JP2023517213A - マイクロフルイディクス技術に基づく微小油滴供給システム及びその補助潤滑方法 - Google Patents
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Abstract
Description
水潤滑軸受の軸受ライニングに注油孔を開設し、微小油滴供給システムのマイクロフルイディクスチャネルを注油孔内まで延ばすステップS1と、
純水潤滑条件下で、水潤滑軸受の軸心軌跡検出装置を利用して水潤滑軸受の軸心軌跡を測定し、測定された信号を産業用コンピュータの観測制御及びデータ処理システムに入力し、適時な記録、記憶及び分析を行い、それにより軸心軌跡のリアルタイム曲線を取得し、軸心軌跡の測定を実現するステップS2と、
水潤滑軸受が突然に過酷な動作状況に遭い、即ち測定された軸心軌跡の形状が不規則で、大きなリング内に小さなリングが套設される現象が生じ始めるとき、水潤滑軸受の潤滑状態が混合潤滑に変化し始めることを表し、このとき、微小油滴供給システムを起動し、微小油滴供給システムは水相を連続相とし、油相を分散相とし、マイクロフルイディクス技術を利用して水相中に1つ1つの微小油滴を形成し、微小油滴が水の流れとともに注油孔を介して水潤滑軸受の接触領域に流れ込んで油膜を発生させ、脆弱な水膜を代替して、水潤滑軸受の支持能力を向上させ、水潤滑軸受が突然に過酷な動作状況に遭う際のトライボロジー性能を改善するステップS3と、
水潤滑軸受の軸心軌跡が楕円に戻って、改めて幾何学的中心近傍に戻る場合、水潤滑軸受が流体動圧潤滑状態に達し、微量潤滑油供給を行う必要がなくなり、微小油滴供給システムが水潤滑軸受の軸心軌跡検出装置からのフィードバックに基づいて動作を停止するステップS4と、を含む。
1.微量潤滑油供給の補助潤滑システムは、水潤滑軸受が突然に過酷な動作状況に遭うとき、軸受に潤滑油を微量で離散的な形で断続的に供給することにより、水潤滑軸受の非正常動作状況下での潤滑性能を高め、水潤滑軸受の摩擦と摩耗を低減し、水潤滑軸受の耐用年数を延ばし、
2.マイクロフルイディクス技術は微小油滴の形成に寄与し、連続的な給油が給油量を正確に制御できない欠陥を回避し、より少量の潤滑油でより優れた補助潤滑効果を実現することができ、潤滑油の使用量を減少させ、マイクロフルイディクスチャネルが接触領域に直接延在し、水の逆流及び接触領域の圧力は微小油滴が接触領域に入ることに与える影響を低減することができ、潤滑油が接触領域に入って潤滑に参加することをより容易にし、且つマイクロフルイディクスチャネルの微小寸法が水潤滑軸受システムの応力集中を増加させることがなく、
3.T型マイクロフルイディクスチャネルの油入口を収縮状に設計し、潤滑油が水の流れにより剪断されて油滴を形成することをより容易にするとともに、油滴が非静的な動作環境においてマイクロフルイディクスチャネルに粘着されることを防止するために、マイクロフルイディクスチャネルの内面を超撥油処理し、潤滑油をマイクロフルイディクスチャネルにおいて常に油滴の形で存在させ、
4.水潤滑軸受が突然に過酷な動作状況に遭うときだけに微量の潤滑油で潤滑を補助するため、給油時間が短く、油消費量が少なく、環境に優しい潤滑油環境への汚染が少なく、補助潤滑システムは構造が簡単で、製造コストが低く、市場における大きな将来性を有することにある。
典型的なStribeck曲線に基づいて、水潤滑軸受が突然に過酷な動作状況に遭うとき、軸受内部の水膜が破裂し、軸受摩擦対偶間の潤滑状態が流体動圧潤滑から混合潤滑ひいては境界潤滑になって、水潤滑軸受のひどい摩耗故障をもたらし、これを基に、異なる潤滑状態での軸心軌跡を測定し、軸心軌跡が幾何学的中心近傍の長軸及び短軸のうちのより小さな1つの楕円に位置し、且つ再現性が高い場合、水潤滑軸受が流体動圧潤滑状態にあり、軸心軌跡の形状が不規則で、大きなリング内に小さなリングが套設される現象が生じ始めるとき(図2に示される)、水潤滑軸受の潤滑状態が混合潤滑に変化し始めることを表すステップS1と、
純水潤滑条件下で、水潤滑軸受が水環境に位置し、渦電流変位センサを利用して水潤滑軸受の軸心軌跡を測定し、測定された信号を産業用コンピュータの観測制御及びデータ処理システムに入力し、適時な記録、記憶及び分析を行い、それにより軸心軌跡のリアルタイム曲線を取得し、軸心軌跡の測定を実現するステップS2と、
