環境負荷低減を指向した微少潤滑歯車の潤滑・冷却効果の検証

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21560158
• Research Institution: Tsuyama National College of Technology
• Principal Investigator: 小西 大二郎 Tsuyama National College of Technology, 機械工学科, 教授 (80186717)
• Keywords: トライボロジー / 環境技術 / 歯車 / 潤滑方法 / 冷却 / 温度効率

Research Abstract

平成21年度は研究計画どおり、以下の(1)、(2)の項目について研究を行った。
(1)平成23年度に研究対象となる負荷試験用はすば歯車を設計し外注製作した。加えて、消耗機械部品を購入し補完研究が実行可能なように歯車運転試験機(既存設備)の改造・整備をおこなった。
(2)平歯車を対象に歯車箱を一部開放した状態(歯車箱内雰囲気温度が室温に近い状態)で歯車単体を回転させ、外部の一定熱源(IHインバータ装置による電磁誘導加熱で、負荷運転時の歯面のかみあいによって発生する熱の代わり)で間接的に歯車を加熱し、歯の冷却性能を遠心潤滑法とジェット潤滑法を用いた場合で比較・調査した(補完研究)。本研究で冷却性能を、温度効率(=(無給油時の定常歯車温度-給油時の定常歯車温度)/(無給油時の定常歯車温度-給油潤滑油温度))と伝熱特性数により評価することにした。結果、同じ潤滑条件(ISO VG 10,給油量150ml/min)で温度効率は、遠心潤滑法を採用した場合が約0.83(ジェット潤滑法を採用した場合が約0.68)と高かった。ジェット潤滑法を用いた場合、回転数を高くすると歯車に噴出された潤滑油への伝熱挙動が変化し冷却効果を低減させた。一方、遠心潤滑法の場合では歯内部を通過する潤滑油への伝熱挙動の変化はほとんど認められなかった。したがって、遠心潤滑法のような微少量潤滑法を適用することが歯車装置の潤滑油量の低減に有効であることがいえた。
また、実機の歯車高速運転時では歯車箱内は歯車の回転によって潤滑油は噴霧状となり雰囲気温度を上昇させることから、実験とは別に、歯車箱内の空気の流れの様相について考察を行った。