自润滑关节轴承由于具有结构简单、承载能力强、适应温度范围广、在服役过程中无需添加润滑剂等特点，被广泛应用在航空航天、水利电力、军工机械等行业。与此同时，高端、精密、大型装备的发展对自润滑关节轴承的摩擦学性能、使用寿命和可靠性提出了更高的要求。自润滑关节轴承所使用的自润滑材料性能直接决定了轴承的寿命和性能水平，因此开展对自润滑材料性能的研究成为提高自润滑关节轴承质量和延长其寿命的关键。
自润滑关节轴承通过在轴承外圈内侧粘结、镶嵌固体润滑材料或者表面改性生成润滑膜层等方式形成润滑结构，该部分润滑结构与轴承内圈形成自润滑摩擦面。图1所示为轴承分别以内侧粘结PTFE衬垫、表面溅射沉积碳基薄膜的方式实现自润滑。
图1 自润滑关节轴承结构：(a) 衬垫类自润滑关节轴承；(b) 碳基薄膜型自润滑关节轴承
目前，自润滑衬垫材料大致分为三种，即金属背衬层状复合材料、聚合物及其填充复合材料和PTFE纤维织物复合材料。自润滑衬垫材料的摩擦学性能、衬垫粘结前的处理方式、粘结方式、编织纹路等因素影响着自润滑关节轴承的使用性能。
1、关节轴承自润滑衬垫材料摩擦学性能
衬垫类关节轴承利用粘结剂将织物衬垫粘结到轴承外圈内表面作为润滑层，将轴承内外圈之间的钢对钢摩擦转化为编织物对钢的摩擦，在保证轴承自润滑的同时降低摩擦系数。
目前，国内外学者对衬垫类关节轴承的摩擦磨损性能研究大都集中在衬垫材料性能的优化方面，通过对织物衬垫复合材料改性、优化编织结构、改变纤维的捻制方式和衬垫层数，以及对摩擦对偶面进行表面织构等手段提高关节轴承的减摩耐磨性能。
1、衬垫材料的组分
衬垫类自润滑关节轴承大都以低摩擦聚合物为主要成分，如聚四氟乙烯（PTFE）、聚酰胺（PA）、聚酰亚胺（PI）等。目前国内外轴承企业大都以PTFE作为衬垫材料的主要成分，同时填充其他功能性纤维。聚四氟乙烯是有机高聚物，分子结构是C₂F₂，其中C、C原子以及C、F原子之间都以共价键结合，具有较大的结合能，如图2所示，分子链之间极易滑移，表现出低摩擦的特性。
图2 PTFE分子结构
一般情况下，PTFE的摩擦系数会随载荷的减小而降低，当载荷达到0.8 MPa以上时，摩擦系数趋于稳定；摩擦系数随滑动速度的增大而增大，当滑动线速度达到0.5～1.0 m/s以上时，摩擦系数趋于稳定。
虽然PTFE的摩擦性能优异，但低硬度、易磨损和耐蠕变性差等缺点限制其在实际生产中的应用；同时工况因素如温度、动载荷、摆动方式、摆动频率、湿度等对PTFE的摩擦学性能也有显著的影响。
为提高PTFE的硬度和耐磨性，国内外学者采用其他材料与PTFE结合的方式达到补偿PTFE自身缺陷的目的，比如通过在PTFE基体中添加芳纶纤维、碳纤维、玻璃纤维等功能性纤维以及碳纳米管、石墨烯等纳米级填充物，复合得到具有高强度、低摩擦系数、优异润滑性能的材料。
由于芳纶纤维具有较优异的抗拉强度、弯曲强度和耐冲击等力学性能，在近几年的研究中发现，与其他纤维相比，芳纶纤维能够较大程度地提高复合材料的耐磨性能。但由于芳纶纤维在摩擦过程中会发生原纤化现象，芳纶纤维的添加含量会影响织物复合材料的摩擦磨损性能。
Bjiwe等发现，在芳纶纤维织物/聚醚砜复合材料中，当芳纶纤维体积含量达到63%时，复合材料耐磨性能最差，如图3所示，但此时复合材料具有最佳的弯曲模量和拉伸强度。同时通过等离子体、溴水刻蚀等化学处理方式能够增加芳纶纤维与PTFE树脂的浸润性，提高复合材料的耐磨性能。
