JP2005106479A - 摩耗試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転軸および軸受メタルの耐久性の試験を効率的に行うことが可能な摩耗試験装置を提供する。
【解決手段】 軸受メタル３１および該軸受メタル３１に回転自在に支持された回転軸３３の摺動部の摩耗状態を試験するための摩耗試験装置１１は、回転軸３３を軸受メタル３１に回転自在に支持する軸支持部２７と、回転軸３３を回転駆動する電気モータ１９と、回転中の回転軸３３に偏心荷重を付与する偏心ウエイト３４とを備える。電気モータ１９に潤滑油を供給する第１潤滑油ポンプ２２と、回転軸３３および軸受メタル３１の摺動部に潤滑油を供給する第２潤滑油ポンプ３８とは相互に独立した別系統とされる。この摩耗試験装置１１により、回転軸３３および軸受メタル３１を実際の機器に取り付けて運転する状態を忠実に再現して摩耗に対する耐久性の試験を行うことができるだけなく、実際の機器では実行不能な過酷な条件下での試験も行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軸受および該軸受に回転自在に支持された回転軸の摺動部の摩耗状態を試験するための摩耗試験装置に関する。

軸受の摩耗量と潤滑油中のきょう雑物との間に一定の関係があることに着目し、機器を実際に分解することなく、サンプリングした潤滑油中のきょう雑物量を、予め求めておいた運転時間およびきょう雑物量をパラメータとするマップに適用することで、軸受の摩耗量を推定するものが、下記特許文献１により公知である。

またエンジンの組立行程において、クランクシャフトのジャーナルおよびクランクピンにおけるゴミの噛み込みや軸受メタルの組付異常による焼き付きの発生を防止すべく、先ずクランクシャフトのジャーナルをクランクケースの軸受メタルに支持してクランクシャフトの回転抵抗の評価を行い、続いてクランクピンをコネクティングロッドの軸受メタルに支持してクランクシャフトの回転抵抗の評価を行うことで、ジャーナルおよびクランクピンの何れの軸受メタルに異常があるかを判定するものが、下記特許文献２により公知である。
特開平７−１０３７４５号公報 特許第２６４２４４１号公報

ところで、回転軸および軸受の摩耗に対する耐久性は、潤滑油の品質や劣化の程度、回転軸や軸受けの材質、回転軸が受ける荷重の大きさ等により変化するものであり、回転軸および軸受を実際に機器に取り付けて使用しながら上記複数のパラメータを変化させて耐久性の試験を行おうとすると、極めて多くの時間と労力とが必要になる問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、回転軸および軸受の耐久性の試験を効率的に行うことが可能な摩耗試験装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、軸受および該軸受に回転自在に支持された回転軸の摺動部の摩耗状態を試験するための摩耗試験装置であって、回転軸を軸受に回転自在に支持する軸支持部と、回転軸を回転駆動する駆動源と、回転中の回転軸に偏心荷重を付与する荷重付与手段とを備えたことを特徴とする摩耗試験装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、荷重付与手段は回転軸に着脱自在に固定された偏心ウエイトであることを特徴とする摩耗試験装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、駆動源に潤滑油を供給する第１潤滑油供給手段と、回転軸および軸受の摺動部に潤滑油を供給する第２潤滑油供給手段とを相互に独立して設けたことを特徴とする摩耗試験装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、回転軸を駆動源に継ぎ手を介して着脱自在に接続したことを特徴とする摩耗試験装置が提案される。

尚、実施例の電気モータ１９は本発明の駆動源に対応し、実施例の第１潤滑油ポンプ２２は本発明の第１潤滑油供給手段に対応し、実施例の軸受メタル３１は本発明の軸受に対応し、実施例の偏心ウエイト３４は本発明の荷重付与手段に対応し、実施例の第２潤滑油ポンプ３８は本発明の第２潤滑油供給手段に対応する。

請求項１の構成によれば、軸支持部において軸受に支持された回転軸を駆動源で回転駆動しながら荷重付与手段で偏心荷重を付与するので、回転軸および軸受を実際の機器に取り付けて運転する状態を忠実に再現して摩耗に対する耐久性の試験を行うことができるだけなく、実際の機器では実行不能な過酷な条件下での試験も行うことができる。

請求項２の構成によれば、回転軸に偏心ウエイトを着脱自在に固定して荷重付与手段を構成したので、質量の異なる偏心ウエイトを交換することで発生する偏心荷重の大きさを任意に調整することができる。

