すべり軸受面の摩耗変形形状の非接触測定と軸受面変形が軸受の安定性に与える影響

• Project/Area Number: 03650120
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 機械要素
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 田中 正人 東京大学, 工学部, 教授 (10011131)
• Project Period (FY): 1991 – 1992
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1992)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1992: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 1991: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: すべり軸受 / 摩耗度 / 油膜動特性 / 安定性 / レーザー計測 / 形状計測 / 摩耗痕 / レ-ザ-計測

Research Abstract

すべり軸受表面の円弧形状からのずれを非接触で計測することのできるシステムを昨年度に開発し、本年度はこのシステムの改良を行なった。このシステムは、半導体レーザー光源から照射したレーザーの軸受面からの反射をレンズで集光してPSD上に収束させ、その像点位置を電気的に知ることにより、円弧形状からのずれを求めるようになっている。センサー部はアームの先端に取り付けられ、計測対象の表面に沿って円周方向に走査する。この時、アームの回転中心を計測対象の円弧の中心にほぼ一致させることが必要である。PSDからの信号を処理する回路の出力にノイズが重畳する問題は、適切なフィルターを設計、搭載することにより解決した。計測にあたってはPSDの立ち上がり時間とA/Dコンバータのサンプリングタイムとのマッチングを図る必要があることが判明し、計測対象面をセンサー部が走査する方向と走査に要する時間を調整することにより解決することが判明した。アームの回転中心と計測対象の円弧中心のずれを検出して信号処理回路の出力を補正するコンピュータプログラムを開発し、これにより計測の精度の改良を行なった。表面の一部に円弧状の凹みを加工した直径500mmの部分円弧軸受モデルを対象に、この改良したシステムの機能、性能を調べた。その結果、昨年度よりも分解能、精度が改良されたことが確認されたが更に改良の必要性が認められる。
すべり軸受表面の摩耗形状、摩耗部分の位置が変化すると、油膜の不安定作用に起因する軸の自励振動の発生限界回転速度が低下することを、2円弧軸受、部分円弧軸受について理論的に確認した。