| 研究課題/領域番号 |
20K04244
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18040:機械要素およびトライボロジー関連
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| 研究機関 | 東海大学 |
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研究代表者 |
落合 成行 東海大学, 工学部, 教授 (40407995)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | トライボロジー / 流体軸受 / フォイル気体軸受 / トポロジー最適化 / バンプフォイル軸受 / メッシュフォイル軸受 / 負荷容量 / 振動特性 / 気体軸受 / フォイル軸受 / 最適化 / 自己組織化 / 回転機械 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年，地球温暖化に伴う異常気象や気候変動は世界中で深刻な被害をもたらしており，
Co2排出量削減は急務の課題である．軸受は機械システムに広く使われており，その摩擦損失低減は上記課題解決に必要不可欠である．
本研究では，自己組織化アルゴリズムを極めて低摩擦である気体軸受の設計に適用し，新しい軸受設計法を見出すことを目的とする．実験では，X線CTを用いて軸受内部構造の変形の様子を可視化し，解析の妥当性検証も実施する計画である．更に新規に設計・製作する試験装置に適用して，軸受特性改善の実験を行う．最終的に，新たな軸受の提示と共に，その設計手法の確立や最適な構造を得るための指針についても明らかにする．
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| 研究成果の概要 |
本研究は，極めて低摩擦であるフォイル気体軸受に新規に最適化手法を適用し，新しい軸受構造を見出すことを目的に実施した．トポロジー最適化手法を同軸受に適用した結果，軸受後縁部構造が高負荷容量に対して有効とわかった．これをスラスト軸受試験装置にて実験検証し，更にX線CTにて3次元透過画像を取得して変形状況の可視化も行った．これにより，高荷重下でもくさび膜の軸受すきま形状が維持可能であることが確かめられた．一方ジャーナル軸受試験装置の設計・製作も行い，新たに提案したバンプメッシュフォイル軸受の有効性も実験的に検証した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、環境に極めて優しい気体軸受の中でも発展が期待されるフォイル軸受に着目し，同軸受の設計課題の一つであるバンプフォイル構造の最適化を試みた．その結果，従来の設計とは異なり，バンプフォイルの後縁部を支持することが有効であるとの結論を得た．またこれを受けて軸受を製作し，実験的検証を行い，得られた設計指針の有効性が確かめられた．また，X線CT装置による回転時の軸受透過試験を実施し，そのメカニズムの解明も試みた．さらに，ジャーナル軸受試験装置も本研究課題の中で設計・製作した．静・動特性の試験に成功し，新たに提案したバンプメッシュフォイル軸受の有効性が検証された．
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