JP2004061341A

JP2004061341A - 摩耗試験機

Info

Publication number: JP2004061341A
Application number: JP2002221021A
Authority: JP
Inventors: Iwao Yamashiro; 山城　巌; Kiichi Itagaki; 板垣　喜一; Mitsuo Sato; 佐藤　充男
Original assignee: Toei Scientific Industrial Co Ltd
Current assignee: Toei Scientific Industrial Co Ltd
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】ＤＭＥ（ジメチルエーテル）の潤滑性を評価するため、ＤＭＥに圧力をかけて液体に保持し、その中に浸漬した状態で２つの金属試料片を互に擦り合わせ摩耗痕を見る。
【解決手段】上部ケーシング１１で覆われる基盤１０上に、試料ディスク１を取り付けるテーブル１３を水平方向にスライドできるように支持する。試料ボール２は保持装置で３４で咥え、錘３９の重量でディスクに押し当てる。基盤１０の中心に設けたスリーブ１８の中に回転軸１９を支持し、基盤１０上に突き出した回転軸の上端に偏心輪２０を取り付ける。テーブル１３の下面に、２つの対向する摺接部材２１を設ける。偏心輪２０は、これらの壁面に摺接しながら回転軸１９と共に回転し、回転軸の回転運動を試料テーブル１３の往復運動に変換する。スリーブ１８の下に、磁気カップリング２２を組み込んだ下部ケーシング１２を取り付ける。上部および下部ケーシング１１、１２は内部空間がスリーブ１８内の穴１８ａを介して互に連通し、共通の圧力空間を形成している。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、潤滑剤等摩擦環境の評価や試料片の耐磨耗性評価に使用する摩耗試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼル燃料（軽油）の潤滑性能試験は、図１に示すような標準試験機で行われていた。試料は、直径１０ｍｍ、厚さ３ｍｍの金属ディスク１と直径６ミリのスチールボール２を用いる。ディスクは皿状の台３に固定し、皿に評価すべきディーゼル燃料４を溜める。鋼球はホルダ５で咥え、これを加振器６で前後に揺動する。ホルダ５にはピン７を串通し、その両端に図示しない重り（最大で１ｋｇ）を吊り下げることで、ボール２をディスク１に押し付ける。こうして、ボールをディスクに擦り付け、ボールに生じる摩耗痕から潤滑性能を評価する。ボールの動くストロークは０．０２〜２ｍｍ、周波数は１０〜２００Ｈｚほどである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
最近、軽油に代わるディーゼル燃料としてＤＭＥ（ジメチルエーテル）が注目されている。この燃料は石炭や天然ガスから合成されるクリーン燃料であり、常温常圧では気体であるが、加圧または冷却により液体になにり、可搬性に優れる。反面、軽油に比べると、粘度、潤滑性が低く、ディーゼル燃料として利用するためには添加剤の開発が必要である。しかし、ＤＭＥは常温常圧では気体であるので、従来の標準試験機では添加剤を加えたＤＭＥの潤滑性の評価ができない。
【０００４】
この発明は、圧力容器内で液体状態のＤＭＥの潤滑性を評価する試験機を得ることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の摩耗試験機は、基盤を挟んで、上部および下部ケージングを備えている。基盤には穴があけられ、この穴を通って回転軸が垂直に支持され、また、この穴を介して上下のケーシングは内部が共通の圧力空間を形成している。その回転軸を外部モータで駆動するために、下部ケーシングに磁気カップリングを組み込む。
【０００６】
