基金重点项目《空间长寿命轴承的润滑行为及摩擦力矩稳定性研究》课题,项目编号:U1637206
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随着现代科学技术的飞速发展,复杂的机构及更高要求的探索目标使得航天器的寿命受到了极大的挑战。其中,卫星的调姿方式也是限制航天器寿命和机动能力的主要因素。目前广泛使用的动量轮可解决该问题,但其结构较为复杂,而且其中的轴承寿命成为限制动量轮使用的关键。本文通过Ls-dyna动力学分析软件,针对两种不同类型的动量轮(偏置动量轮和过零动量轮)建立了轴承显式动力学分析模型;使用Python建立后处理计算程序;建立了微量润滑油膜厚度快速预测模型。从保持架质心位移轨迹、质心涡动速度偏差比及冲击力等方面,分别对两种轴承的保持架稳定性进行分析,并实现不同工况下动量轮轴承油膜厚度快速预测,为动量轮轴承保持架设计参数及工况选取提供了指导。本文通过偏置动量轮轴承显式动力学分析模型,得到柔性保持架相关运动状态,并与刚性保持架的运动状态进行比较。同时,本文从保持架设计参数(兜孔间隙、引导间隙)和工况参数(轴向预紧力、转速、重力场)对偏置动量轮轴承保持架稳定性进行探讨。通过比较,为轴承设计和工况选择提供依据。本文针对过零动量轮启动加速-短期稳定-减速的变转速工况,研究了轴承在变转速周期内的保持架动态行为。通过过零动量轮轴承显式动力学分析模型,分析了轴承在不同加速度、轴向预紧力、重力场及润滑状态下的保持架稳定性。分析结果表明,润滑状态恶劣导致轴承保持架高频涡动,造成其稳定性下降最为明显。本文利用Pytorch建立了微量润滑油膜厚度快速预测模型,考虑速度、载荷、旋滚比、材料参数及远端油膜厚度作为输入,对动量轮轴承在微量润滑条件下的膜厚进行预测,并通过微量润滑油膜厚度快速预测模型与轴承显式动力学相结合,对供油量提供依据。
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