航天航空轴承通常使用在极其苛刻的环境中,如低温、重载、高转速等工况,研究航天航空轴承润滑剂在低温下的拖动特性,是此类轴承动力学设计不可缺少的基本依据。为了研究航天航空轴承润滑剂的动态性能,本文在河南科技大学高速球盘式试验机的基础上,研制了用于测试航天航空轴承使用工况下润滑剂拖动特性的新型滑滚试验机。该试验机增加了低温宽温域环境温度控制装置,可将试验箱内的环境温度控制在-175℃～室温;改进了支撑主轴,使用空气轴承减少了基础摩擦力矩;改进了加载系统,采用伺服电动缸进行加载,实现了自动化加载;通过自动控制技术和程序实现了全自动化测量等,以适合航天航空轴承润滑剂在低温条件下的拖动特性测试。其次,本文对试验机的重要零部件性能进行了仿真和计算,如空气轴承的承载能力、基础摩擦力矩,分析了试验机的测量精度,并确保试验机的稳定运行。最后,对试验机的各个系统进行了安装与调试,以及试验验证。使用PTFE自润滑复合材料试件在-170℃环境温度下进行了试验测试,验证了试验机的低温环境系统性能;使用德国Schaeffler公司提供的FVA3参考润滑油在该试验机上进行了对比试验,通过与该公司数据库中试验数据的比较分析,验证了该试验机测量系统的准确性。分析及试验结果证明,本文研制的球盘式低温润滑剂拖动特性试验机,可加载的载荷可达1000N;用于驱动球试件与盘试件的电主轴最大转速分别为48000r/min和24000r/min,可满足球盘试件高速滑滚的需要;试验区环境温度可控制在-175℃～室温,润滑油加热温度可达150℃,满足所提出的技术指标,可以进行低温固体润滑或油润滑条件下的润滑剂拖动特性试验。该试验机运行稳定,测得的试验数据较为准确、可靠,可以为航天航空系列轴承产品动力学分析和结构设计提供可靠的数据支持。