JPH01136048A

JPH01136048A - 摩耗試験機

Info

Publication number: JPH01136048A
Application number: JP29393587A
Authority: JP
Inventors: Koji Takeshita; 竹下　興二; Tatsumichi Hanada; 達道花田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1987-11-24
Filing date: 1987-11-24
Publication date: 1989-05-29
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPH0731108B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、セラミックスヤ金属材料など比較的摩擦係数
の大きい物体のＷｍや摩耗量を評価する摩耗試ｗＩｔ機
に関する。

〔従来の技術〕

摩擦試験機には大別して試験片に対し、成るサイクルで
刻々に新しいｊ＃慄面が到来する開かれた摩擦面タイプ
のものと、試験片と摩擦面とが一軸上で対向して回転し
合う閉じた摩擦面タイプのものとの２種類がある。後者
の閉じた摩擦面タイプのものは摩擦面同士が全面接触し
合つ九ま＼滑り運動するのでＭ像面の昇温か激しく試験
条件は過酷となる。

従来、閉じた摩擦面タイプのものとし、て最も汎用性の
高い試験機は第２図に示す鈴木式卓迩試験機で１図示の
ようにリング状の同じ大きさの試験片が対をなして取付
けられ、一方は回転試験片Ｔｌとして他方は固定試験片
Ｔ３として軸方向に荷重Ｒ＋を負゛荷されながら回転に
よって全面摩擦し合うもので、下方の固定試験片Ｔ３の
保持台はスラスト球軸受の上に乗っており、プーリとば
ね秤９とによってＪｌ擦トルクが回転ドラムに記録さｎ
るようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般に比較的摩擦係数の大きいセラミックスや金属材料
の端面形摩擦、摩耗試験を実施する場合、供試体の一方
である回転片を駆動する軸系および、供試体の他の一方
である静止片の支持部材のねじり剛性が低いときは、ス
ティックスリツ六摺動部で、凝着しスティックしたりそ
れかはなれてスリラグする間けつ的なスリップ現象で、
これにより大きな振音と異音を発する。

この状態では、定常な摩耗試験はできなくなる。）によ
る振動が発生する。この状態では、摺動面では、ミクロ
に見ると凝着した９になれて滑ったりしているため定常
状態の摩耗試験はできなくなる。

上記従来の鈴木式摩耗試験機等には次の問題があった。

即ち１回転ｅｎｓｔ”＊動しているベルトの伸縮、駆動
歯車のバックラッシュが駆動軸系の剛性を低下させてお
り、また、Ａｔｍ）ルク計測用のばね秤りＢのばねの伸
びにより静止片の支持系のねじり剛性を低下せしめてい
る。

ねじり剛性が低いため、供試体でのわずかな摩擦トルク
の変化が、ねじり振動系を励振し。

ねじり振動を起こし、これがだんだん大きくなって、摺
動部で間けつ的なすべり条件となり。

ますますねじり振動が大きくなる。（こｎが上記したス
ティックスリップである。）このような、ねじシ剛性の低い摩耗試験慎では、プラス
チックスや、油潤滑条件の摺動試験のように厚捺係数が
比較的小さくまた。はＸ　−定に安定している材料の場
合は問題はないが、摺動条件の威しい金属材料やセラミ
ックスでは。

その限界を把握することが困難である。

また、端面摺動形摩耗試験機において１回転片と静止片
のアライメントは清ｍ特性に大きな影４１ヲ及ぼすこと
が知られており、静止片または１回転片をばねやゴム板
などを介して取付け。

いわゆる弾性支持ｔする方法が取られるが、このような
場合も駆動軸系または支持系のねじり剛性を低下させる
原因になり必ずしも十分な弾性支持ができず、４優摩耗
特性に、少なからず影響が出ているのが実情である。

〔問題点ｔ−Ｎ決するための手段Ｊ本発明は上記問題点の解決手段として、一端に円筒状の
供試体回転片を同軸上に把持した主＠をｔ！！ｌｌ＠に
て回弘し前記供試体回転片の端面にその一端を対向当接
して保持した円筒状の供試体静止片とを摺動摩擦させて
試歳を行なう端面形摩耗試験機において、上記供試体静
止片を同静止片と上記供試体回転片との摺動部とはｙ同
一平面に支持するダイヤフラムと、同ダイヤフラムの握
部に形成された密閉空気呈と、同空気量に気密を保持し
て減税自在に挿入さｎｑ気を注入排出する突気注入管と
ｔ具備してなることを特徴とする摩耗試験＋ｙＡを提供
しようとするものである。

