JPS5886432A - 摩擦状態を測定し、分類する方法 - 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】 本発明は、作動中の機械のｌｉｌ’ｌ剤を定期的にサン
／リングし、迅速に比較し、モニターして分析した結果
に応じて破壊の初期状態を測定するに適した詳細試験を
行い、潤滑装置を区分するような、破壊や、あるいは欠
陥を事前に指示する目的で摩擦（ｌｌｌ滑）装置な検量
し、区分する方法に関する。

潤滑装置の破壊を事前に指示する必要性は妖術的安全性
、あるいは経済的理由からきている。このように、航空
機の動力装置や油圧装置の場合技術上の安全性が決定的
な理由であるが、一方例えば動力タービンや、圧延機の
場合のようなその他の分野においては、欠陥あるいは破
壊の事前指示が経済的な損失を減少させる。原子カッラ
ン）においては、その動カシテントの部品、あるいは副
次的装置の破壊を事前指示することによって、時折保守
のために必要なプラントの停止をよりよく調整させるこ
とにより該動力プラントの効率を向上させることができ
る。

勅カッラントや圧延機に使用されている大型回転機−に
おいては、温度と振動とを検出する計器によりベアリン
グがモニターされる。回転軸の振動の増加あるいはベア
リングの温嵐上昇は欠陥がすでに発生した結果生じる現
象であるので、これらの計器は欠陥あるいは破壊から生
じる現象を検出し、指示し、このように欠陥を指示ない
し表示することによってベアリングの完全破壊あるいは
深刻な損傷の防止に役立つ。したがって、これらの方法
は、欠陥あるいは破壊の進展の初期状態を指示あるいは
警告しないので、欠陥、あるいは破壊の事前指示に通し
たものと見做すことはできない。

潤滑装置の欠陥、あるいは破壊の事前指示は、前記装置
の摩耗状態を知ることによって初めて行うことができる
。その理由は摩耗状態を規則的間欠的に、あるいは連続
してモニターすることにより欠陥、あるいは破壊に連る
摩耗現象を認識できるようにし、このようにして発生す
る破壊の確率を決定しつるからである。この目的に対し
て、潤滑装置を２１！Ｉ正に使用したときに発生する摩
耗の過１１］ 根の質的および量的パラメータな決定することが必要で
、それに基き、潤滑装置の摩耗状態を周期的、あるいは
連続的にモニターすることにより破Ｓな事前に指示でき
る。

潤滑装置は作動時間の関数として摩耗過程の特性な示す
、摩耗過程の１つ−の特性は摩耗な受ける面から外れた
。あるいは削りとられた材料の量であり、他方別の特性
は摩耗過程の種々の相において形状の変る、削りとられ
た材料の粒子の形状である。摩耗過薯は第１図に示され
ており、第１図では作動時間の関数として、削りとられ
た材料の量Ｇが示されている。

第１図において、■は摩擦と粘着の双方による摩耗が共
に発生する使用初めの状態を示し、■は粘着による摩耗
の発生する、即ち摩耗が事実上一定である実用的な寿命
の状態を示し、■は前記装置が寿命限度に来ており、破
壊がいつでも起りうる状態であって、その特性は摩擦お
よび（または）表面の彼方による摩耗な表している。量
的なパラメータの他に、摩耗の過程に現われる削りとら
れた材料の粒子も、その形状と寸度に関して極めて特性
的な様相を提供する。粘着による摩耗の過程で発生する
粒子の寸度は６０μｍＫ４し、その形状は血小板状であ
って、一方摩擦による摩耗過程で発生する粒子は特性的
に、寸法の大きいらせん状のチップの形である。表面の
彼方による摩耗の場合は、球形で寸法の大きい粒子を発
生させる。

