2018 Fiscal Year Annual Research Report
A study on self-lubrication film with tribo-chemical reaction in hybrid polymer bearing
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16K06042
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
古池 仁暢 宮崎大学, 工学部, 助教 (40603329)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木田 勝之 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 教授 (00271031)
溝部 浩志郎 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 助教 (70727718)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 樹脂軸受 / 転がり疲労 / 機械要素 / ＰＥＥＫ構造・物性 / 自己潤滑膜 / 摩擦化学 / 高機能樹脂 / 長寿命化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではPEEK／PTFE複合材などのプラスチック材料で構成されるベアリングの自己潤滑膜生成の機構を明らかにすることを目的としている。腐食や錆びを促進させる蒸気ガス環境や特殊薬液中の製造ライン、クリーン工程や非磁性が要求される搬送機器等では潤滑油や金属製摺動部品を用いることが困難である。このような特殊環境下で使用する機械要素部品の寿命リスクの低減を目指し、深溝玉軸受を模擬したハイブリッドポリマーベアリング試験体を全機械加工により製作して転がり疲労テストを実施した。
ベアリング試験体の主材料にはPEEK樹脂等を用いた。効率的評価のため玉軸受を模擬した樹脂シャフト試験体を製作し，2.5Dレイヤー法により内部き裂生長を調査した。試験体の接触疲労損傷の状態は電子顕微鏡などにより観察した。続いて試験体の軌道輪から表層部を切り出し、精密研磨により分析観察用薄片を作製し、軌道輪表層部近傍の断面観察と内部応力分布の解析を実施した。また，ベアリング試験体の軌道輪とセラミック球の界面に生じた自己潤滑膜生成状況と表層部近傍の分子結合状態をX線やフーリエ変換赤外分光により分析を行い、結晶や分子構造その他の結合状態変化が明らかとなった。
事業期間全体を通じた研究の成果として，延命化のポイントとなる知見が得られた。自己潤滑膜はセラミック球とPEEK軌道輪の繰返し接触によりPEEK軌道輪表面に褐色のダブルラインを形成し繰返し数に伴って軌道輪全周にわたって徐々に生長し、滑らかな摺動面を形成することが確認された。膜が軌道輪に繰返し再生することで耐焼付き性や摺動性も向上し、強度（限界ラジアル荷重）向上、疲労寿命延び、摩耗量の低減が出来た。内部応力解析の結果、表層下近傍で転がり方向に対するせん断応力分布が得られた。この繰返し内部せん断応力がPEEK軌道輪の分子結合状態や疲労損傷に影響を及ぼすことが示唆された。
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Research Products
(5 results)
