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オイルフィルムシール(浮動ブッシュシール)は圧縮機などの高速回転軸用や高圧の油圧機器の往復動軸用のシールとして用いられている。本研究は後者の、主に油圧シリンダーのロッドシールを対象としている。
シールリングの外周面には高圧の作動油が作用するため、リングは収縮変形し、ロッドとのシールすきまは減少する。適正なリング剛性、加工隙間を選定しなければ、シール隙間が過小あるいは零となり、焼付損傷を生じることになるため、リングの収縮変形を精度良く予測することが設計上重要となる。
リングの変形解析とシールすきま内の流体解析とを連成させた解析、すなわち弾性流体潤滑解析プログラムを作成した。本計算では、変形後のシールすきまは直線分布であるという近似的な取り扱いではなく、任意の変形モードが可能なように、リングの変形解析にはリングの内周面に単位圧力が作用した場合のコンプライアンスマトリックスを用い、流体潤滑解析には、有限要素法を用いている。また、収束計算を速めるために、ニュートン・ラフソン法を採用した。
本計算法を用いて、シール性能(最小隙間、漏洩油量)におよぼす油圧、リングサイズ、リング材質、初期加工すきまなどの影響を明らかにした。とくに、軸が高速で往復運動する場合には、逆くさび形状に伴い、負の動圧が発生するために、シールすきま内の静圧+動圧が小さくなり、リングの収縮変形が大きくなり、すきまが零となる往復動スピードが存在することを示した。また、この限界スピードを大きくするためには、リングの材質、加工すきま、リングの形状(段付リング)が有効であることを明らかにした。
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