高速ジャーナル軸受における球状摩耗粒子の生成に及ぼす汚染物質の影響

• Project/Area Number: 05750149
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 設計工学・機械要素・トライボロジー
• Research Institution: Hachinohe National College of Technology
• Principal Investigator: 赤垣 友治 八戸工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (20149909)
• Project Period (FY): 1993
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1993)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1993: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: ジャーナル軸受 / フェログラフィー / 摩耗粒子 / 異常診断

Research Abstract

汚染物質(アルミナ粉末)を含む潤滑油を用いて、高速ジャーナル軸受の摩擦摩耗試験を行ない、発生した摩耗粒子を潤滑油からフェログラフィーを用いて採取し分析を行なった。また、走査電子顕微鏡及びX線分析装置を用いてその形状及び組織を調べた。特に、球状摩耗粒子に注目して実験を行なった。尚、実験条件及び材料の組合せ等は、実機ジャーナル軸受の運転条件に基づいて決定した。
得られた結果は次の通りである。
1.摩擦係数は、コンタミ粒径が大きいほど大きかった。コンタミ粒径が、最小油膜厚さより小さい場合(コンタミ粒径3mu)、コンタミ濃度が増加しても、摩擦径数はほぼ一定(〜0.05:混合潤滑)であった。最小油膜厚さより大きい場合(コンタミ粒径8mu)、コンタミ濃度の増加に対して、摩擦係数は〜0.08(混合潤滑)から0.15(境界潤滑)まで増加した。
2.パッド及びジャーナルの摩耗量は、コンタミ粒径が大きいほど大きく、コンタミ濃度の増加に対してほぼ直線的に増加した。また、ジャーナルの摩耗量がパッドの摩耗量よりも大きかった。
3.コンタミ粒径3muの場合、数ミクロン以下の小さな黒色粒子が多数発生したが、切削状粒子は発生しなかった。
4.コンタミ粒径8muの場合、15mu以下の薄い粒子が多数発生し、切削状粒子も比較的多く発生した。
5.すべり速度9.5m/s、摩擦係数0.02〜0.15の作動条件において、球状粒子は多数発生しなかった。
従来の研究では、球状粒子は摩擦熱による局所的な溶融、凝固過程で発生すると言う説が有力であった。しかし、高速下での混合潤滑状態(局所的な接触状態)においてさえ、球状粒子は多数発生しなかった。この結果は、球状粒子の発生は、別な要因(電食:電気的な接触、凝固)によるものと推測され、更に今後の研究が必要である。