图3 芳纶纤维织物/聚醚砜复合材料的比磨损率随载荷变化的曲线图
（与80目碳化硅砂纸对磨，A1、A2、A3分别对应芳纶纤维质量分数为63%、71%、82.3%）
另外，氧化物和金属纳米颗粒的添加也可以增强PTFE的耐磨性，降低磨损率。学者研究发现，添加的α相氧化铝可以在室温下与PTFE形成具有更高温度相的PTFE晶体结构；通过与钢在大气环境条件下的对磨实验发现，PTFE基质中的α相氧化铝填料还可以通过金属螯合物形成坚固的转移膜，进而提高其耐磨性。
Fan等在杂化碳纤维（CF）+芳纶纤维（AF）增强的PTFE复合材料中添加体积含量为0.3%的SiO₂纳米颗粒，经试验发现复合材料中释放的二氧化硅纳米颗粒被压制成摩擦膜，进而影响PTFE分子的力学和化学性能，复合材料的耐磨率可降低47.3%。
2、衬垫的编织结构
在服役过程中不同的编织结构所表现出的摩擦磨损性能也各有差异。目前常见的自润滑衬垫编织物结构有平纹、斜纹、缎纹三类，如图4所示。由于芳纶纤维对PTFE树脂的容纳性良好，一般采用斜纹或缎纹的编织形式对两者进行混编，得到摩擦磨损性能优异的织物衬垫。
图4 衬垫编织结构示意图：(a) 平纹（一经一纬）；(b) 斜纹（两纬两经）；(c) 缎纹（一经三纬）
Rattan采用体积含量为55%的碳纤维制备了平纹、斜纹和缎纹三种结构形式的聚醚亚胺（PEI）衬垫，并对其进行浸渍处理。研究发现，三者力学性能较差，平纹结构表现出较好的摩擦学性能，斜纹结构的腐蚀磨损性能最差，然而缎纹结构衬垫在摩擦过程中成膜性能最佳。
Gu等对Kevlar/PTFE混合纤维复合材料的三种编织结构（平纹、斜纹1/3和缎纹8/5，如图5所示）进行了磨损试验，研究表明缎纹8/5在10 MPa下的减摩和抗磨性能最佳，而平纹最差。但在30 MPa时，抗磨性能却相反，缎面8/5甚至无法完成16 Hz的2小时磨损测试。
图5 衬垫不同编织结构示意图
没有明确的证据证明抗张强度会影响耐磨性能。因此，织物复合材料的三种编织结构的摩擦学性能不同可能归因于织物表面不同的PTFE比例和不同的磨损机理。
另外，织物衬垫层数也会造成轴承摩擦磨损性能的差异。学者通过研究发现，在载荷固定的工况下，单层PTFE/Nomex织物的静摩擦系数低于双层纤维织物；在转速固定的工况下，单层混纺织物复合材料的静摩擦系数高于双层混纺织物。
有学者研究了增强纤维与PTFE树脂的捻制方式对摩擦性能的影响。苏萌等将PTFE-Nomex/Nomex织物与高温树脂分别采用S形和Z形的方式捻制，如图6所示，研究发现采用S形方式捻制的织物磨损量受温度影响较小，而采用Z形方式捻制的织物磨损量随温度的升高而增大，如图7所示，且在相同温度下，S形方式捻制的织物摩擦系数较小。
图6 PTFE-Nomex纤维捻制结构图：(a) PTFE-Nomex纤维S形捻制示意图；(b) PTFE-Nomex纤维Z形捻制示意图
图7 不同温度下S形和Z形捻制PTFE-Nomex织物线磨损量变化图
3、衬垫的粘结性能
PTFE表面能低，因此不粘性明显，很难与其他材料粘结。由于自润滑关节轴承工作时工况复杂，衬垫极易从轴承外圈脱落，因此保证衬垫的粘结强度，是保证自润滑关节轴承服役寿命和使用性能的关键。目前对衬垫粘结强度的研究，学者主要从粘结剂性能、衬垫粘结面表面处理技术两个方面展开。
