2016 Fiscal Year Research-status Report
硬化歯車の高面圧時表面温度評価手法に関する基礎的研究
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15K05774
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
東崎 康嘉 近畿大学, 理工学部, 教授 (60610540)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 表面温度 / 焼付き / トライボロジー / 歯車 / スコーリング / 高面圧 / 熱起電力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，SUS316（プラズマ浸炭）とS55C（高周波焼入れ）を用いることで1GPa以上の高面圧下で発生する歯面温度を計測することである。2歯のかみあう範囲で生ずる電気的並列回路を防ぐために、1歯飛びに歯を切取る交互欠歯車加工を行い、2枚の歯車の間に絶縁材をはさみ歯車のピッチ合せを行い、絶縁ボルトで締結する作業を実施し温度計測システムの構築を完了した。その後、ピッチ点での面圧1.47GPaの条件下（60 min-1、20Nm）で歯面の瞬間温度計測を実施することに成功した。ピッチ点での面圧1.47GPaの条件でかみ合い始め、かみ合い終わりの点で温度上昇が45℃程度あることが確認された。また、ピッチ点ではすべりが無いためにほぼ0℃になることも確認された。その他、回転速度6、20、40 と 60 min-1、そしてトルクが5、 10、 15 と 20 Nmの条件でも全て計測することができた。試験の再現性についても問題無く再現されることが確認された。歯車の荷重分担（歯元曲げ応力で代表）と温度変化が対応する計測系を構築し、上記の試験条件下で歯元曲げ応力の計測が可能であることを確認した。歯車の潤滑状態（電気導通で代表）と温度変化が対応する計測系を構築し、今回試験を行った条件では流体潤滑になることは無く境界潤滑状態になることも確認した。計測された歯面瞬間温度に対して、Blokの式を基にした歯面温度予測手法も作成し、工学的な範囲で問題無く予測できることを確認した。研究成果は、日本機械学会主催の国際会議MPT2017にて発表を行った。現在、日本機械学会の英語論文に投稿中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
SUS316（プラズマ浸炭）とS55C（高周波焼入れ）を用いることで発生する歯面温度を計測するシステムの構築を完了した。計測に必要な計器はデータレコーダも含めて入手した。次に、本研究では1GPa以上の高面圧下で温度計測を行うことが最大の目標である。そのために、歯幅10mmで曲率半径30mm程度のクラウニング加工が可能な研削の調査と加工条件の選定を終了し、SUS316（プラズマ浸炭）に加工を実施し、プラズマ浸炭も実施済した。S55C（高周波焼入れ）の歯車製作及び熱処理も完了した。
さらに2歯のかみあう範囲で生ずる電気的並列回路を防ぐために、1歯飛びに歯を切取る交互欠歯車加工の製作も完了し、今後2枚の歯車の間に絶縁材をはさみ歯車のピッチ合せを行い、絶縁ボルトで締結する作業を行った。
上記のように試験準備を行い、回転速度6、 20、40 と 60 min-1、そしてトルクが5、 10、 15 と 20 Nmの条件で試験を実施し、全て計測することができた。ピッチ点での面圧1.47GPaの条件下（60 min-1、20Nm）で歯面の瞬間温度計測を実施することに成功した。ピッチ点での面圧1.47GPaの条件でかみ合い始め、かみ合い終わりの点で温度上昇が45℃程度あることが確認された。また、ピッチ点ではすべりが無いためにほぼ0℃になることも確認された。計測された歯面瞬間温度に対して、Blokの式を基にした歯面温度予測手法も作成し、工学的な範囲で問題無く予測できることを確認した。研究成果は、日本機械学会主催の国際会議MPT2017にて発表を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
目標の1GPa以上での条件下で歯車表面温度を計測し、歯車の荷重分担（歯元曲げ応力で代表）と歯車の潤滑状態（電気導通で代表）となどの基本となるデータは取得できた。
今後、歯車の温度上昇に関連する因子（かみ合い長さ、潤滑油、歯面粗さなど）を変えた試験の実施をする。また、現在20Nmのトルクメーターを使用しているが、50Ｎｍのトルクメーターを使用してさらに高面圧の試験を行うことを計画する。
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| Causes of Carryover |
本研究では1GPa以上の高面圧下で温度計測を行うことが最大の目標である。2016年度は計測システムの構築が完了し、歯面温度計測実験を行った。途中微小電圧を計測するために、ノイズ等の問題を対処するために時間を要したが、所定の1GPa以上の面圧での歯面瞬間温度上昇を計測することができた。そのために、次ステップの歯車の温度上昇に関連する因子（かみ合い長さ、潤滑油、歯面粗さなど）を変えた試験ができなかったために、次年度使用額に差が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
50Nmトルクメーターの購入及び設置費用、さらには歯車の修整加工等に使用する予定である。
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