基盤上に前後にスライド自在に、ディスク試料を固定するためのテーブルを支持する。また、基盤上に、ボール試料を咥えてこれを該ディスク試料の上面に押し当てるボール保持装置を設ける。テーブルに固定された摺接部材に外面が摺接して回転軸の回転運動をテーブルの往復運動に変換する偏心輪を回転軸の上端に偏心した状態で固定する。
【０００７】
使用するときは、ディスク試料をテーブルに、ボール試料を保持装置にセットし、基盤上に上部ケーシングを取り付ける。次いで、ケーシング内の空気を抜き、代わりに不活性ガス（例えば窒素ガス）を入れ、ディスクとボール試料が浸るレベルまでケーシング内に試料液（例えば、添加剤を混ぜたＤＭＥ）を注入する。こうして上部ケーシング内を加圧、加熱して、試料液を液体のまま所定温度上げて保持する。準備ができたら、磁気カップリングを介してケーシングの外にあるモータで、ケーシング内の回転軸を駆動する。回転軸が回ると、偏心輪が偏心しながら回り、テーブルが往復運動する。テーブルの動くストロークは、偏心輪の偏心量で決まる。テーブルが動く周期は、モータの回転数で制御する。こうして、テーブルのディスク試料が往復運動をし、ディスクに押し当てられているボールとの間に摩擦が生じ、双方に摩耗痕が生じる。後で、試料を取り出して摩耗痕の大きさを測定することで、液体試料の潤滑性能を評価する。
【０００８】
以上説明したように、この摩耗試験機は、試験片を圧力容器の中に入れて摩耗テスト行うので、ＤＭＥのような常圧で気体である燃料も、圧力を掛けることで液体状態に保持したまま潤滑性能をテストすることができる効果がある。
【０００９】
従来の試験機はディスクは固定して置き、ボールの方を往復運動させていたが、この方法では、ボールをディスクに押し付けるための錘までボールといっしょに動かさなければならないので、大きな加振器が必要になる。この装置ではボールは固定し、ディスクの方を動かすようにしたので、小さな動力で足りる。
【００１０】
この装置では、回転軸をケーシング内に納めてしまい、この軸に磁気カップリングを介して外部モータの回転を伝達するようにしたので、ケーシングに回転軸の貫通部がなく、したがってシールが必要なく、ケーシング内を高い圧力（例えば１０ＭＰａ）に保っても液漏れが生じるおそれがない。
【００１１】
磁気カップリングは、下部ケーシング内に延びる回転軸に取り付けられたマグネットと、下部ケーシングの同軸上に回転自在に支持された外筒と、外部モータの動力を外筒に伝える動力伝達手段と、外筒に取り付けられ、回転磁界を作り出すためのマグネットから構成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図２において、符号１０は基盤、符号１１は試験時にその上に取り付ける上部ケーシングである。基盤１０上に試料テーブル１３を紙面に直角方向にスライドできるように支持する。符号１５は試料テーブルを支えているクロスローラベアリングであり、その外側レースは、基盤上に固定したテーブルガイド１６に支持する。基盤１０の中心に設けたスリーブ１８の中に軸受ベアリング１７を設け、これで回転軸１９を支持する。基盤１０上に突き出したこの回転軸の上端に偏心輪２０を取り付ける。試料テーブル１３の下面には、２つの対向する摺接部材２１を設ける（図３および図４参照）。偏心輪２０は、これらの部材２１に摺接しながら回転軸１９と共に回転し、回転軸の回転運動を試料テーブル１３の往復運動に変換する。
【００１３】
スリーブ１８の下には、磁気カップリング２２のケーシングを形成する下部ケーシング１２を取り付ける。上部および下部ケーシング１１、１２は内部空間がスリーブ１８内の穴１８ａを介して互に連通しており、共通の圧力空間を形成している。下部ケーシング内１２には下部回転軸１９ａが回転自在に支持されており、この軸はスリーブ１８の中で軸継手２５を介して回転軸１９と連結している。下部ケーシング１２の周りに外筒２６を回転自在に支持し、外筒に設けたプーリ２７とサーボモータ２９の出力軸に取り付けたプーリ２８の間に伝動ベルト３０を掛け渡す。外筒２６の回転を下部回転軸１９ａに伝達するため、外筒と下部回転軸の双方にマグネット３１を固定する。
