真空环境下MoS2基固体润滑轴承的摩擦磨损特性对轴承的工作性能及磨损寿命具有重要影响。以真空球-盘摩擦磨损试验机为依托,基于滚动轴承拟静力学和Archard磨损理论,建立了固体润滑轴承的磨损寿命模型,并进行了试验验证。采用数值仿真方法,研究了固体润滑轴承工况参数和结构参数对其摩擦磨损特性的影响规律。结果表明,所建立的模型能够较好地预测轴承的磨损寿命,计算结果与试验结果的误差在11.7%以内。承受轴向载荷的固体润滑轴承低速运转时的磨损寿命与转速无关,但载荷对其磨损寿命影响较大,呈负相关趋势;内外套圈沟曲率半径系数的变化直接影响轴承的磨损寿命,且随内沟曲率半径系数的增加而变大,随外沟曲率半径系数的增加而变小;轴承钢球个数增加、接触角增大均可有效地降低轴承的磨损率,提高轴承的磨损寿命。

对低速小角度摆动的固体润滑球轴承运转寿命进行了理论分析与试验研究。基于滚动球轴承的弹性力学与运动学,对滚动体与套圈之间的相对滑移速度进行了分析,并在外滚道控制理论边界条件下对分析结果进行了简化。结合固体界面Archard磨损模型,给出了小角度摆动MoS 2固体润滑轴承寿命的估算公式。针对公式中涉及的小角度摆动运转工况,开展了固体润滑轴承机构的真空加速寿命试验,试验结果表明轴承在小角度摆动的典型工况下寿命超过2.3×10 6次,符合寿命估算公式的理论计算结果,验证了理论分析的正确性。低速小角度摆动工况下的固体润滑轴承寿命估算公式表明其寿命与速度无关、与载荷成非线性相关以及与材料强度成正比。