| 研究概要 |
流体潤滑理論においては,荷重,速度,潤滑油粘度等の作動条件に応じて理論通りの潤滑油が接触域に導入されることが前提条件となっており,潤滑油の粘度が高いほど,速度が速いほど厚い油膜厚さを形成することになる. 我々は,線接触すべり試験において潤滑油の限界すべり速度以上になると,接触域に導入されている潤滑油の低粘度成分によるせん断が主体的となり,結果として摩擦係数,形成油膜厚ともに理論値に比べて低くなることを報告してきた.しかしながら同一作動条件(荷重,粘度)が同じでも,限界すべり速度は給油条件により変化する.厳密な意味では摩擦係数,形成油膜厚さの低下は説明できていなかった.そこでその発生機構は接触面内の最大せん断応力が潤滑油の限界せん断応力に達した場合に生じることが考えられ,限界せん断応力を考慮することで給油条件および圧力の影響がうまく説明できるようになった.以下に要約する.
(1) 接触域のせん断応力分布を計算で求め,潤滑油に作用する最大せん断応力が潤滑油の最大せん断応力に達すると,摩擦係数,形成油膜厚の変動が大きくなる.これは接触域には,低粘度成分の導入が優先的に生じ始め,導入粘度の変動,低下が発生したためである.つまり油膜厚さ等の理論からずれの原因の起点として,潤滑油自体が理論上のせん断応力に耐えられなくなり,油膜内で滑りが生じることが結論づけられる.
(2) 今回使用した潤滑油においては,潤滑油の最大せん断応力は粘度の増加,圧力の上昇とともに増加した.つまり本実験条件剛体/等粘度においてもEHLの場合と同様に圧力の影響を受けると考えられる.
(3) 給油条件を変えることは接触面の圧力が変化していたに等しい.すなわち潤滑油の最大せん断応力は給油条件にかかわらず圧力の関数としてうまく整理できる.
(4) レイノルズ方程式はにおいては壁面では滑りが生じないないことが前提条件となっている.しかしながら,流体潤滑領域でも極性添加剤(ステアリン酸)を添加した場合,平面をALに変化させた場合には油膜厚さや摩擦係数に違いが確認できた.即ち従来流体潤滑理論では記述できない因子で油膜形成能力が変わること明らかになった.
現在,極性添加剤の吸着性を利用することで表面との結合性を強め,一方ではバルク潤滑油との結合力を弱めて壁面滑りを任意に起こすような分子設計を実行中である.これらはジャーナル軸受け等の摩擦トルクの低減などに利用可能である.引き続き研究を行う予定.
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