JPH0587721A - 摩耗試験方法および摩耗試験装置 - Google Patents

摩耗試験方法および摩耗試験装置

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JPH0587721A
JPH0587721A JP24893091A JP24893091A JPH0587721A JP H0587721 A JPH0587721 A JP H0587721A JP 24893091 A JP24893091 A JP 24893091A JP 24893091 A JP24893091 A JP 24893091A JP H0587721 A JPH0587721 A JP H0587721A
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JP24893091A
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Inventor
Taisei Ueno
大成 上野
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 摩耗試験で、しゅう動して摩耗する2つの金
属部材間の接触状態を一定の状態に作り出し、接触以外
の摩耗の要因を調べる。 【構成】 2つの金属部材間の接触状態を電気回路を形
成して測定し、その測定結果より潤滑装置からの潤滑油
の温度、油圧、流量および荷重のうちの一つ以上を制御
してフィードバックし接触状態を所望の状態する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、潤滑装置によって潤滑
された金属しゅう動部材の、摩耗量や摩耗形態を調べる
摩耗試験方法および摩耗試験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、しゅう動部材の摩耗試験装置とし
ては、ピン−ディスク式、西原式など多数の試験装置が
ある。また、実際のエンジンなどの機械装置にできるだ
け近い摩耗試験ができるように工夫した摩耗試験装置と
して、福岡ほかの、「日本機械学会講演論文集 No.810-
13(1981) p247」、 末永ほかの、「日立金属技報 Vol.
5 (1989)p89 」や、実物のエンジンを計装化して摩耗試
験を行った例として、T.W.Bates,et al.;SAE Paper,89
2154(1989) や P.M.Coant,et al.;LubricationEngine
ering,Vol.33, No.11(1977)p581等がある。
【0003】一方、しゅう動部材間の油膜状態を測定す
る手法として、両者間の接触電気抵抗(導電率:コンダ
クタンスと言い替えてもよい)を測定する方法が、バウ
デン・テイバ−著、曽田訳の「固体の摩擦と潤滑(丸善
刊)(1989)p97-100」、 F.H.Stotto,et al.;J.Phys.
D:Appl.Phys.,Vol.18(1985)p541やJ.A.Spearot,et a
l.;SAE Paper,831689(1983) に示されており、両者間
の静電容量(キャパシタンス)を測定する方法として、
W.H.King;U.S.Patent 4,443,754(1984)、T.W.Bates,et
al.;IPC-4 Proceed-ings Paper,871272(1987)、A.K.D
eysarkar:SAE Paper,880681(1988) や B.H. Clampitt:
SAE Paper,892153(1989)、渦流式の変位センサ−を用い
る H.A.Tripp:SAE Paper,881664(1988) などが示されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】通常の摩耗試験装置で
は、与えられた潤滑条件、荷重条件、運動条件のもとで
摩耗がどのように進行するか、さらに定量的にどれだけ
摩耗するかを試験する。前述の種々の摩耗試験装置は、
与えられた一定条件のもとで摩耗結果の状態がどうなる
かを試験するものである。
【0005】上記説明のうち、摩耗状態を大きく左右す
るしゅう動金属部材間の接触状態、または潤滑油を介在
して潤滑する場合の油膜状態を測定する摩耗試験の手法
も、与えられた潤滑条件、荷重条件、しゅう動条件のも
とで、いかなる状況になるかを測定し、摩耗試験結果と
対比して考察するものである。
【0006】しかるに、摩耗試験においては、両部材間
の接触状態を一定にしての試験が必要な場合がある。例
えば、潤滑油中に硬いアブレシブ粒子が混入している場
合に、部材の摩耗が両部材間の接触によって引き起こさ
れているものか、両部材間の接触がないのにアブレシブ
粒子が部材を削っているものかを調べることや、そのほ