請求項３の構成によれば、駆動源に潤滑油を供給する第１潤滑油供給手段と、回転軸および軸受の摺動部に潤滑油を供給する第２潤滑油供給手段とを相互に独立して設けたので、駆動源の潤滑機能に影響を及ぼすことなく、回転軸および軸受の摺動部を潤滑する潤滑油の特性を変化させて種々の試験を行うことができる。

請求項４の構成によれば、回転軸を駆動源に継ぎ手を介して着脱自在に接続したので、共通の駆動源で種々の回転軸の試験を行うことが可能になって汎用性が向上する。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明の一実施例を示すもので、図１は試験装置の全体縦断面図、図２は図１の２ー２線拡大断面図、図３は図１の３ー３線拡大断面図である。

図１に示すように、回転軸および軸受の摩耗状態を試験する試験装置１１は、底壁１２と、底壁１２の周囲を囲む側壁１３と、側壁１３の上端開口部を覆う天井壁１４とを備えており、その内部空間は隔壁１５で仕切られて第１室１６および第２室１７に区画されている。第１室１６の下部には潤滑油が貯留される第１潤滑油溜め１８が設けられるとともに、第１室１６の上部には隔壁１５の左側面に固定された電気モータ１９が配置される。電気モータ１９の出力軸２０は隔壁１５に設けたボールベアリング２１，２１に支持されて第２室１７の内部に延びている。側壁１３の左側面に固定された第１潤滑油ポンプ２２は、第１潤滑油溜め１８に貯留された潤滑油を潤滑油パイプ２３，２４と、天井壁１４に形成された潤滑油通路２５と、隔壁１５に形成された潤滑油通路２６とを介して前記ボールベアリング２１，２１を潤滑するとともに、出力軸２０の内部を通過して電気モータ１９の内部を潤滑および冷却した後、第１潤滑油溜め１８に戻される。

尚、本実施例においては天井壁１４に形成された潤滑油通路２５に外部配管した潤滑油パイプ２３，２４を接続しているが、側壁１３内に潤滑油通路を設けても良い。

図２および図３を併せて参照すると明らかなように、天井壁１４の下面に着脱自在に固定されて第２室１７内に垂下する軸支持部２７は、上部部材２８および下部部材２９に２分割されてボルト３０，３０で締結されており、その合わせ面に形成された凹部に２分割された軸受メタル３１，３１が保持される。一方、電気モータ１９の出力軸２０の右端に継ぎ手３２を介して回転軸３３の左端が結合されており、この回転軸３３は前記軸受メタル３１，３１の内周面に回転自在に支持される。軸支持部２７の両側において、一対の偏心ウエイト３４，３４が各２本のボルト３５，３５で回転軸３３に固定される。

第２室１７の下方に形成された第２潤滑油溜め３６に貯留された潤滑油は、潤滑油パイプ３７と、側壁１３の右側面に固定された第２潤滑油ポンプ３８と、潤滑油パイプ３９と、天井壁１４に形成された潤滑油通路４０と、軸支持部２７に形成された潤滑油通路４１とを通り、軸受メタル３１，３１の外周を囲む環状溝４２に供給される。軸受メタル３１，３１には油孔３１ａ，３１ａが形成されており、環状溝４２から油孔３１ａ，３１ａを通過した潤滑油が軸受メタル３１，３１と回転軸３３との摺動面を潤滑する。

次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用を説明する。

第１潤滑油溜め１８にボールベアリング２１，２１および電気モータ１９を潤滑する潤滑油を貯留し、第２潤滑油溜め３６に回転軸３３および軸受メタル３１，３１の摺動面を潤滑する潤滑油を貯留する。第２潤滑油溜め３６の潤滑油は回転軸３３および軸受メタル３１，３１の摺動面の摩耗状態の試験を行うために、その品質や劣化の程度が異なった複数種類のものから、試験の目的に合ったものが選択されて使用される。

第１潤滑油ポンプ２２を駆動して第１潤滑油溜め１８の潤滑油でボールベアリング２１，２１および電気モータ１９を潤滑し、かつ第２潤滑油ポンプ３８を駆動して第２潤滑油溜め３６の潤滑油で回転軸３３および軸受メタル３１，３１の摺動面を潤滑しながら、電気モータ１９を駆動して出力軸２０に継ぎ手３２を介して結合された回転軸３３を回転駆動する。このとき、回転軸３３に固定した偏心ウエイト３４，３４の作用で、回転軸３３の軸線に対して、回転軸３３および偏心ウエイト３４，３４を合わせた重心位置が偏心していることから、回転軸３３は遠心力による偏心荷重を受けながら回転する。

