すべり軸受における油膜の不安定現象および乱流遷移について

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650136
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 原田 正躬 埼玉大学, 工学部, 教授 (30008867)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 浩 埼玉大学, 工学部, 助教授 (20220494)
• Keywords: 流体潤滑 / スラスト軸受 / 油膜の不安定 / 油膜の乱流せん移 / 乱流潤滑 / 蛍光粒子

Research Abstract

スラストすべり軸受の実験装置(空気軸受支持、回転数10〜5,000rpm、回転軸のふれ0.05μm,回転軸端面に取り付けられた直径80mmの回転円盤のふれ±2μm)の回転円盤に平行に透明な固定円盤を対向させ(円盤間の隙間0.5mm)、スラストすべり軸受の油膜を模した流れの実験装置を制作した.この流れに直径0.94μmの蛍光粒子を、硫酸バリウムの粉末(粒子の平均直径5μm)と共に、あるいは単独で添加して、固定円盤の上方からスリットを通して紫外線で照射し、油膜(隙間)断面の観察を行った.観察・記録には高倍率のCCDカメラとテレビ装置およびデータレコーダを用い、固定円盤の法線に対して60°の方向から撮影を行った.その結果、既に報告したスラストすべり軸受の油膜に生じる2種類の不安定模様について、
(1)高いレイノルズ数領域で現れる不安定(非粘性型の不安定あるいはtypeIの不安定と呼ばれる)は隙間厚さ方向全幅に渡って存在する渦の列であること、
(2)比較的低いレイノルズ数領域で現れる不安定(粘性型の不安定あるいはtype2の不安定と呼ばれる)は、回転円盤面に付着し、円盤外側へ向かうスパイラル模様と、固定円盤側に付着し、内側へ向かうスパイラル模様とがあり、隙間断面中央を境に2つに分かれていること.したがって、固定円盤上方から観察した場合、この二つの流れが同時に観測され、交差模様となって現れる場合があること
など、その構造を明らかにすると共に、蛍光粒子をトレーサーとして使用し、紫外線を照射する事によって、可視光の大量照射による平面の反射や粒子間の乱反射の影響を減少させることができ、油膜(狭い隙間)の流れを観察する手段として有効であることを示した。また、両円盤が回転するハイドロシール内の作動液体の流れ(隙間5〜10mm)についても、同様の手法で観測を行った.
(3)さらに、この技術を狭い隙間の回転円筒間流れの観測に応用することを試み、偏心回転円筒間の流れに生じるテーラー渦を観察する実験装置を製作した。

Research Products

• [Publications] M.HARADA, J.TSUKAZAKI, H.YAMAMOTO, Y.SATO: "An Experimental Investigation of Oil Flow in Hydro-Seal and Maximum Sealed Pressure"Proc.2^<nd> World Tribology Congress. Sept.3-7. (2001)
• [Publications] 原田正躬, 塚崎重多郎: "スラストすべり軸受の油膜の不安定について(油膜断面の観察)"日本機械学会年次大会. (講演予定). (2002)