粘结剂分有无机和有机两大类，有机胶粘剂主要以富有粘性的树脂、橡胶作为基体材料，根据需要添加一定的固化剂、增塑剂等配制而成。常见的胶粘剂有环氧树脂、酚醛树脂、氯丁胶浆等。
无机胶粘剂大都由固体与液体混合而成，常用的无机胶粘剂为低分子化合物组成的无机盐如硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等以及水玻璃、粘土等，而水玻璃、粘土的使用温域较宽。一般酚醛树脂、环氧-缩醛胶等粘结剂是通过热膨胀等固化方式将衬垫材料粘结在轴承外圈内侧。
运用等离子体处理、酸液处理、接枝处理、超声波处理等表面处理技术可以改善衬垫纤维物表面的化学惰性，提高衬垫与轴承外圈基体材料的粘结强度。学者通过超声波及稀土CeO₂、丙烯酰胺、磷酸酯偶联剂、甘油醚等对PTFE和芳纶纤维编织衬垫进行改性处理，解决芳纶纤维中苯基团极难溶于大多数化学物质的问题，提高衬垫的粘结性能；经摩擦试验发现，在不同的摆动频率下，经改性处理后的衬垫轴承摩擦系数、磨损量、摩擦温升均低于衬垫未经处理的轴承。同时运用激光织构技术对轴承外圈进行处理，增大粘贴面积，可以在一定程度上提高衬垫与轴承的粘结性能。
由于衬垫从轴承外圈内表面的脱落过程与剥离强度测试时衬垫剥落的过程相似，因此将剥离强度作为检测衬垫粘结强度的评价标准。剥离强度是单位宽度的衬垫从粘结面剥离时所能够承受的最大载荷。低速摆动自润滑向心关节轴承规范GJB 5502-2005中规定剥离强度值应不小于0.35 N/mm，剥离强度测试应在粘结衬垫的整个宽度上进行，衬垫与粘结面成140°±40°，剥离试验装置示意图如图8所示。
图8 剥离强度测试示意图
为了有效评价衬垫的粘结强度，王运佳设计了剥离强度测量仪，其中的夹具系统设计如图9所示，从固化工艺方案、表面粗糙度、粘胶量三方面进行衬垫粘结试验比较，试验发现固化温度对粘结效果的影响最大。
图9 剥离强度测试仪夹具系统结构示意图
2、自润滑关节轴承磨损机理及失效规律研究
1、自润滑关节轴承磨损机理
织物自润滑关节轴承的失效以衬垫的磨损为主。衬垫材料在服役过程中会发生咬合、蠕变、转移膜剥落、纤维撕裂、表面裂纹、磨屑等磨损现象，这些磨损现象经常同时发生而形成综合损伤，随着损伤区域和尺寸的不断增大，会加速衬垫的损伤和失效，进而破坏轴承的运动特性。
目前国内外学者通过轴承磨损试验和有限元仿真相结合的方法探究轴承服役过程中的磨损机理、磨损失效规律和静态接触等问题。轴承磨损试验用于研究不同工况下关节轴承的磨损量、摩擦温度和摩擦力矩的变化规律，同时运用扫描电镜、能谱仪等微观分析工具对关节轴承对偶面的磨损微观形貌、特征元素分布情况进行微观分析，进而探讨不同工况下衬垫材料的成膜机理和磨损机理。
一般情况下采用有限元仿真方法对轴承接触应力分布进行预测，通过试验数据研究建立理论模型，结合有限元仿真中接触应力分布结果，在失效模型中体现磨损累积作用对寿命周期的影响。
自润滑关节轴承在不同的摩擦条件下，表现出多种磨损形式，对应多种磨损机理。国内外学者普遍认为关节轴承的磨损形式主要为黏着磨损、磨粒磨损，并伴随一定程度的疲劳磨损。在摩擦过程中，关节轴承对偶面的实际接触面积和摩擦温度是产生粘着磨损的主要条件。当摩擦表面实际接触面积远小于名义接触面积时，实际接触面的受力远大于所施加的载荷，进而发生PTFE材料向对偶面转移的现象。
