大変形弾性流体潤滑を考慮した混合潤滑特性
【研究分野】設計工学・機械要素・トライボロジー
【研究キーワード】
トライボロジー / 弾性変形 / 接触問題 / 混合潤滑 / 弾性流体潤滑 / 油圧機器 / 表面粗さ / 数値解析 / すべり軸受
【研究成果の概要】
本研究は,すべり軸受や油圧機器のピストン・シリンダ間などでみられる,摺動部の片当りによる変形部の接触問題について,実用的な混合潤滑特性の解析手法を確立するために,表面粗さを無視したときの高精度の大変形3次元弾性接触解析,表面粗さを考慮した微視的接触解析,および油膜圧力と弾性変形の相互作用の計算法,更に上記全てを連立させた場合の計算の収束性の改良法を見出すことを目的として行われた.
解析はピストンポンプ・モータを想定したピストン-シリンダ間を対象としておこなった.まず,油膜のない状態での接触点すなわち応力集中域のメッシュを細かくとったFEM解析を,荷重のつりあいに基づいて行い,接触応力,接触領域,弾性変形後の形状を得た.それを元に,接触点の形状が円筒などの従来のEHL膜厚式が使えるものは膜厚式を用い,使えない場合はErtel-Grubinの近似理論を適用し,油膜厚さを計算した.混合潤滑については荷重分担比から油膜厚さを求めなければならないが,近似理論では荷重分担比の影響が計算できないため,近似理論により得られた膜厚さから等価半径を求めて従来のEHL膜厚式を使った.これにより,弾性変形量が油膜厚さの10倍を越える場合においても混合潤滑解析が実用的に行えるようになった.
さらに,解析で用いたモデルにおいて,ピストン-シリンタの変形を静電容量法を用いて測定を行った.また,接触点を特定するために赤外線放射温度計により,非接触で測定するためモデル実験を行ったが,弾性変形の測定と同時に行うまでには至っておらず,今後の課題として残った.
【研究代表者】