JPS5840136B2 - ユマクテイコウソクテイホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は油膜の抵抗測定方法に関し、特に転がり軸受等
の転動物体の潤滑油として使用される油の油膜の形成状
態を知るために油膜の電気抵抗を定電流回路を用いて測
定する油膜抵抗測定方法に関する。

軸受等転動物体の適切な使用状態を知るためにそれらの
潤滑油の油膜形成状態特に油膜の厚さを正確に測定する
ことは重要である。

また油膜の厚さは使用される油の粘度、および転動物体
に加わる荷重および回転速度等に関係して適切な値が選
択されるべきである。

従来から軸受等の潤滑油の油膜の形成状態を知るために
、ころがり接触部に電圧をかけ油膜の電気抵抗により生
ずる電圧波形の変化を観察する方法が行われている。

しかし実際に第１図に示すような回路で電圧波形の観察
を行ってみると、第４−１図及び第４−２図に示すよう
に転動体と軌道輪が金属接触を起こし抵抗が零となる状
態、すなわち伝導体と軌道輪が金属接触をおこす状態が
少ない場合がある。

すなわち油膜が薄くなると抵抗値はある値まで下るが油
膜破断を起こし抵抗が零になる前に油膜の回復がなされ
ることがある。

このように油膜による抵抗が零とならないときは、回路
に挿入する抵抗Ｒ１，Ｒ２（第１図）を変えることによ
り同一の潤滑条件で油膜の状態は同じであるにもかかわ
らず、Ｒ２が小さい場合を第４−１図、Ｒ２が大きい場
合を第４−２図に示すが、このようにかなり異る波形を
得ることになる。

このため挿入する抵抗の大小により一方では完全な油膜
と判断される例が他方では完全な油膜と判断されないこ
とにもなりかねない。

つまり従来のようにほぼ固定された抵抗を挿入した場合
油膜の形成状態を過大評価したり過少に評価したりする
可能性がある。

従って油膜の形成状態を正確に把握することは困難であ
った。

さらにまた従来の油膜測定回路によれば、電圧変化に伴
って測定回路内を流れる電流も変化してしまうので正確
な油膜抵抗の測定は困難であった。

従って本発明の目的は上記の問題を解決し、正確な油膜
の厚さを測定する方法ならびに装置を提供することであ
る。

本発明の特徴によれば、油膜の厚さを電気抵抗として評
価する場合に定電流電源回路を用い常に微少な一定電流
を測定回路に流すことにより電圧変化から直接抵抗値の
測定が可能にされる。

本発明の他の特徴によれば、定電流電源回路を用いて測
定した抵抗値と油膜厚さとの関係をグラフで示した場合
に得られる遷移点に基いて油膜の状態を知り得る油膜抵
抗測定方法並びに装置を提供することにある。

本発明の目的および特徴は以下に図を用いて説明する詳
細な説明からより明瞭になるであろう。

本発明の詳細な説明する前に簡単に従来技術につき説明
する。

第１図は従来の油膜測定回路の代表的な実施例である。

第１図においてＡは油膜測定対象部即ちころがり接触を
している試料である。

この試料Ａが抵抗Ｒ１とＲ２との分圧点と電源Ｅとの間
で抵抗Ｒ２と並列に接続されており、その試料間の電圧
変化が増巾器Ｂにより増巾されオシロスコープＣ等で観
測される。

この様な回路では先に述べた様に抵抗Ｒ１，Ｒ２がわず
か変っても電圧、電流が大巾に変って観測波形がかなり
異ってくる。

従って正確な油膜状態の測定は不可能である。

第２図は本発明に係る油膜測定回路装置の一実施例を示
すものである。

油膜測定対象部即ち内輪■、外輪Ｏ１転動体Ｂを有しこ
ろがり接触をしている試料Ｍが定電流回路の一構成要素
であるトランジスタＴの工□ツタと電源Ｅとの間に接続
されている。

前記の定電流回路はトランジスタＴと、そのバイアス回
路即ち抵抗Ｒ，、Ｒ２およびツェナーダイオードＤとか
らなる回路により構成され、バイアス回路はトランジス
タＴの工□ツタ電流ｉが常に一定の電流となる様安定な
バイアス電流を供給する。

可変抵抗ＲｖはトランジスタＴのコレクタに接続されて
おり定電流を可変とするよう調整可能である。

電圧計■および陰極線管Ｃ，Ｒ。Ｔはともに試料Ｍに並
列にスイッチＳ１．Ｓ２を介して夫々接続されておりス
イッチＳ１．Ｓ２の選択により油膜の電気抵抗を電圧値
として、あるいは電圧波形としても測定可能にしである
。

試料の油膜の電気抵抗Ｒは電圧■／雷電流であるところ
から電１ｉが一定であれば測定される電圧■をそのまま
抵抗と考えられることは明らかである。

電流計Ａは試料Ｍと直列に接続されており、定電流を表
示するためのものである。

さて実際に前記の如き定電流電源回路装置を用いて、試
料Ｍとして内輪Ｏおよび転動体Ｂを有する軸受を選び、
そこで使用される潤滑油の油膜パラメータに対する油膜
抵抗を測定した一例として、両対数グラフ上の横軸に油
膜パラメータ、縦軸に油膜の電気抵抗をとりプロットし
たものが第３図である。