随着摩擦温度的升高，衬垫材料流动性增加，材料转移的现象更为明显。在摩擦过程中随着衬垫材料磨损量的增加，复合纤维会逐渐裸露并发生断裂，导致磨粒的产生，磨粒会阻碍并损伤PTFE转移膜，并在对偶面形成与摩擦方向一致的划痕，形成磨粒磨损。在摩擦过程中如果施加周期性的载荷，摩擦接触区形成的循环应力超过对偶面材料的疲劳强度时，会引起裂纹，进一步引起扩展，造成材料的断裂剥落，产生一定程度的疲劳磨损。
王媛等将聚四氟乙烯与芳纶纤维混合编织作为轴承衬垫材料，研究发现低载、低速工况下，磨损形式以粘着磨损为主，随着载荷和转速的增加，PTFE转移膜逐渐被破坏，导致衬垫材料中的纤维裸露并断裂，此时磨粒磨损为主要的磨损方式并伴随一定程度的黏着磨损。
周占生对关节轴承施加正弦载荷和恒定应力，观察摩擦对偶面SEM形貌时发现，摩擦表面出现犁沟和磨粒，证明在摩擦磨损过程中为粘着磨损和磨粒磨损，随着加载周期的增加出现了一定程度的疲劳磨损。同时由于正弦法向和切向应力的反复作用，伴随一定程度的疲劳磨损。
由于自润滑关节轴承在摩擦过程中载荷、温度、磨损量、摩擦系数等宏观量在很大程度上可以反映轴承的磨损形式，因此国内外轴承企业将衬垫材料磨损量、摩擦系数、轴承表面温度等作为钢/PTFE织物衬垫型关节轴承的失效判据，表1为JB/T 10860-2008《关节轴承 动载荷与寿命试验规程》中对不同类型摩擦副关节轴承的失效判据。
表1 不同类型摩擦副关节轴承的失效判据
2、自润滑关节轴承PTFE转移膜的形成及破坏过程
固体润滑膜的形成是PTFE纤维织物具有良好润滑性能和耐磨性能的本质。杨育林等对PTFE固体转移膜的形成过程进行了研究，发现PTFE固体转移膜的形成能够减小摩擦、降低磨损。
目前，国内外学者一般采用宏观和微观相结合的方法研究PTFE转移膜的形成和破坏机理，通过对摩擦过程中磨合、稳定、急剧磨损三个阶段对偶件表面微观形貌进行分析，研究载荷、工作频率等工况因素对转移膜形成的影响。学者在PTFE中添加不同的金属化合物纳米晶粒（SiO₂/MoS₂/石墨/TiO₂等）或者增强纤维（碳纤维/玻璃纤维/芳纶纤维等），研究添加组分对转移膜形成的影响，以及转移膜与基体的结合性能。
转移膜的演化过程可分为跑合、过渡、稳态三个阶段，如图10所示。在跑合阶段，PTFE顺着摩擦力方向发生蠕变和转移，并逐渐形成转移膜，此时的转移膜由较大的片状碎屑组成，其磨损特性与PTFE相当，在该阶段产生的磨损率较大。
图10 磨损过程中转移膜随滑动距离变化的SEM形貌：(a) 转移膜在跑合、过渡和稳态阶段的典型形貌，其中不锈钢对磨面为白色；(b) 滑动距离与磨损量的关系
在过渡阶段，PTFE转移膜薄（约20 nm），几乎没有磨损现象；随着转移膜的增厚，转移膜呈岛状形貌进入稳态阶段，在该阶段随着滑动距离/时间的增加，岛状转移膜径向增长，并相遇、合并，形成稳定连续的转移膜，摩擦系数减小并趋于稳定，此阶段磨损率较低。研究表明，纯PTFE很难在金属基体表面形成均匀稳定的转移膜，填充材料的加入可以阻止PTFE转移膜的脱落；石墨/聚丙烯腈（PAN）/Mo/TiO₂等可增强转移膜与对偶件表面的附着力。
