超高速浮動ブッシュ軸受に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750101
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 畠中 清史 九州工業大学, 情報工学部, 講師 (40325577)
• Keywords: トライボロジ / ロータダイナミクス / 浮動ブッシュ軸受 / オーバーハングロータ / 自励振動

Research Abstract

小型・高速のターボチャージャーロータを支える浮動ブッシュ軸受に見られる特異な挙動を明らかにするために設計した実験装置が,・浮動ブッシュの交換が容易であること,・軸回転速度を数百rpmから、30,000rpmまでの範囲で容易に制御することができること,・給油圧力を5kPa〜10kPaの範囲で容易に調節できること・回転軸と浮動ブッシュの振動測定のための変位計を取付けることができることを確認し,要求された設計項目をすべて満たすことを明らかにした.
浮動ブッシュ軸受の安定性に影響するとされている,浮動ブッシュ内外の平均半径すきまの比,給油圧力,軸受荷重をパラメータとした実験を行った.
軸回転速度に対するジャーナル回転速度の比は,軸回転速度の上昇とともに増加し,ある速度比に飽和していく傾向が見られたが,軸回転速度の更なる上昇があると減少し始めた.速度比の減少が始まる軸回転速度は給油圧力が低いほど小さかった.給油圧力が低いと,遠心力のために内側すきまへの給油が十分に行われなくなり,浮動ブッシュの駆動トルクが低減するためである.
いずれの浮動ブッシュ軸受でも軸回転速度が数千rpmに達した時点でオイルウィップが発生した.安定限界速度は,軸受荷重が低いほど高くなったが,すきま比や給油圧力にはほとんど影響されなかった.給油圧力の影響がほとんど無かったのは,内側すきまへの給油が十分されていたためと考えられる.
外側平均半径すきまを大きく,給油圧力を低く,軸受荷重を大きく設定した1ケースのみでオイルウィップの消滅を確認できたにとどまり,浮動ブッシュ軸受で見られる特異な振動特性を詳細に解明するには至らなかった.今後は,特異な特性を得られた唯一の条件を手がかりに更なる実験を実施する必要がある.

Research Products

• [Publications] 藤嶋直之, 北川賢一, 畠中清史, 田中和博: "高速浮動ブッシュ軸受試験装置の設計"日本機械学会九州学生会 第34回卒業研究発表講演会論文集. 135-136 (2003)