油浴潤滑高速パッド軸受の前縁境界条件に関する研究

本研究は、油浴潤滑状態にあるティルティングパッドジャーナル軸受と扇形固定パッドスラスト軸受を対象に、高速時の油膜圧力分布計算の際無視しえないパッド前縁での圧力境界条件を定める理論モデルの提案を目的として行われた。本研究で得られた主な成果を以下に列挙する。1.複数パッドで構成された実際の軸受では、計算対象パッドの前縁での圧力上昇は、先行するパッドの影響を強く受けて、単一パッドの場合とは大きく異なる。2.先行パッド後縁から対象パッド前縁直前(前縁への衝突流の影響が及ばない適当な位置)までの間にランナ上に発達する流れの推定に当たっては、運動量の法則を適用し、対象パッドの前縁通過時の圧力上昇(潤滑膜圧力計算の際のパッド前縁部での圧力境界条件)の推定に当たっては、前縁直前とすきま内流入直後の流れに機械的エネルギの連続を仮定した理論解析モデルを提案した。3.上記理論解析モデルは、通常の油で潤滑された高速軸受で実現されるレイノルズ数の範囲では、実験的に得られる入口圧力を比較的正確に推定する。4.動粘度の低い流体での潤滑、あるいは、通常よりも大きい軸受すきまを用いる場合など、さらにレイノルズ数が上昇すると、このモデルで算出される入口圧力は低下を始め、やがて負となって、計算負荷容量は入口圧力を零に設定した場合よりも低下する。これは、パッド間流れの発達が不十分で、すきま内においても、入口部から十分発達した流れとする仮定が崩れることを意味している。5.この現象は、本研究では、実験装置の限界から、これを確認するには至らなかったが、あたかも油量不足であるかのような状態が生じる可能性を示唆する。引続き検討すべき課題といえる。

本研究は、油浴潤滑状態にあるティルティングパッドジャーナル軸受と扇形固定パッドスラスト軸受を対象に、高速時の油膜圧力分布計算の際無視しえないパッド前縁での圧力境界条件を定める理論モデルの提案を目的として行われた。本研究で得られた主な成果を以下に列挙する。1.複数パッドで構成された実際の軸受では、計算対象パッドの前縁での圧力上昇は、先行するパッドの影響を強く受けて、単一パッドの場合とは大きく異なる。2.先行パッド後縁から対象パッド前縁直前(前縁への衝突流の影響が及ばない適当な位置)までの間にランナ上に発達する流れの推定に当たっては、運動量の法則を適用し、対象パッドの前縁通過時の圧力上昇(潤滑膜圧力計算の際のパッド前縁部での圧力境界条件)の推定に当たっては、前縁直前とすきま内流入直後の流れに機械的エネルギの連続を仮定した理論解析モデルを提案した。3.上記理論解析モデルは、通常の油で潤滑された高速軸受で実現されるレイノルズ数の範囲では、実験的に得られる入口圧力を比較的正確に推定する。4.動粘度の低い流体での潤滑、あるいは、通常よりも大きい軸受すきまを用いる場合など、さらにレイノルズ数が上昇すると、このモデルで算出される入口圧力は低下を始め、やがて負となって、計算負荷容量は入口圧力を零に設定した場合よりも低下する。これは、パッド間流れの発達が不十分で、すきま内においても、入口部から十分発達した流れとする仮定が崩れることを意味している。5.この現象は、本研究では、実験装置の限界から、これを確認するには至らなかったが、あたかも油量不足であるかのような状態が生じる可能性を示唆する。引続き検討すべき課題といえる。