2012 Fiscal Year Research-status Report
セラミックス製転動体を用いた小径玉軸受の総合的な性能評価に関する研究
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24560166
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
野口 昭治 東京理科大学, 理工学部, 教授 (80349836)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 転がり軸受 / トライボロジー / 機械要素 / セラミックス |
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| Research Abstract |
本研究では、同じ型番の玉軸受にセラミックス製転動体を組み込んで、様々な性能試験を行い、従来の軸受鋼製転動体との総合的な性能比較を行う。セラミックス転動体の優位性が単一性能だけでなく、寿命等多くの点で優位性が認められれば、転動体だけのコストではなく、軸受を組み込んだ製品のトータル的なコストダウン（寿命が2倍に伸びれば、モータ1個分の費用と交換工賃の削減、製品が停止していることによる損出削減）を主張することが可能となり、セラミックス製転動体の普及に貢献できる。さらに、近年低コストのセラミック球の開発も行われており、それも評価対象に加えることにより、用途限定（低荷重用途等）での適用可能性も考えられる。平成24年度においては、現在セラミック球として実用化されている窒化ケイ素をもちいて、基準となる性能評価値を実験的に求めた。評価項目は、電食性能、音響上昇、幾何学的形状変化、転動体公転滑り、軽荷重疲労寿命の5項目である。年度内に試験が終了した項目について、結果の概要を記す。いずれの試験項目においても、窒化ケイ素は鋼球と比較して良い結果が得られた。
電食性能：電圧を印加しながらの回転耐久試験であり、鋼球を使用した場合には20時間程度で電食による振動上昇が起こる実験条件で試験を行った。結果は3000時間になっても振動上昇は起きなかった。
音響寿命：温度を70℃に保っての回転耐久試験で、一定時間経過した毎に振動上昇を測定した。結果は同じ実験時間においては鋼球よりも振動上昇は小さかった。
幾何学的形状変化：長期高温放置による幾何学的形状変化を観察した。結果は鋼球が形状変化を起こすのに対して、窒化ケイ素は形状変化を起こさなかった。
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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
申請書に記述した実施計画通りに進んでいる。計画には軽荷重における寿命評価も記述しているが、基本動定格荷重の20%の荷重における疲労寿命試験は現在進行中である。これまでに9個の軸受を試験したが、鋼球で計算した定格寿命の3倍の時間が経過しても振動は上昇していないことを確認している。振動が上昇するまで試験を行うと時間的な計画ができないので、計算寿命の3倍で試験打ち切りとして、試験個数を増やす方向で実験を計画している。
窒化ケイ素ではないセラミック球についても、並行して実験を進めており、結果が出つつある項目もある。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成24年度において、窒化ケイ素の評価結果がある程度出てきたので、窒化ケイ素以外のセラミック球を用いた性能評価を実施する。既に3種類のセラミック球を入手しており、適宜評価実験（電食、音響寿命、幾何学的形状変化、転動体公転滑り、軽荷重疲労寿命試験）を実施し、結果を鋼球、窒化ケイ素球と比較する。
また、高温放置による形状変化においては、幾何学的形状変化が軸受の性能に影響を与えるかどうかが問題となるので、振動測定装置を改良して、その検証も行う予定である。
平成24年度にでた成果を学会へ論文投稿することも計画している。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度は、平成24年度に引き続き、評価実験が主体である。装置や計測機器の増設に研究費を使用する計画である。特に、軽荷重疲労寿命評価は1個につき1560時間（計算寿命の3倍として）要するので、期間内に結果を出すには試験装置の増設が不可欠である。平成25年度の研究費は、振動測定機器の購入に充てる予定である。
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