苗艳伟用超声波及稀土LaCl₃、CeO₂对关节轴承衬垫进行处理，衬垫采用斜纹编织（裁剪时保证衬垫编织纹路与裁剪方向的夹角为60°）形式，在恒定载荷30 MPa（10.5 kN）、摆动频率2.5 Hz、摆动角度±10°、旋转摆动时间t分别为50、100、150、200、250、300、350 min测量磨损量并观察衬垫表面微观组织及形貌，分析并建立了PTFE成膜过程的物理模型。
邱明等所建立的成膜过程为：磨损初期，凸出的PTFE纤维在法向载荷挤压作用下发生弹性变形，并在摩擦剪切力的作用下发生“冷流”现象，逐渐铺展填充衬垫表面，在凸起部分形成了大面积的PTFE转移膜；随着摆动时间的延长，PTFE转移膜彼此结合形成连续的转移膜；随着磨损时间的延长，PTFE转移膜逐渐变薄直至磨损失效。
Liang Ding等为全面观察轴承钢转移膜的形成情况，开发了一种基于SEM的表面分析方法，并辅以飞行时间二次离子质谱（Tof-SIMS）技术进行校准。通过测试一组经过摩擦磨损试验的轴承试样，运用表面分析方法评估转移膜的形成过程，该轴承试样表面经过激光处理形成了能够改善轴承摩擦性能的纹理（凹痕）。
3、自润滑关节轴承寿命预测与可靠性研究
开展自润滑关节轴承寿命预测与可靠性研究对提高装备的运行安全性具有重大的意义。国内外学者针对自润滑关节轴承磨损寿命预测和可靠性评估的需求，依据关节轴承的磨损机理，通过开发研制轴承寿命试验平台，以磨损量为反映关节轴承磨损寿命的物理量建立了大量的磨损寿命模型。鉴于工程经验以及工况条件对轴承寿命的影响，推导出一系列轴承寿命公式，并进行加速试验，得到轴承磨损寿命分布函数，进而实现轴承的可靠性分析。
1、自润滑关节轴承寿命试验平台
由于自润滑关节轴承的磨损问题较为复杂且多变，其磨损过程与环境载荷、接触结构、温度、速度以及填充材料性能等因素相关。在关节轴承摩擦磨损性能分析、寿命计算公式拟合、额定动、静载荷确定等方面仅靠理论研究还无法解决，需要借助关节轴承寿命试验机开展试验。因此，国内外学者和工程人员开发研制了一系列评价关节轴承摩擦磨损性能的检测设备。
目前，关节轴承寿命试验机还处于发展阶段，轴承的运动形式主要以一维运动形式为主，即关节轴承在试验芯轴的带动下，内圈相对外圈绕z轴往复摆动，同时通过加载系统对轴承施加径向或轴向载荷。试验芯轴在摆动系统的作用下做往复摆动，轴承摩擦学参数和试验机工况条件参数由检测系统执行并输出相关数据。
国内学者研制出单向回转式、往复摆动式以及高低温环境轴承实验机等一系列的关节轴承试验机。燕山大学航空自润滑关节轴承共性技术航空科技重点实验室陆续研制出直升机自动倾斜器大球铰轴承服役性能评价试验机、航空低速重载自润滑关节轴承摩擦磨损性能评价试验机、空间环境自润滑活动部件及自润滑材料摩擦磨损性能评价试验机等一系列自润滑关节轴承及自润滑材料仪器装备平台。
国内外轴承试验机的研制可近似模拟轴承运行工况，并检测轴承摩擦性能数据，但由于试验机研制标准不统一，造成数据兼容性较差且检测数据可靠度较模糊。近年来应用在轴承试验机中的误差补偿技术可实现磨损量在线检测误差补偿，该技术的应用可提高试验机检测数据的有效性和可信度。
随着航天技术的发展，轴承试验机航天环境模拟箱的需求还未得到满足，如何解决液压传动机构引起的振动干扰、陪试轴承产生的附加扭矩等影响因素尚未得到解决。因此，关节轴承试验平台在检测数据的精确性方面依旧是具有挑战性的课题。
2、自润滑关节轴承寿命预测研究