尚実施例回路の第２図において、電源電圧、抵抗Ｒｖ電
流はノイズや放電の生じない様設定されている。

また油としては、油Ａ１油Ｂ等について夫々測定してい
る。

第３図のグラフについてさらに詳細に説明する。

グラフの横軸の油膜パラメータ人は従来から転がり軸受
の油膜を評価する量として用いられており例えばＴ、Ｅ
、Ｔａ１ｌｆａｎ：ＡＳＬＥ Ｔｒａｎｓ、、 １０．
４（１９６８）４１８にも開示されており以下の様に定
義される ここでｈｒｌは内輪または外輪の表面あらさｈｒ２は転
動体の表面あらさを表わし、ｈｉｍま最小油膜の厚さで
あり、計算式としては種々発表されているが例えばＨ，
Ｓ、Ｃｈｅｎｇ：Ｔｒａｎｓ、ＡＳＭＥ、Ｆ。

９２、（１９７０）、１５５に発表されているたとえば
以下のチェング（Ｃｈｅｎｇ ）の式により与えられる
。

ただし、ｈ細：最小油膜厚さ、Ｒｘ、Ｒｙ：運動方向、
それに直角方向の断面における等価半径、１／ＲＸ＝１
／Ｒ１Ｘ＋１／Ｒ２ｘ、１／Ｒｙ＝１／Ｒ１ｙ＋１／Ｒ
２ｙ、ｐＨ：最大Ｈｏｒｓｚ圧力、Ｅ米＝（−）Ｅ’、
Ｅ’：等価弾性係数２７Ｅ′＝（（１−σｆ）／Ｅ１）
＋（（１−ν；）／Ｅ２）、ｕ：平均速度、η０＝大気
圧下の粘度、α：粘度の圧力係数、σ：ポアソン比、ｋ
ｌ、に２．に３：形状等Ｃはって定まる定数 以上から解るように、グラフ上の油膜パラメータとは最
小油膜の厚さｈｍと試料の表面あらさの比で表わされ、
最小油膜厚さｈ ｉｒｔは試料の荷重、回転速度等の関
数である。

このような測定条件のもとに実測されて油膜の電気抵抗
値が先に定義された油膜パラメータ人に対してプロット
されたものが第３図のグラフである。

第３図には油の種類および接触圧力ＡＰｍａＸ（ｋｇ／
ｍ＊２）をパラメータにいくつかの実測データが示され
ているが、ここで注目すべきことはいずれの場合にもあ
る点で電気抵抗の勾配が遷移している。

この点を遷移点と名ずける。この遷移点についてみると
、油の種類および接触圧力等にかかわらず、遷移点はは
＼゛一定した所に現われていることが解る。

以上のことから電気抵抗の勾配の比較的ゆるやかな所す
なわち遷移点以上の所では油膜が厚く、比較的急勾配の
所すなわち遷移点以下の所では油膜が薄く金属接触を起
す境界潤滑状態と考えることができる。

従って予め基準線を求めておけば使用時の油膜を測定す
ることにより、つまり遷移点以上か以下なのかを見るこ
とによって油膜の状態（厚いか薄いか）を知ることがで
きる。

さらに未知の油について遷移点を調べることによりその
油の性質（例えば粘度の圧力係数等）を知ることができ
る。

先に述べたように、第３図のグラフの横軸つまり油膜の
パラメー久Ｎは試料の荷重、回転速度、油の粘度の圧力
係数等の関数であり諸々のパラメータを含むものである
から、たとえ使用されている油の性質が未知のものであ
っても油以外のパラメータ条件が固定されておればその
油の性質を調べることができる。

本発明に従えば、さらに他の油膜の測定方法として現在
使用されている光学的方法などに比べて大きな接触圧力
下で正確な油膜の抵抗測定が可能となるなどの効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の典型的な油膜抵抗測定回路図、第２図は
本発明に係る測定法に用いる定電流回路を用いた油膜抵
抗測定回路の一実施例を示す回路図、第３図は定電流回
路を用いた油膜抵抗測定回路によって測定した油膜の電
気抵抗と油膜パラメータとの関係を示すグラフ、第４−
１図及び第４２図は従来の方法により同一油膜パラメー
タを有する油膜をそれぞれ抵抗値Ｒ２の大きさを変えて
接触割合を測定したグラフで、第４−１図はＲ２が小さ
い場合で第４−２図はＲ２が大きい場合のグラフである
。 〔主要部分の符号の説明〕、定電流回路・・・・・・Ｔ
。 Ｒｖ、Ｒ１，Ｒ２，Ｄ０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 転動物体の潤滑油として使用される油の油膜の形成
   状態を知るために油膜を介し定電流回路より定電流を印
   加して油膜の電気抵抗を測定し前記測定回路によって測
   定された電気抵抗値と油膜厚さとの関係から前記電気抵
   抗の油膜厚さと転動体の表面粗さの比として定義される
   油膜パラメータに対する勾配の遷移する遷移点を求め、
   前記遷移点にもとすいて油膜の厚さ及び油の粘度の圧力
   係数等を調べることを特徴とする油膜の抵抗測定方法。