JPH02210243A - 摩擦摩耗試験機 - Google Patents

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〕 本発明は摩擦摩耗試験機に係り、特に高速で回転する摩
耗輪を試料に接触させたときの摩耗輪の円周方向に対す
る摩耗輪および試料の摩擦性および摩耗性を評価するた
めの摩擦摩耗試験機に関する。

〔従来の技術〕

従来の摩擦摩耗試験機としては、スラスト式、テーパー
式等数多くの試験機があり、各用途に応じた試験機によ
り試験が行われて摩擦摩耗現象の評価が行われている。

上記の摩擦摩耗試験機では、試料と摩擦相手材とが接触
し、停止した状態から回転にょる摺動または往復動によ
る摺動が開始されて試料と相手材との摩擦摩耗試験が行
われため、ベアリング、ブツシュ、滑り板等の摩擦摩耗
現象の評価に特に適している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の摩擦摩耗試験機では試料と相手材
とが接触し停止した状態から摩擦摩耗試験が行われるた
め、高速で運動している物体が試料に衝突したときの摩
擦摩耗現象を評価する試験機としては不適当である。ま
た、従来のＩｆ擦摩耗試験機の摩擦速度は、２．８ｍ／
秒（約１０ｋｍ／ｈ）以下のものが殆どで２７ｍ／秒（
約１１００ｋ／ｈ）以上の摩擦速度に対応できる摩擦摩
耗試験機は存在せず、航空機の離着陸時に使用されるタ
イヤのような高速で回転する物体の摩擦摩耗現象を評価
することは困難であった。

本発明は上記問題点を解決すべく成されたもので、高速
で回転する物体と試料とを衝突させたときの摩擦摩耗現
象の評価が行えるようにし、これによってより幅広い摩
擦摩耗現象の評価ができるようにした摩擦摩耗試験機を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、試料を装着するた
めの試料台と、試料台に装着された試料の面と平行な回
転軸を中心に回転可能でかつ円周部が前記試料の面に対
して接触および離反する方向に移動可能に前記試料台の
上方に支持された摩耗可能な摩耗輪と、前記摩耗輪を前
記回転軸を中心に回転駆動する動力源と、を含んで構成
したものである。

また、試料台を移動または回転可能とし、前記試料と前
記摩耗輪とが接触している状態で前記摩耗輪の回転によ
って前記試料に作用する荷重を検出する荷重検出器を設
けることができる。

〔作用〕

本発明の摩擦摩耗試験機は、試料を装着するための試料
台と、この試料台の上方に支持された摩耗可能な摩耗輪
とを備えている。この摩耗輪は、試料台に装着された試
料の面と平行な回転軸を中心に回転可能でかつ円周部が
試料の面に対して接触および離反する方向に移動可能に
支持されている。また、動力源を備えており、この動力
源は摩耗輪を回転軸を中心にして回転駆動する。この摩
擦摩耗試験機によれば、試料台に試料を装着し、摩耗輪
を試料から離反させた状態で動力源によって摩耗輪を回
転させ、摩耗輪が所定回転速度になったときに試料に接
触する方向に移動させて試料と摩耗輪とを衝突させるこ
とによって摩擦摩耗試験が行われる。このとき摩耗につ
いては摩耗輪や試料の重量を測定すること等により摩耗
量を検出することによって評価することができ、摩擦に
ついては摩耗輪や試料の表面を観察する等によって評価
することができる。

また、荷重検出器を設けて試料と摩耗輪とが接触してい
る状態で摩耗輪の回転によって試料に作用する荷重を検
出すれば、摩擦力を測定することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、回転可能な摩耗輪
を試料台に対して接触および離反する方向に移動可能に
したため、摩耗輪を高速で回転させて試料に衝突させた
ときの摩擦摩耗現象の評価を行うことができ、これによ
って幅広い摩擦摩耗現象の評価を行うことができる、と
いう効果が得られる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第１実施例の摩擦摩耗試験機は、第１図に示すように、
基台ｌＯ上に固定された支持台１２および直線状のレー
ル１４を備えている。レール１４には、レール１４の長
さ方向に沿って摺動自在に、試料を装着するための試料
台１６が取り付けられている。この試料台１６は、ワイ
ヤ３２を介してロードセル等の荷重検出器に連結されて
いる。

支持台１２には、一対の揺動アーム１８が揺動自在に取
り付けられている。この揺動アーム１８間には、試料台
１６に装着された試料面と平行な回転軸２０を中心に回
転可能なように摩耗輪２２が軸支されている。この摩耗
輪２２としては、直径５０ｍｍから１０００ｍｍのもの
を使用することができ、揺動アームから取り外し可能に
なっている。

