潤滑油の限界油膜形成能力と構成分子に関する研究

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流体潤滑理論によれば,形成油膜は潤滑油の粘度が高いほど,平均速度が大きいほど厚くなる.理論において粘度・速度がいくら大きくなっても潤滑油は理論通りの量が接触域に導入されることが前提条件となっている.しかし,実際には潤滑油は摩擦面の運動に伴い接触域に導入されるわけであるから,その導入力には潤滑油粘度,速度,荷重等で規定される作動条件に応じた限界値が存在し,限りなく油膜が形成されるわけではない.まず著者はその限界条件は何により決定されるかを調べるために種久の潤滑油を用い,摩擦特性を調べた.そして滑り速度を上昇させ限界値Ψcr(限界軸受け定数)になると,摩擦力は低下する傾向が認められた.その原因を調べ,分子量分布の異なる油の摩擦特性を予想し,ほぼ予想どうりの結果となった.以下にその結果を要求する.1)Ψcr時の摩擦力,したがって限界導入力は粘度が高いほど大きく,また荷重増加と共に大きくなる.2)同一荷重条件下では,限界導入力に達するすべり速度は粘度の高い油ほど低くなる.3)摩擦特性はどの潤滑油においても補給条件がNo-reverse flow条件と一致した.われわれの実験がその条件になっていると考えられるためCCDカメラにより接触部の潤滑油の導入の様子を観察したが画像だけではその違いを判断することが難しく,今後,油膜厚さの測定および,潤滑油の給油条件を変える工夫が必要であることがわかった.4)接触部の出口付近の潤滑油を採取し,屈折率を測定することによって,接触域に導入される潤滑油は必ずしも給油成分と同一ではなく,軸受定数Ψが限界値Ψcr以上になると,高粘度成分は接触域に導入されず低粘度成分が主として導入されることがわかった.その結果,摩擦係数がΨcr以上で理論値よりさらに低くなる.5)同一粘度等級の潤滑油において,Ψcr以上での有効粘度の低下は広域分子量分布油の方が狭域分子量分布油よりも大きく,結果として摩擦係数の低下も顕著になった.分子量分布の影響による摩擦特性の違いはSiオイルを用いた場合だけしか,認められず,油膜の形成能力は入り口の油の量と粘度だけでほぼ決まってしまい,今後は油膜厚さを測定しながらの油膜を観察する必要があることがわかった.