2009 Fiscal Year Annual Research Report
転がり接触面端部および微小転動体の塑性変形進行を考慮した転動疲労現象の解明
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21560153
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
松本 將 Waseda University, 理工学術院, 教授 (40367173)
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| Keywords | 機械要素 / トライボロジー |
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| Research Abstract |
第1年度目の研究として、塑性変形を伴う転がり接触面端部の転動疲労に関し、片当たり4ローラ転動疲労試験を実施した。端部自由端テーパと中高凸テーパと極端に形状が異なっても、転動疲労限界は塑性変形後の接触幅を考慮すれば、同一疲労曲線上(接触圧力が同じなら疲労寿命も同じ)であることが分かった。また弾性流体潤滑油膜試験機を用いて端部接触がある場合のシェイクダウン形状を検討した。端部に局部接触圧力を緩和する形状修整(曲率を持った緩やかなテーパ)を施すと接触幅歯あまり変化せず、修整量不足の場合は中央方向へ狭まり、修整量が過大の場合は端部方向へ広がる現象を確認した。さらに、転動繰返し試験により、端部の局所接触圧力が大きい場合に生じるピットはピットサイズが小さいマイクロピッチング、中央部はサイズの大きいピットが形成される傾向があることが分かった。すなわち、端部と中央部の転動疲労現象は連動しておらず、それぞれの位置での接触圧力と潤滑状態で転動疲労損傷の有無が決まっていることが分かった。このことより、従来中央部のみを対象としてきた転動疲労設計に加え、新たな端部の転動疲労設計手法が必要なことが明らかとなり、塑性変形がある端部の転動疲労設計手順をまとめた。なお、接触繰返し数に応じた塑性変形進行と転動疲労ピット発生についてさらに検討を進める。
また、転動疲労に影響する初期なじみ(表面粗さ突起干渉)と弾性流体潤滑油膜厚さ分布との関連で、球と平面の純すべり実験を行い、混合潤滑状態でも弾性流体潤滑油膜厚さ分布パターンに対応した接触パターンが生じることを実験的に確認できた。このことより、表面起点き裂型の転動疲労設計には従来慣用されている接触圧力分布だけでは不十分で、油膜厚さ(油膜圧力)分布も考慮する必要があることが分かった。
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