超音波法を用いた転がり軸受の新しい潤滑診断技術の確立

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650157
• Research Institution: Kochi University of Technology
• Principal Investigator: 竹内 彰敏 高知工科大学, 工学部, 助教授 (30206940)
• Keywords: トライボロジー / 超音波 / 転がり軸受 / 潤滑診断 / 寿命 / 損傷 / 劣化

Research Abstract

転がり軸受の潤滑診断を目的として,玉軸受の外輪とハウジングのはめ合い面に一定の超音波を入射し,そこでの固体接触面積に応じて反射するエコー高さの変動を基に,軸受の潤滑状態や支持荷重の測定を試み,以下の結果を得た.
1.潤滑診断に滴する波の種類と周波数
上記はめ合い面間に油等の液体が存在しない場合には,感度ならびに取り扱いの簡便さから縦波の超音波が最も有効となる.また接触面積が小さな軽荷重の場合には低周波探触子が,大きな固体接触面積の場合には高周波の超音波が有効となる.もしも2面間に液体が存在する場合には,液体中を伝播しない横波の使用が必須となる.さらに乾燥下で極軽荷重の接触では,表面波を使用することにより極めて感度良く2面の接触状態の違いを把握できる.
2.斜角や垂直等の探触子の種類と取り付け方法
例えば深溝玉軸受の半径方向から超音波の入射が可能な軸受ハウジングの場合には,多少のハウジング表面の傾斜があったとしても,ハウジング上面に垂直探触子を設置して測定を行うことが有効である.しかし,装置本体に軸受ハウジング部が内蔵されている場合などは,斜角探触子によりハウジング端面から軸受はめ合い面に超音波を入射する方法をとらざるを得ないが,そのような条件でも実際に測定が可能である.
3.転動体支持荷重(あるいは軸受荷量)の定量的測定法
ハウジング外側の対称位置に取り付けた2個の探触子で予め求めておいた準静的状態での軸受荷重とエコー高さの関係を基に,実際に運転している軸受で観測されたエコー高さの値から実働軸受荷重の測定が可能になる.荷重とエコー高さ比の関係は,垂直荷重と同時に水平荷重を負荷した場合でも比例関係になり,先の較正値は大小2点の荷重とエコー高さを測定するだけで容易に求まる.