2021 Fiscal Year Research-status Report
Creation of New Gas Bearing Structure Utilizing Self-organizing Algorithm
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20K04244
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
落合 成行 東海大学, 工学部, 教授 (40407995)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | トライボロジー / 気体軸受 / フォイル軸受 / 最適化 / バンプフォイル軸受 / メッシュフォイル軸受 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，極めて低摩擦である気体軸受の設計に自己組織化アルゴリズムを適用し，新しい軸受設計法を見出すことを目的としている．また実験装置を新たに設計・製作し，解析モデルの妥当性の検証も実施する計画である．フォイル気体軸受は，気体を潤滑剤として用いるため，低摩擦で環境負荷が極めて小さい軸受であるが，その支持構造においては，未だ未解決な課題を多く有する．このため，支持構造に対して，形状の最適化手法を適用することにより，問題解決を試みる．
本年度は,高速回転するフォイル気体軸受の負荷能力や摩擦トルクなどの軸受特性を測定し得る装置の設計を行い，製作を完了した，その際，高速化した際に装置の振動が大きく発生する不具合があったため，ＦＦＴ解析による分析とＦＥＭを用いた固有値解析により構造上の不具合を解消し，25,000rpmまでの回転を可能とした．一方，同装置では試験軸受を交換可能としており，従来型のバンプフォイル軸受に加えて，メタルメッシュフォイル軸受，当研究室で考案しているバンプメッシュフォイル軸受の３種について実験できるようにした．軸受の静特性として，上記３種類のフォイル軸受を設置して静荷重を徐々に負荷した際の変形特性を取得した．このような実験からヒステリシスカーブが得られ，軸受の剛性や減衰特性を知ることができる．同実験結果より，バンプメッシュフォイル軸受は，バンプフォイル軸受よりも減衰特性に優れることが確認された．また，同３種の軸受を設置して回転実験を行った結果，バンプメッシュフォイル軸受は，他の軸受と比較して良好な浮上特性を示すことが確かめられた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実験装置も完成し，静特性の取得まで実施できている．理論解析については，昨年度トポロジー最適化によりフォイル軸受としての変形特性に有利形状を見出しており，これを踏まえて，実験的な検証を加える．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，本年度製作した実験装置を拡張し，温度特性や振動特性の実験を実施予定である．また，昨年度得られた最適化形状に基づいてフォイル軸受を製作し，実験を実施予定である．
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| Causes of Carryover |
実験装置の製作において，動特性取得に関わる一部の備品を次年度に回したため．
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