ディンプル発生機構の解明に基づく熱弾性流体潤滑理論の確立

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450067
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 兼田 もと宏 九州工業大学, 工学部, 教授 (90039123)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西川 宏志 九州工業大学, 工学部, 助手 (40208161) ; 松田 健次 九州工業大学, 工学部, 助教授 (40229480)
• Keywords: 熱弾性流体潤滑 / 弾性流体潤滑 / 粘性くさび作用 / ディンプル / 熱伝導率 / 滑り率 / 機械要素 / トライボロジー

Research Abstract

本研究の主目的は、接触二物体の熱物性および潤滑油特性を考慮した、弾性流体潤滑(EHL)理論、すなわち、熱弾性流体潤滑(Thermal EHL)理論の基盤を確立することである。
実験研究の基盤となる接触面並びに油膜温度の計測に関しては、未だ完成の域には達していない。しかし、理論の面では多大の新知見を得た。それらの成果を以下に述べる。いずれも従来のEHL理論適用の限界に関係し、EHL領域で作動する機械要素の設計指針の変更をせまるものである。
1.ディンプルの発生機構を粘性くさび作用に基づいて明確にするとともに、ディンプル発生にはPressure Spikeが大きく寄与することを証明した。
2.膜厚を規定する無次元量が同一であっても、膜厚は大気圧下粘度、および接触二物体の熱伝導率によって大きく相違する。すなわち、従来の膜厚計算式は、この観点から修正することが必要である。
3.膜厚及び圧力分布は、流体のニュートン、非ニュートン特性にはほとんど影響を受けない。
4.膜厚・膜形状及び圧力分布は、流体入口側の潤滑油のせん断発熱に主として支配される。
5.滑り率が小さい領域でのトラクションは、潤滑油の非ニュートン特性と圧縮発熱によって支配される。しかし、滑り率が大きくなるにしたがって、せん断発熱の影響が顕著になる。
6.接触二物体の熱伝導率が同一の場合には、熱伝導率が高い場合の方が熱伝導率が低い場合よりも発生熱の排除能力が高く、高粘度が維持できるため、トラクション係数は高い。
7.同一作動条件下でのトラクション係数は、流動特性が同一の場合には、低粘度油よりも高粘度油の方が高い。

Research Products

• [Publications] 王 静: "熱弾流潤滑楕円接触区内表面凹陥現象的研究"摩擦学学報. 21巻・6号. 478-481 (2001)
• [Publications] Peiran YANG: "Multi-Dimple Phenomena in TEHL Point Contacts"Science in China (Series B). Vol.45・No.2. 127-134 (2002)
• [Publications] M.KANETA: "Thermal Effects on the Film Thickness in Elliptic EHL Contacts With Entrainment Along the Major Contact Axis"Journal of Tribology, Transactions of the ASME. Vol.124. 420-427 (2002)
• [Publications] Jing WANG: "On the Surface Dimple Phenomena in Elliptical TEHL Contacts With Arbitrary Entrainment"Journal of Tribology, Transactions of the ASME. Vol.125. 102-109 (2003)
• [Publications] P.YANG: "Quantitative Comparisons Between Measured and Solved EHL Dimples in Point Contacts"Journal of Tribology, Transactions of the ASME. Vol.125. 210-214 (2003)