サイクロン減速器内のピン抜けのメカニズム解明に関する研究

• 研究課題/領域番号: 18656073
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械力学・制御
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 末岡 淳男 九州大学, 工学研究院, 教授 (80038083)
• 研究分担者: 井上 卓見 九州大学, 工学研究院, 准教授 (40274485) ; 松崎 健一郎 九州大学, 工学研究院, 准教授 (80264068) ; 劉 孝宏 大分大学, 工学部, 准教授 (60230877)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円); 2007年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2006年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
• キーワード: クーロン摩擦 / 乾性摩擦 / スティクスリップ現象 / 焼き嵌め / 表面あらさ / 摩擦振動 / 衝撃応答 / 安定性 / 接触問題 / 摩擦 / 動的挙動 / ピン抜け現象

研究概要

サイクロン減速機の歯車のたたきによる衝撃によって、減速機内に焼き嵌めされているピンが徐々に抜け出る現象の実験結果に基づき、解析を行った。 1.はりが強く締め付けられていても、はりは容易に抜け出る。しかし、はりが緩く締め付けられると、抜けは生じない。 3.はりと固定穴との間の表面粗さが粗いと抜けは生じやすい。 4.最初は抜けない期間もあるが、抜けてくると、打撃数の二乗に比例する傾向にある。 5.1回の実験(2000回打撃)で、はりは20〜30mm重力に逆らって突き出てくる。
抜けのメカニズムとして、はりが打撃によって曲げ振動を生じ、曲げの外側のはりと固定穴の間にはマクロな滑り摩擦が発生する。一方、曲げの内側のはりと固定穴の間には、スティックが生じる。そのため、はりは固定穴に沿って、重力に逆らって突き出してくる。焼き嵌めの程度が弱いと摩擦力が小さく、大きいと摩擦力が大きい。
伝達影響係数法という振動解析手法を用いて解析を行った。はりの先端に衝撃を与え、はりと穴間にはクーロン摩擦が作用するとし、過渡応答の繰り返しからはりの抜け現象が可能かどうか検討した。その結果、はりの表面あらさの取り扱い、はりの円周方向のあらさ、摩擦分布の取り扱いなど多くの問題点があり、はりが抜け出るためには極めて大きな衝撃が必要であると言う実験結果とは一致しない結果を得た。今後、有限要素法を用いて詳細な計算を行う必要がある。