【００１４】
試料ディスク１は、試料テーブル１３の上に置き、その上につば３２を被せ、このつばをテーブル１３にボルト締めすることで、テーブル上に固定される。他方、試料ボール２を支持するために、基盤１０上に門形フレーム３３を立て、これにボール保持装置３４を支持させる。ボール保持装置は、フレームにハウジング３５を取り付け、このハウジングにスプライン軸３６を昇降自在に（しかし回転はしないように）支持する。さらに、このスプライン軸３６の下端にナット３７を螺合緊締して、軸端との間に試料ボール２を回転しないよう咥える。スプライン軸３６の上端に錘３９を取り付け、その重量でボールをディスクに押し当てる。
【００１５】
使用するときは、ディスク試料１をテーブルに、ボール試料２を保持装置３４にセットし、上部ケーシング１１を基盤１０上に取り付ける。次いで、排気バルブ４０からケーシング内の空気を抜き、代わりに、加圧用バルブ４１から窒素などの不活性ガスを入れ、試料供給バルブ４２からケーシング内に試料液４（例えば、添加剤を混ぜたＤＭＥ）を注入し、ディスク１とボール２が試料液に浸るようにする。なお、上部および下部ケーシング１１、１２は内部がスリーブ１８で繋がっているので、下部ケーシング１２内は試料液４で満たされる。こうしてバルブ４１から窒素ガスを圧入してケーシング内を加圧すると共に、電熱ヒータ４３で加熱して、試料液４を液体のまま所定温度上げて保持する。その他、図示していないが、上部ケーシング１１には圧力計、圧力逃し弁、温度センサ、ドレン抜き弁、覗き窓等を設ける。
【００１６】
準備ができたら、ケーシングの外にあるサーボモータ２９で、磁気カップリング２２を介してケーシング内の回転軸１９ａ、１９を駆動する。回転軸１９が回ると、偏心輪２０が偏心しながら回り、図３、図４に示すように、試料テーブル１３が往復運動する。テーブルの動くストロークは、偏心輪の偏心量（図３に符号ｅで示す。）の２倍である。なお、テーブルのストロークを変えられるよう、偏心量の異なる偏心輪をいくつか用意しておく。テーブルが動く周期は、サーボモータ２９の回転数で制御する。こうして、テーブル上のディスク試料１が往復運動をし、ディスクに押し当てられているボール２との間に摩擦が生じ、双方に摩耗痕が生じる。後で試料を取り出し、摩耗痕の大きさを測定することで、液体試料の潤滑性能や試料片の耐摩耗性を評価する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の標準摩耗試験機の概念図である。
【図２】この発明の摩耗試験機の断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１　ディスク試料
２　ボール試料
４　試料液
１０　基盤
１１　上部ケーシング
１２　下部ケーシング
１３　テーブル
１８　スリーブ
１８ａ　穴
１９　回転軸
２０　偏心輪
２１　摺動部材
２２　磁気カップリング
２５　外筒
２９　モータ
３０　伝動手段（ベルト）
３４　ボール保持装置

Claims

基盤と、該基盤の上と下にそれぞれ取り付けられ、該基盤にあけられた穴を介して内部が共通の圧力空間を形成する上部および下部ケージングと、該穴を通って垂直に支持された回転軸と、該回転軸を外部モータで駆動するための、該下部ケーシングに組み込まれた磁気カップリングと、該基盤上に前後にスライド自在に支持された、ディスク試料を固定するためのテーブルと、ボール試料を咥えて、これを該ディスク試料の上面に押し当てる、該基盤上に設けられたボール保持装置と、該回転軸の上端に偏心して取り付けられ、該テーブルに固定された摺接部材に外面が摺接して該回転軸の回転運動を該テーブルの往復運動に変換する偏心輪からなる摩耗試験機。
該磁気カップリングが、該下部ケーシング内に延びる該回転軸に取り付けられたマグネットと、該下部ケーシングの同軸上に回転自在に支持された外筒と、該外部モータの動力を該外筒に伝える伝動手段と、該外筒に取り付けられ、該外筒と共に回転して回転磁界を作り出すためのマグネットからなる請求項１に記載の摩耗試験機。