ジャーナル滑り軸受に対する一般的スターブ潤滑理論の確立とその実験的検証

• 研究課題/領域番号: 10650150
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 設計工学・機械要素・トライボロジー
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 林 洋次 早稲田大学, 理工学部, 教授 (10063760)
• 研究期間 (年度): 1998 – 2001
• 研究課題ステータス: 完了 (2001年度)
• 配分額: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円); 2001年度: 300千円 (直接経費: 300千円); 2000年度: 400千円 (直接経費: 400千円); 1999年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 1998年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
• キーワード: スターブ潤滑 / 流体潤滑理論 / トライボロジー / ジャーナル軸受 / 滑り軸受

研究概要

ジャーナル滑り軸受に対するより一般的なスターブ潤滑理論の体系化を計るために、非真円ジャーナル軸受を取り上げ、複数のくさび領域と複数の逆くさび領域から構成される軸受すきま内の油膜破断が発生し消滅し再び発生する潤滑メカニズムに及ぼすスターブ潤滑の理論的取扱いを解明した。その研究成果を以下に列記する。
1.理論的研究では、非真円ジャーナル軸受として幾何学的なだ円軸受および多円弧偏心ジャーナル軸受を取り上げ、油膜破断が発生し消滅し再び発生すなわち複数の油膜形成領域に対して、また複数の油膜形成領域が連結された単一の油膜形成領域に対して、スターブ潤滑理論の構築を行った。軸の回転方向のみならず軸受幅方向にも不完全な油膜形成領域を発生することが判明したことから、この不完全油膜形成領域も考慮して、複数の油膜形成境界および油膜消滅境界ならびに複数の油膜破断開始境界および油膜破断終了境界が重なることから、スターブ潤滑境界条件を新たに提案した。油膜の曲線境界形状をいくつかの直線で近似することによって、スターブ潤滑境界条件を簡略化し、自由境界値問題としてコンピュータで数値解析し、油膜形成形状および油膜破断形状、圧力分布、負荷能力などの軸受特性を算出した。
実験的研究においては、楕円軸受と比較のために用いる真円軸受とを透明なアクリル樹脂で製作し、特にだ円ジャーナル軸受の軸受すきまの分布を非接触変位センサで計測し、ひずみゲージを用いた自作圧力センサによって軸受隙間内の油膜形成領域および油膜破断領域の圧力分布を計測し、アンプ回路・シフト回路・リミタ回路をエッチング加工した自作のプリント基板ボードを介して、測定データをコンピュータ処理した。理論解析結果と比較検討して、真円および非真円ジャーナル軸受の性能に及ぼすスターブ潤滑の影響を明らかにした。