高精度交流電位差法を用いた摩耗のモニタリング

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650143
• Research Institution: IWATE UNIVERSITY
• Principal Investigator: 清水 友治 岩手大学, 工学部, 助教授 (10240649)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩渕 明 岩手大学, 工学部, 教授 (00005555)
• Keywords: トライボロジー / メンテナンス / 電位差法 / カルマンフィルタ / モニタリング / 摩耗 / 表面損傷

Research Abstract

交流電流パワーアンプを試作した.このアンプは周波数600kHz以上に対応し,出力が5A以上の性能であることを確認した.交流電位差データを計測し解析するため,超高速A/Dコンバータを取り付けたパーソナルコンピュータと計測用シグナルコンディショナー,周波数発振器からなる高精度交流電位差システムを構成し,動作を確認した.
S45C,微少スリットを持つ表面損傷モデル試験片により,表面損傷の評価試験を行った.その結果,スリットの深さと検出された交流電位差の変化には比例関係があることが分った.また,スリットを切削加工で作成したものと比較した結果,切削加工のほうが検出された交流電位差が小さいことが分った.これは,切削加工により材料が加工硬化したためと思われる.
また,交流印加電流と交流電位差の波形をパソコンで解析し,位相差を検出するアルゴリズムを提案した.この位相検出のアルゴリズムを検証するため,信号に加わる観測ノイズの大きさ,測定の量子化誤差,サンプリング周波数と交流周波数を変化させたシミュレーションを行い,推定誤差を調べた.また,単純に移動平均をとり平滑化して推定誤差を求めた方法と比較した.その結果サンプリング周波数10MHzとしたとき,交流周波数は600kHz程度まで推定誤差の小さい良好な結果が得られ,単純移動平均法よりも本手法の推定誤差が小さいことが示された.
S45Cを下部試験片,SUJ2を上部試験片とし,往復動による転がり摩耗試験を行い,交流電位差の変化を調べた.その結果,すべり率8.7%のものは摩耗が進むとともに交流電位差がやや減少し,すべり率16.4%の場合,初期には交流電位差がわずかに減少し,その後増加する傾向が得られた.すべり率24%では,交流電位差は増加し,途中で一定値に飽和する傾向が得られた.これらの現象は,摩耗による加工硬化などの材質の変化と表面の形状変化による電流経路の変化が関係していると思われる.

Research Products

• [Publications] T.Shimizu, A.Iwabuchi, K.Matsumoto: "MONITORING OF ROLLING WEAR USING THE ALTERNATING CURRENT POTENTIAL DROP METHOD"Proceedings of International Tribology Conference, Nagasaki 2000, JAST. 2329-2334 (2001)