Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

トライボロジー / 潤滑 / 混合潤滑 / 弾性流体潤滑 / 表面粗さ / 接触理論 / 数値計算 / 実験

混合潤滑を解析する上で、流体潤滑寄与分と境界潤滑寄与分の両者は同等の精度で取り扱わなければならないが、従来の解析においては、流体潤滑部分と比較して境界潤滑部分の評価が不十分である.特に表面粗さの形状による接触状態およびそれに伴う摩擦力のモデル化が十分でない.このため,製作した高精度スピンドル装置を用いたボール・オン・ディスク型摩擦試験機を用い,磁気記録装置用ディスクの平滑面に対し,いくつかの粗さ形状のもった軸受鋼球を接触させることによってによって摩擦特性測定し,粗さ形状によって実験結果を整理した.
まず,粗さ形状を,統計分布のみで表し,整理した.なお,吸着膜の特性については,被覆率をLangmuir吸着式から,せん断強さをEyring粘性モデルから導かれるBriscoeのLangmuir膜のモデルを用いる申請者らのモデルを用いた.
実験においては,ボール・オン・ディスク摩擦試験機による実験結果が上記モデルと定性的に一致し,定量的にも近い値が得られた.また,さらに既存の実験装置の改造によりボールオンディスク型の実験装置を製作したが,本年度は実験装置の動作確認と,特性評価に終わった。解析に関しては,実験結果と比較して満足される結果は得られず,ボールオンディスク摩擦試験機による実験とともに今後の課題である.

トライボロジー / 潤滑 / 混合潤滑 / 弾性流体潤滑 / 潤滑油 / 添加剤 / 数値計算 / 実験

混合潤滑を解析する上で、流体潤滑寄与分と境界潤滑寄与分の両者は同等の精度で取り扱わなければならないが、従来の解析においては、流体潤滑部分と比較して境界潤滑部分の評価が不十分であるため,本研究では境界潤滑膜のせん断特性のうち、境界膜の被覆率と膜自身のせん強さに着目し、境界潤滑を含む一般的な混合潤滑モデルの構築、および数値シミュレーションを行ない、混合潤滑下での境界潤滑膜の吸着特性、とくに吸着膜の被覆率とせん強さを定量的に評価し,二円筒式摩擦試験機および今回改造によって製作されたボールオンディスク式摩擦試験機によって測定される摩擦特性と比較,検討した.
まず,油性添加剤の吸着膜について,被覆率をLangmuir吸着式から,せん断強さをEyring粘性モデルから導かれるBriscoeのLangmuir膜のモデルを用いて定量化した。また,その吸着膜モデルを,申請者らの提案している混合潤滑解析モデルに組込み,計算した結果,油膜温度,すべり速度,および荷重の影響を定性的に説明することが出来た。
実験においては,二円筒試験機による実験結果が上記モデルと定性的に一致し,定量的にも近い値が得られた。また,さらに既存の実験装置の改造によりボールオンディスク型の実験装置を製作したが,本年度は実験装置の動作確認と,特性評価に終わった。分子力学を用いた吸着膜の被覆率およびせん断強さの計算は,解析モデルおよび実験結果と比較して満足される結果は得られず,ボールオンディスク摩擦試験機による実験とともに今後の課題である。

トライボロジー / 潤滑 / 混合潤滑 / 弾性流体潤滑 / カム / 数値計算 / 実験

本研究は集中接触する機械要素の動的な混合潤滑特性を定量化する理論モデルを構築し,数値解析を行い、解析結果を実験と比較することで実用的な解析モデルを確立することを目的として行われた.
そのためまず,従来の混合潤滑と弾性流体潤滑計算に用いる諸式に加えて,エネルギー方程式も連立させて解くことにより,まず定常状態において流体の粘弾性に及ぼす温度の影響と固体接触部の発熱を加えた熱弾性混合潤滑(TEHML)解析を行った.その結果,従来の弾性混合潤滑(EHML)計算により得られる膜厚と比較すると,TEHML解析では熱の発生が非常に大きいために,従来の計算結果と比較すると,特に,低いすべり率の状態でも薄い膜厚となり,そのために,固体接触による摩擦力が全体の摩擦力の9割以上を占める結果となり,厳密な熱解析が特に接触部の摩擦力の見積もりに必要であることがわかった.
つぎに,この非定常混合潤滑の例としてカムとフォロワ間の潤滑について、上述のTEHML解析にカムの運動方程式と油膜のスクイズ効果を加えて解析を行った.計算の結果,カムのノ-ズ部のような急激に圧力の変化する部分では,流体の断熱圧縮,膨張による温度の変動も無視できないこともわかった.さらに,この計算結果の妥当性を検証するために,カム摩擦試験機を製作し,摩擦力測定試験を行った.計算結果との比較では定性的な一致はしたが,試験機の剛性不足により,測定結果に装置の固有振動が影響してしまい,実験データの信頼性が十分ではなかった.そこで,さらに装置の全面的な見直しを行って改良を施した.この改良後の装置では,装置の固有振動の影響が大幅に改善され,測定結果の信頼性が向上し,回転数の測定範囲が広くなり,高い回転数での測定も可能となっていたが,装置の改良に手間がかかったため計算結果と比較出来るデータを得る時間はなかった.

【研究分担者】
桃園聡	東京工業大学	工学部	助手	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
桃園聡	東京工業大学	工学部	助手	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
京極啓史	東京工業大学	工学部	助教授	(Kakenデータベース)