か潤滑油中に酸性の物質が混入している場合、酸性物質
が混入していない潤滑油と全く同じ接触状態で摩耗試験
を行い、酸性物質の影響を考察する場合などである。
【0007】以上のように、従来の摩耗試験では解決で
きない課題が、実際のエンジンのような複雑な機械装置
では多数存在する。言い替えれば、潤滑条件、荷重条件
を与えて摩耗試験を行うのでなく、両部材間の接触状態
を所望の状態に作り出して摩耗試験を行うことが必要で
ある。
【0008】本発明は、摩耗試験する金属部材間の接触
状態を一定にして、各金属部材の摩耗を測定する摩耗試
験方法および摩耗試験装置を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
本発明の摩耗試験方法は、互いに接触した状態でしゅう
動する2つの金属部材間に供給する潤滑装置からの潤滑
油の温度、油圧、流量および荷重のうちの一つ以上を制
御し、該金属部材間の接触状態を基準内に入れて摩耗試
験する。そして、前記接触状態の測定は、金属部材間に
電気回路を形成して接触電気抵抗として測定する。
【0010】次に本発明の摩耗試験装置は、潤滑油の温
度、油圧、流量および荷重のうちの一つ以上を制御し
て、互いに接触した状態でしゅう動し摩耗する2つの金
属部材を潤滑する潤滑装置と、該2つの金属部材間の接
触状態を、電気回路を形成して接触電気抵抗として測定
し、前記潤滑装置を制御する接触状態測定装置からな
る。
【0011】以下、本発明を図1に基づき説明する。図
1に示すように、金属部材3、4間に、潤滑油10を温
度5、油圧6、流量7および荷重8のうちの一つ以上を
制御して供給する潤滑装置2と、金属部材3、4間の接
触状態を接触状態測定装置1で把握し、それに応じて手
動または自動的に潤滑装置2にフィ−ドバック制御す
る。潤滑油10の温度5は、金属部材3、4の使用温度
などに応じて潤滑装置2タンク内の潤滑油10温度や、
給油部入り口の温度などを制御する。油圧6は、通常、
圧力調整弁12によって調整するが、油圧6の調整は流
量7の調整と言い替えることもでき、流量7が所望の値
になるように、油圧6を調整する機構としても良い。荷
重8は、一定の連続荷重の大小を制御するか、もしくは
必要に応じて変動荷重を制御する機構とする。
【0012】以上の潤滑油の温度5、油圧6、流量7お
よび荷重8のうちの一つ以上を制御することにより、金
属部材3、4間を所望の接触状態とすることができる。
【0013】摩耗試験では金属部材3、4間の相対速度
9などの運動条件を一定にすることが行われる。しか
し、この運動条件は接触状態を大きく左右する要因であ
るが、金属部材3、4間の接触状態を所望の状態として
取り扱う目的から、この運動条件は試験中は変動しない
ようにする。
【0014】しゅう動する金属部材間の油膜状態を測定
する手法を用いて、金属部材間の接触状態を測定できな
いかを研究した。油膜状態の測定手法としては、接触電
気抵抗を測定するものと、静電容量を測定するものの二
つがあり、それぞれ特徴をもっている。
【0015】まず、接触電気抵抗法について説明する。
金属同士が接触すると、完全に接触すれば両金属の間の
接触電気抵抗はほとんど無くなるが、機械構成要素とし
てのしゅう動部材では真実接触面積は見かけの接触面積
の数千分の一以下程度であって、容易に測定できる程の
接触電気抵抗を生じる。また、金属の表面は一般に酸化
膜ほか様々な汚れが付着しており、これらの程度によっ
ても接触電気抵抗は異なる。このため、接触電気抵抗を
測定することにより、金属摩耗部材間の接触状態を感度
良く把握できる。
【0016】次に、静電容量測定法について説明する。
金属同士がある距離をおいて相対すると、面積に比例し
距離に反比例した静電容量を生じる。しかし両者が少し
でも接触してしまうと理論上静電容量は零となる。この
ため静電容量測定法は、金属摩耗部材に接触がない場合
に、その距離を把握するのに有効である。ただし実際に
はしゅう動の際に金属同士が接触しても、測定装置の追
従性がそれに比べて遅いため、接触状態と非接触状態の
時間平均としての接触状態を測定することは可能であろ
う。
【0017】以上から、最小油膜厚さを測定するのであ
れば静電容量を測定しなければならないが、接触の測定
には電気抵抗法の方が優れていることの知見を得、本発
明では、電気抵抗の測定により接触状態を測定すること
とする。
【0018】
【作用】2つの金属部材3、4間の接触状態を接触電気
抵抗で測定して、潤滑装置2の潤滑油10の温度5、油
圧6、流量7および荷重8のうちの一つ以上を制御し、
所望の接触状態を得、接触以外の要因による摩耗の影響
を調べることができる。
【0019】
【実施例】本発明の一実施例を以下詳細に説明する。摩
耗試験装置は、文献(末永外:日立金属技報,Vol.5(19
89)p89)と同一の、試験軸と滑り軸受を組合せ、両者間