水潤滑軸受が突然に起動停止段階の低速回転、外荷重の短時間衝撃等の可変荷重又は可変速度等の過酷な動作状況に遭うと、微小油滴供給システムは、水潤滑軸受の軸心軌跡が変化するフィードバックに基づいて、揚水ポンプ2が先に動作し始め、揚水ポンプ2が貯水タンク1内の水を一方向絞り弁3により水潤滑軸受内の環境水圧よりも大きな圧力でT型マイクロフルイディクスチャネル6に押し込み、軸受ライニング9と軸受台8との間に埋められた第4マイクロフルイディクスチャネル15に流れ込ませ、第4マイクロフルイディクスチャネル15内の水の流れが安定化した後、微量給油ポンプ4が動作し始め、微量給油ポンプ4が潤滑油を一定の流動性で第3マイクロフルイディクスチャネル15内に押し込み、潤滑油の流速が具体的な水潤滑軸受の応用構造に関連し、具体的な状況に応じて調整可能であり、微量の潤滑油がT型マイクロフルイディクスチャネル6内に到達した後、収縮口及び水の剪断力の存在により微小な油滴を形成し、水の流れとともに第4マイクロフルイディクスチャネル16に流れ込み、第4マイクロフルイディクスチャネル16内の潤滑油滴が注油孔13を通過して接触領域に入って油膜を発生させ、脆弱な水膜を代替して、水潤滑軸受の支持能力を向上させ、水潤滑軸受が突然に過酷な動作状況に遭う際のトライボロジー性能を改善するステップS3と、
軸受の軸心軌跡が楕円に戻って、改めて幾何学的中心近傍に戻る場合、水潤滑軸受が流体動圧潤滑状態に達し、微量潤滑油供給を行う必要がなくなり、微小油滴供給システムが渦電流変位センサに基づいてフィードバックし、アンロード弁5が微量給油ポンプ4をリリーフし、微小油滴供給システムが動作を停止するステップS4と、を含む。
Claims (6)
- マイクロフルイディクス技術に基づく微小油滴供給システムの補助潤滑方法であって、具体的には、
水潤滑軸受の軸受ライニングに注油孔を開設し、微小油滴供給システムのマイクロフルイディクスチャネルを注油孔内まで延ばすステップS1と、
純水潤滑条件下で、水潤滑軸受の軸心軌跡検出装置を利用して水潤滑軸受の軸心軌跡を測定し、測定された信号を産業用コンピュータの観測制御及びデータ処理システムに入力し、適時な記録、記憶及び分析を行い、それにより軸心軌跡のリアルタイム曲線を取得し、軸心軌跡の測定を実現するステップS2と、
水潤滑軸受が突然に過酷な動作状況に遭い、即ち測定された軸心軌跡の形状が不規則で、大きなリング内に小さなリングが套設される現象が生じ始めるとき、水潤滑軸受の潤滑状態が混合潤滑に変化し始めることを表し、このとき、微小油滴供給システムを起動し、微小油滴供給システムは水相を連続相とし、油相を分散相とし、マイクロフルイディクス技術を利用して水相中に1つ1つの微小油滴を形成し、微小油滴が水の流れとともに注油孔を介して水潤滑軸受の接触領域に流れ込んで油膜を発生させ、脆弱な水膜を代替して、水潤滑軸受の支持能力を向上させ、水潤滑軸受が突然に過酷な動作状況に遭う際のトライボロジー性能を改善するステップS3と、
水潤滑軸受の軸心軌跡が楕円に戻って、改めて幾何学的中心近傍に戻る場合、水潤滑軸受が流体動圧潤滑状態に達し、微量潤滑油供給を行う必要がなくなり、微小油滴供給システムが水潤滑軸受の軸心軌跡検出装置からのフィードバックに基づいて動作を停止するステップS4と、を含むことを特徴とするマイクロフルイディクス技術に基づく微小油滴供給システムの補助潤滑方法。 - 微小油滴供給システムは、T型マイクロフルイディクスチャネルを用いて油相を微小油滴に剪断し、T型マイクロフルイディクスチャネルが垂直管及び水平管を備え、垂直管が水平管に垂直に交差し、垂直管の水平管寄り端がテーパー状に小さくなりであり、垂直管内が油相であり、水平管内が水相であり、T型マイクロフルイディクスチャネルに接続される配管がいずれもマイクロフルイディクスチャネルであることを特徴とする請求項1に記載のマイクロフルイディクス技術に基づく微小油滴供給システムの補助潤滑方法。
- T型マイクロフルイディクスチャネル及びマイクロフルイディクスチャネルをいずれも超撥油処理することを特徴とする請求項2に記載のマイクロフルイディクス技術に基づく微小油滴供給システムの補助潤滑方法。
- ステップ(1)における注油孔が軸受ライニングの接触領域に近接する位置に設置され、水潤滑軸受の軸受台にねじ穴が開設され、ねじ穴が注油孔と連通し、微小油滴供給システムのマイクロフルイディクスチャネルがねじ穴を介して注油孔内まで延ばされ、マイクロフルイディクスチャネルの末端が注油孔の内側ポートと同一平面であることを特徴とする請求項1に記載のマイクロフルイディクス技術に基づく微小油滴供給システムの補助潤滑方法。
- 水潤滑軸受の軸心軌跡検出装置は渦電流変位センサであり、微量潤滑油供給システムが用いる潤滑油は市販されている環境に優しい動物油又は植物油を選択することを特徴とする請求項1に記載のマイクロフルイディクス技術に基づく微小油滴供給システムの補助潤滑方法。
- 微小油滴供給システムの本体構造は潤滑油供給システム、水供給システム及びT型マイクロフルイディクスチャネルを備え、潤滑油供給システムがマイクロフルイディクスチャネルを介してT型マイクロフルイディクスチャネルの垂直管の入口端に接続され、水供給システムがマイクロフルイディクスチャネルを介してT型マイクロフルイディクスチャネルの水平管の入口端に接続され、T型マイクロフルイディクスチャネルの水平管の出口端がマイクロフルイディクスチャネルを介して水潤滑軸受の注油孔に接続されることを特徴とする請求項1に記載のマイクロフルイディクス技術に基づく微小油滴供給システムの補助潤滑方法。
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