2019 Fiscal Year Annual Research Report
Improvement of Stability of Rotor by using Partially Textured Bearings
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17K06113
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
田浦 裕生 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (20334691)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | トライボロジー / ロータダイナミクス / 滑り軸受 / ジャーナル軸受 / 安定性 / 表面テクスチャ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
油潤滑された真円ジャーナル軸受の軸受面にテクスチャを設け，その静及び動特性の向上が可能かどうかを検討するため，本研究では，軸受面の周方向におけるテクスチャの配置角度が負荷容量および動特性，同軸受で支持した剛体ロータの安定性に及ぼす影響を，実験および数値解析により検討した．
実験においては，周方向の4分の１の領域にのみ，テクスチャを設けた試験軸受を作成し，軸受浮動型のジャーナル軸受試験機を用いて，試験軸受単体の静及び動特性を測定した．その結果，静特性に関しては，負荷側にテクスチャを配置した場合では，テクスチャがない試験軸受と比較して同一荷重においては偏心率が増加すること，一方，反負荷側に配置した場合にはほぼ同じ偏心率になることを確認した．これより，負荷容量に関しては，負荷側にテクスチャを設けることで減少することが確認された．
一方，動特性に関しては，テクスチャを付与することで，主体角ばね項および主対角減衰項は荷重方向と垂直方向成分の減少，連成ばね項の減少が確認された．これらの結果に対するテクスチャの配置の影響は比較的小さかった．上記の結果のうち，連成ばね項の減少は，ロータの安定性向上に寄与することが知られており，これらの結果より安定性向上が示唆された．
理論面では，数値計算によりテクスチャの範囲，開始角度をパラメータとして，これらによって，部分テクスチャ軸受の静及び動特性がどのように変化するのかを明らかにするマップを作成し，静特性と動特性を合わせての定量的な検討が可能にした．この結果より，テクスチャの開始角度を油膜の後端付近に設定することで，静特性と動特性の両方を同時に向上させることが明らかにした．この結果および軸受製作の容易さ等を考慮して，軸受を上下2分割し，反負荷側の軸受面前面にテクスチャを設けるものが最適であることを明らかにした．
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