在实际磨损过程中，经常是多种磨损形式共存，并且各磨损形式之间还会相互影响形成新的磨损形式。研究者们普遍认为磨损量可作为反映关节轴承磨损寿命的物理量，并基于磨损失效机理建立相应的磨损物理模型，表达磨损深度（磨损量）与接触压力、结构参数、摆动角度、摆动频率、磨损常数和服役时间之间的关系，即累积磨损量是特定时间内对特定结构关节轴承的累积作用效果。
国外轴承公司（FLURO、INA、SKF等）对常规工况下关节轴承的寿命计算都有相应的公式，计算公式中考虑到载荷大小、载荷方向、环境温度、润滑方式、速度（摆频）等影响和制约自润滑关节轴承寿命的因素。
杨咸启等对国产关节轴承进行测试，通过试验对比发现，SKF公司的轴承寿命计算方法较适合用于计算国内关节轴承的寿命；基于关节轴承的失效准则及摩擦磨损的理论基础，提出了适用于国内关节轴承寿命预测的计算方法：
式中：∂K是载荷特性寿命系数，∂t是与温度相关的寿命系数，∂P为载荷寿命系数，∂v是滑动速度寿命系数，∂z是润滑寿命系数，KM是与摩擦副材料有关的系数，Cd是关节轴承额定动载荷，v是关节轴承球面滑动速度，P为当量动载荷。
相关系数可以通过机械行业标准JB/T 8565-2010《关节轴承 额定动载荷与寿命》查得。由于计算公式借鉴国外的计算方式，缺少相应的理论依据，并且公式中所牵涉到的修正因子确定困难，导致寿命计算的准确性低，并且对于复杂摆动和倾斜运动，以及用特殊润滑方式的相关系数无明确规定，导致其公式覆盖面低。
因此，国防科技大学方鑫等基于关节轴承协调接触理论模型，融合滑动磨损计算方法建立了自润滑关节轴承磨损失效物理模型，提出研究复杂的磨损非线性过程的磨损阶段分析方法和不同磨损阶段转换的临界拐点的辨识算法，给出自润滑关节轴承磨损寿命的失效物理计算方法和分段线性计算方法。
式中：F为接触应力，u0为关节轴承初时间隙，Ks,Ⅰ为磨合磨损常数，Ks,Ⅱ为稳定磨损常数，Ks,Ⅲ为急剧磨损常数；关节轴承自润滑衬垫每个阶段的磨损常数Ks需要通过磨损试验确定其变化规律。ut1为第一个拐点（由磨合阶段进入稳定磨损阶段）的平均磨损量，ut2为第二个拐点（由稳定磨损阶段进入急剧磨损阶段）的平均磨损量，um为磨损量失效阈值。
但由于该寿命公式未考虑温度和载荷的作用，在工程实际应用中，仍存在一定的局限性。
张详坡采用组合磨损计算方法分别建立了自润滑推力关节轴承和向心关节轴承的磨损寿命模型。该模型综合考虑了影响自润滑关节轴承寿命的磨损机理、结构特点、工作特性以及零部件功能要求等因素。其中向心关节轴承的磨损寿命模型为：
式中：k2为衬垫材料的磨损系数，P为径向载荷，H为极限磨损量，C为轴承外圈高度。
该寿命模型中将结构参数（轴承内圈半径R、轴承外圈内径D1、球面中心与内圈背面间的距离S、轴承公称高度T和轴承外圈高度C，如图11所示）和功能要求（极限磨损量H）显式地在模型中表示，可以适用于非标准特种关节轴承和特殊功能要求的自润滑关节轴承。但该公式应用的全局线性分析方法，经试验验证后磨损数据的拟合精度远低于分线段拟合精度。
图11 关节轴承结构参数示意图
卢建军等以钢/PTFE编织物的自润滑向心关节轴承为研究对象，基于自润滑关节轴承的磨损机理，考虑到组合磨损和稳定磨损过程中线磨损率不变的特征，通过对向心关节轴承在复合摆动方式下的运动、接触和速度、受力、磨损量的分析，提出适用于轴承不同摆动工况（旋转摆动、倾斜摆动以及复合摆动）下的寿命计算方法，弥补了现有计算公式仅考虑旋转摆动工况的不足。
