準能動型すべり軸受変形装置の試作

Research Project

Project/Area Number	15656063
Research Category	Grant-in-Aid for Exploratory Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Dynamics/Control
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	雉本信哉九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (30204861)
Project Period (FY)	2003 – 2004
Project Status	Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help	¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000) Fiscal Year 2004: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000) Fiscal Year 2003: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Keywords	すべり軸受 / 準能動型 / 磁気軸受 / 最適化 / 可変構造の軸受メタル / 圧電素子
Research Abstract	本研究は、固定形状の軸受メタルを用いたすべり軸受け支持のロータでは困難な運動状況下において、可変構造の軸受メタルを持つ準能動型すべり軸受を用いた有効な振動制御法の検討を目的としている。前年度の研究で、任意の軸受形状に変形可能な軸受メタル変形装置の試作を行ったが、構造が複雑になる、十分な精度を得られないという問題点があった。そこで本年度は装置の単純化のため、装置をモデル化し各作動条件に対する安定性の高い軸受メタルの最適形状を数値解析により検討した。具体的には、軸受メタルを1箇所変形・2箇所変形・3箇所変形の3パターンについて変形箇所を変え、偏心角が0°となるような軸受メタル形状を求めた。このとき、油膜の圧力分布、温度分布および軸受メタルの弾性変形を連成し解析を行った。解析により得られた最適形状の軸受メタル、および真円軸受を用いたジェフコットロータモデルの安定限界速度を油膜動特性より求め比較を行った。結果、以下の所見を得た。・ゾンマーフェルト数0.01〜50.の範囲で、偏心角0°とする変形位置と変形率を求めることができた。・偏心角を0°とすることで安定限界速度の上昇が見られた。しかし、油膜動特性の大幅な変化は得られなかった。また、シュミレーションで得られた所見を実験的に検証するため、磁気軸受を用いたすべり軸受動特性測定装置の試作を行った。装置は回転軸、2つの8極型ラジアル磁気軸受、スラスト磁気軸受、モータ、非接触式変位センサ、すへり軸受からなる。非接触式変位センサにより検出した軸の変位信号を制御器であるPCに取り込み、算出された制御信号をDCサーボアンプにより制御電流に変え磁気軸受に与えている。このとき、精度のよい制御を実現するためにリアルタイム処理が可能なRealTimeLinuxを導入した。制御系にはPID制御を用い、回転軸が安定に浮上することを確認した。