2020 Fiscal Year Annual Research Report
Structure of slip-thrust-bearing using slip of lubricant on bubble held in water-repellent dimple
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18K03913
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| Research Institution | Kochi University of Technology |
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Principal Investigator |
竹内 彰敏 高知工科大学, システム工学群, 教授 (30206940)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 撥水処理 / 気泡 / ディンプル / 摩擦低減 / スラスト軸受 / 超音波法 / 渦電流法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
親水性表面の一領域に、撥水性穴（直径100μm，深さ約5μm）が配置された平坦なスラスト軸受面の、穴内面に保持させた気泡上での潤滑剤のスリップを利用し、負荷の発生と摩擦の低減を図る軸受構造の可能性について検討した。
１）ガラス製凹状テクスチャ面と平坦なガラス製円板を用いて定荷重摺動実験を行った。(a)厚膜が形成される周速0.1～2m/sの下では、これまでの実験結果と同様、穴部に付着させた気泡は保持されて棚部に侵入することは無い。(b)部分的に固体接触が生じる低速下の穴部では油不足によるキャビティーが発生して付着気泡と合体するが、穴部から親水性棚部への気泡の侵入は限定的である。(c)シリンダ摺動面に加工した紡錘形ディンプルでの気泡の影響を超音波観測し、運動中のピストンリング先端と対面するディンプル内での、気泡の存在を示唆する反射エコー挙動を確認した。
２）油膜形成（破断）状態と膜厚を同時測定可能な、超音波・渦流複合探触子を鋼製潤滑面に適用した結果、超音波と渦流の出力はそれらを個々に作動させた場合と同じであり、潤滑膜破断と膜厚変化の関係等の潤滑情報をその場で観測可能であること確認した。
３）年度途中から、コロナの影響で実験の遂行が難しくなり、計画の一部を計算での確認に切り替えた。壁面スリップを考慮した修正レイノルズ方程式を導出後、気泡（頭部が平坦な近似モデル）が存在する円柱状凹部（ディンプル）を複数配列させた非スリップ潤滑面に適用した。(a)穴部気泡でのスリップに伴う負荷容量の増加は、棚部膜厚が厚い場合に得られ、薄膜ではかえって低下する。(b)薄膜であっても、例えば穴部気泡深さが棚部膜厚の10倍以上になると、スリップにより負荷容量が増大する傾向を示す。これは、薄膜で浅い気泡深さでは穴部発生圧力が高く（圧力勾配が急）、押し戻される流量がスリップにより増えるためである。
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