この試験を所定時間継続した後に、回転軸３３および軸受メタル３１，３１を取り外して摩耗状態を評価することで、そのときに使用した回転軸３３の材質、軸受メタル３１，３１の材質、潤滑油の品質や劣化の程度、回転軸３３の回転数、偏心ウエイト３４，３４の質量、運転時間等に応じた摩耗状態のデータを取得することができる。

このように、電気モータ１９を潤滑する潤滑油と、回転軸３３および軸受メタル３１，３１を潤滑する潤滑油とを別系統にしたことによって潤滑油の交換作業が容易になり、品質や劣化の程度が異なる種々の潤滑油を使用しての試験を効率良く行うことができる。加えて、潤滑油を別系統とすることで、回転軸３３および軸受メタル３１，３１への潤滑油の供給経路中、あるいは第２潤滑油溜め３６にヒータを取り付け、潤滑油の温度条件を管理できるように構成することも可能である。この構成によれば、環境条件や機器本体の作動条件を忠実に再現でき、より精度の高い摩耗試験を行うことができる。

また継ぎ手３２を介して回転軸３３が着脱自在であり、かつ軸支持部２７の下部部材２９を取り外すことで軸受メタル３１，３１が着脱自在であるため、材質や寸法の異なる回転軸３３および軸受メタル３１，３１を容易に交換することが可能になって試験を効率良く行うことができる。しかも偏心ウエイト３４，３４が回転軸３３に対して着脱自在であるため、質量の異なる偏心ウエイト３４，３４に交換して回転軸３３に加わる偏荷重の大きさを容易に調整することができる。

また本実施例の試験装置１１では、電気モータ１９により回転軸３３の回転数を変化させることが可能であるため、偏心ウエイト３４，３４を交換しなくても偏荷重の大きさを調整することができる。

しかして、この試験装置１１によれば、回転軸３３および軸受メタル３１，３１を実際の機器に取り付けて運転することなく、実際の機器に取り付けた状態を忠実に再現して摩耗に対する耐久性の試験を行うことができるので、機器を損傷する可能性がある過酷な試験を行うことが可能になるだけでなく、条件を異ならせた種々の試験を短時間で効率よく行うことが可能になる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例では偏心ウエイト３４，３４を軸支持部２７の両側に設けているが、それを片側だけに設けても良く、これにより回転軸３３に作用する偏心荷重の特性を異ならせて試験の条件を多様化させることができる。

また実施例では２個の偏心ウエイト３４，３４を同位相で取り付けているが、それらを異なる位相で取り付ければ回転軸３３に作用する偏心荷重の特性を更に多様化することができる。

また実施例では軸受として軸受メタル３１，３１を例示したが、ボールベアリング、ニードルベアリング、ローラベアリング等の任意の軸受を使用することができる。

また実施例では駆動源として電気モータ１９を例示したが。油圧モータ、空圧モータ、エンジン等の任意の駆動源を使用することができる。

また実施例では回転軸３３を１本だけ試験するようになっているが、複数本の回転軸を平行に配置してチェーンやベルトで同時に回転駆動できるようにすれば、複数の試験を同時並行的に実行して試験効率を更に高めることができる。

試験装置の全体縦断面図 図１の２ー２線拡大断面図 図１の３ー３線拡大断面図

符号の説明

１９ 電気モータ（駆動源）
２２ 第１潤滑油ポンプ（第１潤滑油供給手段）
２７ 軸支持部
３１ 軸受メタル（軸受）
３２ 継ぎ手
３３ 回転軸
３４ 偏心ウエイト（荷重付与手段）
３８ 第２潤滑油ポンプ（第２潤滑油供給手段）

Claims (4)

1. 軸受（３１）および該軸受（３１）に回転自在に支持された回転軸（３３）の摺動部の摩耗状態を試験するための摩耗試験装置であって、
   回転軸（３３）を軸受（３１）に回転自在に支持する軸支持部（２７）と、
   回転軸（３３）を回転駆動する駆動源（１９）と、
   回転中の回転軸（３３）に偏心荷重を付与する荷重付与手段（３４）と、
   を備えたことを特徴とする摩耗試験装置。
2. 荷重付与手段（３４）は回転軸（３３）に着脱自在に固定された偏心ウエイトであることを特徴とする、請求項１に記載の摩耗試験装置。
3. 駆動源（１９）に潤滑油を供給する第１潤滑油供給手段（２２）と、回転軸（３３）および軸受（３１）の摺動部に潤滑油を供給する第２潤滑油供給手段（３８）とを相互に独立して設けたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の摩耗試験装置。
4. 回転軸（３３）を駆動源（１９）に継ぎ手（３２）を介して着脱自在に接続したことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の摩耗試験装置。
   

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