に潤滑油を強制給油し、試験軸を回転させながら滑り軸
受に荷重を掛けて耐摩耗性を試験する装置を用いる。
【0020】試験軸と滑り軸受間の接触電気抵抗は、図
2に示す電気回路で測定する。接触電気抵抗14の測定
用の電源には、定電圧の直流電源15を用いた。抵抗1
6は接触部分に流れる電流を小さくし、かつ接触電気抵
抗14の変動による測定誤差をできるだけ小さくして定
電流とし、抵抗17は測定回路のインピ−ダンスを下げ
るための抵抗器である。この電気回路によって接触電気
抵抗14に比例した電圧を測定することができる。電圧
の記録には、高速フ−リエ変換アナライザ18を使用す
る。
【0021】以上の装置を用い、エンジンオイルの劣化
の摩耗への影響を試験した。試験したエンジンオイル
は、ディ−ゼルエンジン用の新品のCD級エンジンオイ
ルと、最大出力のディ−ゼルエンジン耐久試験に、10
0時間使用して劣化したCD級エンジンオイルである。
試験軸の材質はFCD70、滑り軸受の材質はケルメッ
トとした。
【0022】試験中の高速フ−リエ変換アナライザによ
る電圧測定結果の一例を図3および図4に示す。図3
は、試験軸が一回転するときの滑り軸受との接触状況を
16回平均して表したもので、縦軸に示す数値1が全く
接触していない状態、数値0がほぼ完全に接触している
状態を表している。この状態では試験軸が1回転中に2
度軸受に強く接触していることが分かる。図4は、図3
を振幅確率分布関数に変換したものである。横軸が図3
と同じ電圧で、縦軸が振幅確率分布関数となっている。
【0023】摩耗試験は、2種類のオイルに対して、い
ずれの場合も電圧が0.5Vのときの振幅確率分布関数
が0.5にできるだけ近くなるように油圧を手動で制御
して、それぞれ50時間行った。摩耗試験後に試験軸の
摩耗量を調べた結果、両者にほとんど差はなく、接触状
態を同じにすれば試験軸の摩耗に差は無いことが分かっ
た。しかし、滑り軸受の摩耗減量は劣化油を使用した場
合の方が多く、接触状態以外の因子が軸受の摩耗に影響
を及ぼしていることが分かる。
【0024】
【発明の効果】以上説明の通り、本発明は、接触状態測
定装置により、2つの金属部材間の接触状態を電気回路
を形成して測定し、その測定結果より潤滑装置からの潤
滑油の温度、油圧、流量および荷重のうちの一つ以上を
制御して、金属部材間の接触状態を一定の状態に作り出
すことができるので、2つの金属部材の接触以外の摩耗
の要因を調べることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る摩耗試験装置の概念を示す図であ
る。
【図2】接触電気抵抗測定回路の一例を示す図である。
【図3】接触電気抵抗を表す電圧の測定結果を示す図で
ある。
【図4】接触電気抵抗を表す電圧の振幅確率分布関数を
示す図である。
【符号の説明】
1 接触状態測定装置 2 潤滑装置 3 金属部材 4 金属部材 5 温度 6 油圧 7 流量 8 荷重 9 相対速度 10 潤滑油 11 ポンプ 12 圧力調整弁 13 ヒータ 14 接触電気抵抗 15 直流電源 16 抵抗 17 抵抗 18 高速フ−リエ変換アナライザ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに接触した状態でしゅう動する2つ
    の金属部材間に供給する潤滑装置からの潤滑油の温度、
    油圧、流量および荷重のうちの一つ以上を制御し、該金
    属部材間の接触状態を基準内に入れて摩耗試験すること
    を特徴とする摩耗試験方法。
  2. 【請求項2】 前記接触状態の測定は、金属部材間に電
    気回路を形成して接触電気抵抗として測定し、前記潤滑
    装置を制御することを特徴とする請求項1記載の摩耗試
    験方法。
  3. 【請求項3】 潤滑油の温度、油圧、流量および荷重の
    うちの一つ以上を制御して、互いに接触した状態でしゅ
    う動し摩耗する2つの金属部材を潤滑する潤滑装置と、
    該2つの金属部材間の接触状態を、電気回路を形成して
    接触電気抵抗として測定して前記潤滑装置を制御する接
    触状態測定装置からなることを特徴とする摩耗試験装
    置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009216477A (ja) * 2008-03-10 2009-09-24 Ihi Corp 膜厚・接触状態計測方法及び装置
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KR20230058881A (ko) * 2021-10-25 2023-05-03 현대트랜시스 주식회사 마찰재 마모시험장치

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