〔作用）本発明は上記のように構成されるので次の作用を有する
。

（１）　　供試体静止片をダイヤフラムで保持するため
ダイヤフラム面に出直方向、即ち円筒供試体の軸方向へ
の弾性が大きく、供試体回転片との摺動面の当接性（順
厄性）がきわめて闇い。

（２）　　供試体静止片をダイヤスラムで保持するため
、供試体の回転面（水平面）方向のねじり剛性がきわめ
て高く、十分な弾性支持性を発揮する。

（３）　　ダイヤフラムの取付面を供試体回転片と同静
止片との回転摺動面とは譬同−平面としたので、みそす
り運動が生じない。

（４）供試体回転片に対する供試体固定片の押圧力を非
接触の空気力で行なうのでトルク等の計測値を乱さない
。

〔実施例〕

本発明の一笑厖例について第１図により説明する。

図において動力源である電動機１の４１１２の回転力は
電動機支持台４ｔ−縦貫するりジッドカップリング３を
介して主＠１４に伝えられ、更にテーパ継手をなす供試
品回転軸１８に伝達される。この一連の軸系には、減速
機、増速愼を介入させず、またトルクメータなどのねじ
り剛性を低下させる懸念のある部材を排除して電動機１
の動力を供試品回転軸１８に伝達するよう配慮しである
。主＠１４は上部、下部の軸受９゜同１０により支持さ
れこれらの軸受９．同１０は主軸ケーシング５に取付け
られている。主軸。

ケーシング５はその外周部に一体的にピストン１５を有
し、シリンダ７、上部シリンダカバー６、上部カバーパ
ツキン１１．および下部シリンダカバー８．下部カバー
パツキン１３によシ構成さｎる。いわゆるピストン・シ
リンダ構造の作用により上下方向に電動ｍｌと共に油圧
により移動可能である。このようにして主軸１４と供試
品回転軸１８のテーパ継手部を嵌脱し、供試体である後
述の回転供試片２３ないしは供試品ボックス２０全体の
又換を行なうことができるように構成されている。

回転供試片２３は、供試品回転軸１８．供試品ホックス
上部カバー１９．供試品ボックス２０、供試品ボックス
２０の空気室２１．ヒータ２２，１静止片２４．ダイヤ
フ２ム２５．静止片支持部材２６などで予め１図示のよ
うに外部で本体２９内における取付は状態に組立て、必
要に応じＳ＠滑剤室４２に詞滑剤４１を充てんしておく
。

支持台３０にに、ロードセル２８を取付け。

また空気注入管３５ｔ−移動するための７リンダ３６、
下部カバー３７および空気注入管３５゜パツキン３４．
同３２．同３３を組立て取付け、油圧供給管３８．同３
９および加圧空気供給管４０ｔ−接続する。　′ 摩耗試験においては、油圧供給管３８に圧油を送り、空
気注入管３５を下方に下げておき。

また主軸移動用油圧供給口１７に圧油を送り。

主軸１４等を上方に押し上げておく、そして予め外部で
供試品ボックス２゛０等によって取付は状態に組立てた
回転供試片２３をロードセル２８上にセットし、主１１
１１１移動用油圧供給口１６に圧油を送り、主軸１４を
下方に押し下げる。

下げた後も油圧は七のま＼に保持し主軸ケーシング５は
下部シリンダカバー８に押しつけて回り止めし、相互の
滑りなどによるねじり剛性の低下を防ぐ。このようにし
て王＠１４のテーパ穴に供試品回転軸１８のテーパ部を
嵌入し結合する。

次に、空気注入ｔ３５．移動用の油圧供給管３９に圧油
を送り、臣気注入ｇ３５ｔ−上方に移動させ、パツキン
３１に嵌入する。そして加圧空気供給管４０によって空
気室２１に空気を送りロードセル２８の出力に応じて空
気圧力を調整する。

次いで、電動機１を駆動し、所定の回転にセットし、摩
耗試験に入る。試験中は供試体である回転供試片２３に
対し静止片２４がダイヤフラム２５に加わる加圧空気の
力により上向きに押しつけられ面圧が保持される。その
際、このダイヤフラム２５の取付面すなわち静止片支持
部材２６の上面は、静止片２４の摺動面とはｙ同じ平面
になるように保持される。

本実施例は上記のように、電動＠１の軸２から供試品回
転軸１８および回転供試片２３までを、剛性の高い部材
で結合し、かつ、主軸ケーシング５はＳ摩耗試験時には
油圧によって、シリンダカバー８に圧接し、滑りやガタ
が生じないように構成しているため１回転軸系のねじ夛
剛性を高くすることができる。

