ディンプル発生機構の解明に基づく熱弾性流体潤滑理論の確立

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13450067
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 西川 宏志 九州工業大学, 工学部, 助手 (40208161)
• 研究分担者: 松田 健次 九州工業大学, 工学部, 助教授 (40229480)
• キーワード: 熱弾性流体潤滑 / 熱物性 / トラクション / 油膜厚さ / せん断発熱 / 圧縮発熱 / 機械要素 / トライボロジー

研究概要

転がり滑り潤滑面を構成する両接触面の熱伝導率が相違すれば、潤滑面の相対運動によって誘起される潤滑油の発熱は、油膜厚さ方向に温度変化すなわち粘度変化をもたらす。この結果、接触域内にはディンプルと称される油膜厚さの局所的増大が発生する。ディンプルの発生をもたらす引き金は、圧力分布の最大値であることを指摘し、複数個のディンプルの発生機構を明らかにした。さらに、実験事実の定量評価のためには、運動方向に直角方向の熱伝達の考慮ならびに潤滑油種の非ニュートン特性の考慮が重要であることを指摘した。その他の主たる新知見は以下のようにまとめられる。
1.楕円接触下において、引き込み速度が接触楕円の短軸方向である場合に発生するディンプルは安定であるが、長軸方向である場合に発生するディンプルは不安定である。引き込み速度が接触楕円の長軸方向で、熱伝導率の低い物体速度が速い場合には、滑り速度が増大すると膜厚は滑り速度にほとんど依存しなくなる。接触楕円に対する引き込み速度の方向は温度分布には大きい影響を与えるが、最大温度上昇値には影響しない。トラクション係数は、接触楕円に対する引き込み速度の方向には大きく依存しない。
2.滑り率が小さい領域でのトラクションは、潤滑油の非ニュートン特性と圧縮発熱によって支配される。しかし、滑り率が大きくなるにしたがって、せん断発熱の影響が顕著になる。
3.接触_物体の熱伝導率が同一の場合には、熱伝導率が高い場合の方が熱伝導率が低い場合よりもトラクション係数は高く、EHL膜厚は厚い。接触二物体の熱伝導率が相違する場合には、熱伝導率の大きい物体の速度を大きくした方が表面損傷防止の観点から安全である。

研究成果

• [文献書誌] Kaneta, M., Yang, P.: "Effects of Thermal Conductivity of Contacting Surfaces on Point EHL Contacts"Journal of Tribology, Trans.ASME. Vol.125,No.4. 731-738 (2003)
• [文献書誌] 対暁玲, 楊沛然, 兼田〓宏: "基干表面凹陥現象的非頓熱弾流潤滑分析"摩擦学学報. Vol.23,No.5. 406-410 (2003)
• [文献書誌] Kaneta, M., Tani, N., Nishikawa, H.: "Optical Interferometric Observations of the Effect of Moving Transverse Asperities on Point Contact EHL Films"Elsevier, Tribology Series 41,Tribological Research and Design for Engineering Systems, Proceedings of the 29th Leeds-Symposium on Tribology. 101-112 (2003)