式中：H为衬垫最大允许磨损量，T为摆动周期，f0是轴承运动时衬垫对内圈的单位摩擦力，∂(t)是倾斜摆动角度和时间t的函数，β(t)为摆角随时间t的周期函数。
但该模型针对的磨损形式主要为磨粒磨损，由于自润滑关节轴承磨损机制复杂，该寿命公式有待进行大量寿命试验来完善。
3、自润滑关节轴承可靠性评估
自润滑关节轴承的工作寿命、可靠度是轴承非常重要的质量指标，国内外专家学者对关节轴承的寿命和可靠性进行了系统的研究，主要集中于基于失效时间数据的寿命分析和基于产品性能退化数据的寿命预测。但由于轴承寿命分散性很大，需要大量的试验数据，才能得到应力与特征寿命之间的精确关系，找出轴承服役寿命的准确规律，推导出能够适用于实际工况的寿命估算公式。
在目前自润滑关节轴承的可靠性研究方面，国内外学者大都采用短时、小样本的方法，假定自润滑关节轴承的失效模式不发生变化，对常见的寿命分布函数（如两参数Weibull分布、正态分布、伽马分布等），通过中位秩法、最佳线性不变估计法、支持向量机算法等对相关参数进行估计。
李彦伟等根据高速自润滑关节轴承磨损寿命试验的完全和不完全试验数据，采用联合平均秩次和最小二乘法对Weibull分布模型参数进行评估，得到了高速自润滑关节轴承磨损寿命的分布函数、分布密度函数、可靠度函数，实现了高速工况下自润滑关节轴承的可靠性分析。
李如琰等提出一种小样本扩充的方法，该方法根据试验过程中自润滑关节轴承磨损量的变化规律，模拟磨损量增量矩阵和初始向量矩阵，对小样本数据进行扩充，为实现轴承的可靠性提供相应的理论支撑。
邱明等利用加速寿命试验的数据及可靠性分析方法，进行了加速寿命试验的分布假设，结果显示自润滑关节轴承的寿命服从Weibull分布；然后采用最佳线性无偏估计法（BLUE）对加速寿命数据进行参数估计，得到了自润滑关节轴承在不同加速应力下的可靠度、可靠寿命、平均寿命等可靠性指标，进而外推出其在正常应力下的寿命可靠度函数为：
式中：形状参数m0=4.04，η0=623.51。
周占生根据性能退化的特征，选择以关节轴承的磨损量为退化量，运用理想解法（TOPSIS法）选择线性退化模型为磨损量的退化模型，应用性能退化模型对关节轴承的寿命与可靠度进行了预测，不同载荷周期正弦载荷和恒定载荷作用下，基于磨损量退化轨迹的伪失效寿命可靠性的趋势与实际试验失效寿命可靠性的趋势吻合，且误差在10%以内，同时计算时间缩短50%以上。
4、结语
自润滑关节轴承的磨损问题较为复杂，其磨损过程与环境载荷、温度、速度等工况因素，以及PTFE填充材料性能、编制方式、粘结性能等有关。自润滑关节轴承的磨损机制复杂，且转移膜成膜过程观察困难，同时用于评价轴承性能的试验平台的搭建标准尚未统一，检测数据结果存在一定误差。统一、合理、适用性强的自润滑关节轴承的寿命预测公式依旧是轴承摩擦学研究者继续努力的方向。
作者：韩翠红1,2,3，石佳东1,3，刘云帆3，刘倩3，马国政3，李国禄1，王海斗3
工作单位：1.河北工业大学 材料科学与工程学院
2.天津职业技术师范大学 机械工程学院
3.陆军装甲兵学院 装备再制造技术国防科技重点实验室
来源：材料导报、轴承杂志社
来源：Internet
关键词：
关节轴承自润滑材料