静止片２４の支持系は、ダイヤフラム２５により回転方
向の回９止めをし、かつ、下面に加圧空気を作用させ負
荷を加えると同時に、空気ばねとなシ弾性支持される。

したがって、回転供試片２３の直角度が多少悪くても、
静止片２４が追随し、片当すなどの現象を起こすことが
ない。

ダイヤフラム２５は軸方向に柔軟性を有しているが１回
転方向即ち、水平方向の剛性は非常に大きいので、静止
片２４ｔ−回り止めしかつ。

半径方向の変位をほとんどゼロに抑えたことができる。

なお、ダイヤフラム２５の取付面と静止片２４の摺動面
に膜量があるときは、静止片２４のみ七すり運動によっ
て、摺動面が半径方向に変位することが考えられるので
、ダイヤフラム２５取付面と静止片２４の摺動面は、−
平面になるように寸法が決められる。しかし、摺動面の
摩耗等によって多少の狂いが生じて釆ることが考えられ
る。実際には摺動面の方が、ダイヤフラム取付面より下
に来るようにした方が安定がよい。

供試品ボックス２０の空気室２１には加圧空気が供給さ
れるが、これに空気ホース等を締結接続すると、ホース
等の弾性力がロードセル２８のトルク計測に影響を及ぼ
し、計測誤差を生ずるが１本実施例のように小径の空気
注入管３５を空気室２１のパツキン３１に挿入する方法
を取ることにより　Ｏ−ドセル２８のねじり剛性が扁い
こと及びパツキン３１の弾性変形内の変位が極めて小さ
いことと相まってトルク計測に及ぼされる影響を殆ど絶
無にすることができる。

〔発明の効果〕

本発明は上記のように礪成されるので久の効果を有する
。即ち、摩耗試験機の回転軸系を直結形の結合として回
慎供試片を駆動すると共に静止片叉持にダイヤ７２ムを
用い、かつそのダイヤフラムの取付面ｔ−回転供試片と
静止片の摺動面とほゞ同一平面におくことにより、債励
面相互の当接性が尚く、かつ回転供試片及び静止片の支
持１−性を高くすることができる。その鮎来、摩擦の大
きい供試品についてもスティックスリップなど生ずるこ
となく、安定した摩耗試験が可能となり、これら材料の
摩擦摩耗の限界を正確に把握することができる。

又、加圧空気ｔダイヤフラムに作用させるための空気注
入管を、供試品ボックス空気室にその中心部下部よ夕そ
う入することにより、かつ実施例の如くロードセルの便
用が可能なので。

そのねじり剛性が大きいこととあいまってトルク計測の
誤差を章少とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての摩耗試験機の縦断面
図、第２図は従来例の開路外形図である。１・−・を動機、　　　２・・・帽・。３−・・リジッドカップリング。４・・・ＷＩＬ励機支持台、　　　５・・・主相ケーシ
ング。６・・・上部シリンダカバー、　　　７・・・シリンダ
。８−・−下部シリンダカバー。９、ｌＯ・・・幅量。１１・・・上部カバーパツキン、１２・・・ピストンパツキン。１３・・・下部カバーパツキン。１４・・・主軸、　　　　１５・・・ピストン。１６　、１７−・・主軸移動用油圧供給口。１８・・・供試品回転軸。１９・−・供試品ボックス上部カバー。２０・・・供試品ボックス、　　　２１・・・空気室。２２・・・ヒータ、　　　２３・・・回転供試片。２４・・・静止片、　　　２５・・・ダイヤフラム。２６・・・静止片支持部材。２８・・・ロードセル、　　　２９・−・本体。３０・−・支持台、３１．３２，３３，３４・・・パツキン。３５・・・空気注入管。３６・−・シリンダ、　　　３７・・・下部カバー。３８．３９・・・油圧供幅管。４０・・・加圧空気供給管、４１・・・調滑剤、　　　４２・・・−滑剤呈。扇１閃ＭＳ　電゛１ヒメンＳ− Ｏ：クラ、つ′ ５：ｌ！ｌイに呻由 ♀摺（）１ス“ ｒ、；ｍ＠事〜渇虻冶五；国貝シ）鳥、［Ｆ］七八へ１で本ネＦすｐ；友Ｊ私円筒

Claims

【特許請求の範囲】

一端に円筒状の供試体回転片を同軸上に把持した主軸を
電動機にて回転し前記供試体回転片の端面にその一端を
対向当接して保持した円筒状の供試体静止片とを摺動摩
擦させて試験を行なう端面形摩耗試験機において、上記
供試体静止片を同静止片と上記供試体回転片との摺動面
とほゞ同一平面に支持するダイヤフラムと、同ダイヤフ
ラムの裏面に形成された密閉空気室と、同空気室に気密
を保持して嵌脱自在に挿入され空気を圧入排出する空気
注入管とを具備してなることを特徴とする摩耗試練機。