揺動アーム１８の一方には電動機２４が固定されており
、この電動機２４の駆動軸はギアボックス（図示せず）
を介して摩耗輪２２の回転軸２０に連結されている。こ
の電動機２４によって摩耗輪２２を５０　ｒ　ｐｍ〜４
２００ｒ［）ｍで回転させることができる。他方の揺動
アーム１８には、電動機２４と対応する位置にねじ棒２
８が固定されており、このねじ棒２８にバランスウェイ
ト２Ｇが螺合されている。また、揺動アーム１８から突
出された一対の支持棒３１には握手３０が取り付けられ
ている。従って、電動機２４を駆動することによって摩
耗輪２２が図の矢印Ａ方向に回転され、また握手３０を
操作することによって揺動アーム１８を揺動させて摩耗
輪２２を矢印Ｂ方向に揺動させることができる。また、
バランスウェイト２６の位置を調節して摩耗輪２２が高
速回転するときの摩耗輪２２の振動等を防止することが
できる。

次に第２図〜第５図を参照して試料台について説明する
。第２図は第１図に対応する試料台を示すもので、試料
台１６に溝１６Ａを設け、この溝１６Ａに矩形の試料３
４を装着するようにしたものである。次に試料台の変形
例を説明する。第３図は、試料台１６の溝に矩形の試料
３４を装着し、ビスによって固定される押え板３６によ
って試料３４を固定するようにしたものである。第４図
は上記で説明した直線状に移動可能な試料台に変えて回
転可能なターンテーブル３８を設け、このターンテーブ
ル３８に円板状の試料３４をボルト４０を用いて同心上
に装着するようにしたものである。なお、４１はワッシ
ャである。そして、第５図は試料台１６に円筒状の溝１
６Ｂを設け、この溝１６Ｂに円盤状の試料３４を装着す
るようにしたものである。上記実施例では上記試料台の
いづれをも使用することができる。

以下上記実施例の作用を説明する。摩耗輪２２を試料３
４から離反する方向に揺動させて、試料台１６に試料３
４を装着し、電動機２４によって摩耗輪２２を回転駆動
する。摩耗輪２２の回転速度が所定値になった時点で握
手３０を操作して摩耗輪２２を試料３４に衝突させる。

このとき摩耗輪２２の回転による摩擦によって試料台１
６がレール１４上を支持台１２方向へ摺動し、このとき
の摩耗輪２２と試料３４との間の摩擦力が荷重検出器に
よって検出される。また、このとき摩擦によって摩耗輪
２２や試料３４が摩耗するため、摩耗輪２２を揺動アー
ム１８から取り外すと共に試料３４を試料台１６から取
り外して重量を測定することによって摩耗量を検出する
ことができ、これによって摩耗現象を評価することがで
きる。

次に第６図を参照して本発明の第２実施例を説明する。

箱型の試料台１６の内部には、断面口字状の長尺状レー
ル１４が固定されており、このレール１４にはレール１
４の長手方向に沿って摺動自在の固定金具５２が嵌合さ
れている。この固定金具５２の一端はロッド３３を介し
て荷重検出器に連結されている。また、試料台１６には
円盤状の試料３４が回転可能に軸支されてふり、この試
料３４の上側部分は試料台１６に穿設された長溝３５か
ら突出されている。そして試料３４の軸には固定金具５
２の他端が取り付けられている。上記試料３４は、第７
図に示すように試料３４の中心に嵌合される取付軸５４
Ａ、５４Ｂによって回転可能に試料台１６に取り付けら
れている。

試料３４の上端部を覆うように機体枠４２が固定されて
いる。機体枠４２の両側壁には円弧状の長孔５６が穿設
されており、この長孔５６に回転軸が挿入されて摩耗輪
２２が取り付けられている。

なお、５８は回転軸の端部に取り付けられたストッパで
ある。機体枠４２の背面側には長溝５８が穿設されて若
り、この長溝に偏平漏斗状のフード４４が取り付けられ
ている。このフード４４の細管部は吸引管４８を介して
吸引装置に連結されている。そしてフード４４と吸引管
４８との連結部には挿入口５０が穿設され、この挿入口
５０にフィルタ４６が挿入されるようになっている。

以上のように構成された本実施例の摩擦摩耗試験機では
、上記の実施例と同様に摩耗輪２２を回転させた状態で
試料３４に衝突させることによって摩擦摩耗現象の評価
を行うことができる。本実施例の摩耗輪や試料の摩耗粉
はフード４４によって回収される。従って、フード４４
と吸引管４８との連結を解除して摩耗粉を取り出し、こ
の重量を測定することによって摩耗量を容易に測定する
ことができる。

