2022 Fiscal Year Annual Research Report
Reduction of Oil Film Width in High-Speed Journal Bearings
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18K03909
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
畠中 清史 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 講師 (40325577)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | トライボロジー / ロータダイナミクス / 機械要素 / すべり軸受 / ジャーナル軸受 / 浮動ブシュ軸受 / 高速回転 / 油膜幅縮小 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、浮動ブシュ軸受で見られる特異現象の理論的な解明を目指す。
浮動ブシュ軸受は小型高速回転機械を支えるジャーナル軸受で、特殊な構造をしている。浮動ブシュ軸受で支える回転軸では、オイルホイップと呼ばれる自励振動が発生して危険な運転状態になっても、軸回転速度を高めればその振動を消滅させることができる。
この現象は軸受分野における未解明問題の1つであり、これを合理的に説明できる理論モデルは未だ完成していない。申請者は、この特異現象が浮動ブシュ軸受の内側で油膜幅が縮小するために生じると推測している。本研究の目的は2つある。1つ目は実現象の把握である。高速浮動ブシュ軸受の内側すきまの油膜を模擬した軸受試験装置を設計開発し、油膜幅縮小現象に関する可視化実験を行い、理論モデルの構築に必要となる実験データを取得し、その評価を行う。2つ目は理論モデルの構築である。実験結果をもとにした理論モデルを提案し、これを用いて実験結果を合理的に説明する。
第1の目的について、前年度に引き続き、供試軸受の油膜トルクを測定し、軸回転速度と油膜トルクとの関係性について、特に、実験データのばらつきに着目して、明らかにした。また、測定実験と並行して、油膜状態の観察実験を同時に実施し、油膜トルクと油膜状態との間に密接な関係性があることを改めて確認した。ただし、その関係は単純な比例関係ではなく、軸受すきま内で潤滑油と空気が層状に重なる状況を仮定しなければ説明できないことを示した。この状況を光学的手法を用いて調べるための予備的な実験を行い、本年度を終えた。
第2の目的について、低速回転用の数値解析プログラムにより解明した油膜トルクについて学術論文にまとめた後、油膜幅の縮小現象を引き起こすと推測される遠心力を考慮に入れて理論モデルを修正した。このモデルにもとづく数値解析プログラムの開発に取り組み、本年度を終えた。
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