次に第１図に示した摩擦摩耗試験機を用いて、航空機の
タイヤの摩耗現象を想定し評価した結果を示す。摩耗輪
は、鉄製で直径２５０ｍｍ、厚み２０鮒の円盤の外周に
天然ゴム系の加硫ゴムを肉厚１５關で貼着しタイヤを想
定した摩耗輪とした。

試料としては１５０ｍｍＸ１５０叩ＸＩＯ關厚のコンク
リートの板を使用し、コンクリートを硬化させたときに
使用した型枠の側面と底面とに対応する面を試験用の面
とした。摩耗輪の回転数は１９００ｒｐｍ（円周の周速
約１１００ｋ／ｈ）で、荷重は３Ｋｇ／ｃａｆで行った
。その結果を表１に示す。

表１ 胴、１０ｍｍ厚とし、その外周にシリコンゴムが２ｎｕ
ｎ厚で貼着されたものを使用した。試料片は同様にアル
ミニウム製で直径２００ｍｍ、肉厚は２０ｍｍとして、
その外周に上質紙を貼り付は試料とした。

試験条件は摩耗輪の回転数７０Ｏｒｐｍ（周速約２６に
＋ｎ／ｈ）　〜２８０　Ｏｒ　ｐｍ　（周速約１１０５
ｋ／ｈ）とし試料は回転トルクが２．５　ｋｇ−ｍとな
るように締め付けられたベアリングに取り付けた。

回転数ごとのシリコンゴムの摩耗状態を表２に示す。

表２ 以上のように接触速度が１１００ｋ／ｈという高速の摩
擦摩耗試験もこの装置を用いることで可能となる。

第６図に示された摩擦摩耗試験機について紙送りローラ
ーの摩擦摩耗現象の評価の為の試験を行った。摩耗輪は
アルミニウム製で、直径は２００本発明の摩擦摩耗試験
機は従来では実機での試験でしか評価しにくかった表２
のような試験についても実機に近い知見を得ることが可
能である。

なお、摩耗輪の重さを変化させたり、揺動アームにウェ
イトを付加する等によって摩耗輪と試料の接触圧とを任
意に変化させるようにしてもよい。

次に本発明の第３実施例について説明する。本実施例は
摩耗試験を自動的に行うようにしたものであり、摩耗輪
２２の軸には摩耗軸の回転速度を検出する回転速度セン
サ６０が取付けられ、基台１０には揺動アーム１８を揺
動させる油圧装置６２が取付けられており、回転速度セ
ンサ６０と油圧装置６２はマイクロコンピュータ等で構
成された制御回路６４に接続されている。この制御回路
６４は電動機２４に接続されている。６６は荷重検出器
である。なお、第８図において第１図と対応する部分に
は同一符号を付して説明を省略する。

制御回路６４は、回転速度センサ６４出力に基づいて電
動機２４を制御することにより摩耗輪２２の回転速度が
所定値になるように制御する。そして、摩耗輪２２の回
転速度が所定値になった時点で、油圧装置６２を制御す
ることにより摩耗輪を試料に衝突させて摩擦摩耗試験を
行う。また、試験時の摩耗輪と試料との接触圧は油圧装
置の油圧を制御することにより任意の値に制御される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の摩擦摩耗試験機の斜視図
、第２図〜第５図は第１図の摩擦摩耗試験機に使用でき
る試料台と試料形状との例を示す概略図、第６図は本発
明の第２実施例の摩擦摩耗試験機の斜視図、第７図は第
６図の試料の分解斜視図、第８図は本発明の第３実施例
の概略図である。 １６・・・試料台、 １８・・・揺動アーム、 ２２・・・摩耗輪、 ２４・・・電動機。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）試料を装着するための試料台と、試料台に装着さ
   れた試料の面と平行な回転軸を中心に回転可能でかつ円
   周部が前記試料の面に対して接触および離反する方向に
   移動可能に前記試料台の上方に支持された摩耗可能な摩
   耗輪と、前記摩耗輪を前記回転軸を中心に回転駆動する
   動力源と、を備えた摩擦摩耗試験機。
2. （２）前記試料台を移動または回転可能にし、前記試料
   と前記摩耗輪とが接触している状態で前記摩耗輪の回転
   によって前記試料に作用する荷重を検出する荷重検出器
   を設けた請求項（１）記載の摩擦摩耗試験機。