図示した摩耗の過程は周囲から発生し、作動中に潤滑装
置へ混入する摩擦性の汚染物質によって変ることがあり
うる。この影響はｄｌｌｒｌｌｌへ混入する摩擦性物質
の量と質によって左右され、またこれらの摩擦性物質は
門の状態の摩耗ｉ！４程な急速にもたらす可能性がある
が、この場合はまた、■の状態の摩耗値に戻る可能性な
もっている。

削りとられた材料の粒子、あるいは摩耗による生成物を
含有する潤滑剤を検査することにより摩耗の質的、およ
び量的特性を限定する方法が多くある。摩耗による生成
物中に介在する要素、即ち金属、合金、あるいは汚染物
質の成分も、潤滑剤のサンプルを直接分析することによ
り見極めることができる。これらの方法は一般的に自動
化されている。それらの方法は分光計、および分光測光
針による方法を含む。しかしながら、これらの方法の共
通の欠点は５μｍｋ越える寸法の粒子を測定できないこ
とであり、これらの方法によって得られた値は量的でな
く、ある限度までの摩耗の過程における量的変化を追求
するのにのみ適している。このように、例えば、原子吸
収式の分光針により測定された摩耗値は、中性子活性技
術により得られた値よりも著しく小さいことが度々あり
、この状態は、またその他の直接的な分光針による方法
についても同様である。このように、前述のことに基き
、直接分光法は摩耗の危険な状態の特性である大きな寸
法の粒子の分析には不適当である。摩耗による生成物の
中性子の活性状態なモニターするガンマ線による分光試
験方法は摩耗過程の量的測定に極めて適しており、かつ
信頼性があるが、この性能発揮には多大の時間を要する
ので、急速な破壊の指示には不適当である。摩耗状態■
の始まりは摩耗粒子の寸法変化により検出できるので、
摩耗のこの状態な迅速に測定し、あるいは試験するには
、自動的な粒子分級および粒子計数装置が利用できる。

これらの装置は潤滑剤のサンノルから摩耗粒子の密ｆ＋
寸法上のバラツキ、ならびにこれらパラメータの変化を
迅速に指示する。

しかしながら、粒子の密度、あるいは寸法の変化は外部
要因、例えば「新しい」潤滑剤に元々あった汚染、ある
いは油のトッピングから発生す５ることかありうる。こ
のように、この方法でさえも、摩耗状態門の始まりに関
してはそれ自体明確なデータを提供しない。潤滑装置に
供給される５４清剤が事前に分級されるか、あるいは適
当に一過することくより、一定純度の適当な潤滑剤が潤
滑装置用に確保されるのであればさらに完べきな情報が
得られるかもしれない。

ＪＩＩ２図は摩耗粒子と、寸法がパラついている汚染物
質の粒子とを分析するために摩耗な検査する周知の方法
の性能と適合性について示す。粒径Ｍはμｍで示され、
Ｗａはフェログラフィック法に対応し、帝すは粒子分級
計数に対応し、帝Ｃは中性子活性法に対応し、帝ｄは化
学調製を利用した分光法に対応し、帝ｅは直接分光法に
対応する。

本発明の目的は破壊を事前に指示するために、摩耗状Ｍ
門の始まりｔ迅速、かつ信頼性のある方法で確認するの
に適し、かつ信頼性のある検査およびモニタ一方法を提
供することであった。前述した個々の検査、即ち試験方
法はそれら自体この目的に対して適当でない。潤滑油か
ら直接分析する急速分光法は、破壊の初期状態の特性で
ある寸法の大きな摩耗粒子を測定できず、あるいはそれ
らに対しては作動しえないので、潤滑装置における破壊
な事前指示するには適していない。中性子活性技術、あ
るいは類似のサンプリング過程を実施するその他の分析
方法は適当であろうが、試験を迅速に行うという要求に
は対応できない。自動粒子分級計数方法は迅速であるが
、その結果な評価する上で、潤滑装置、あるいは周囲環
境から入ってきた汚染物質による変化も考慮に入れねば
ならない。°このように周囲環境から混入した大きい寸
法の石英の粒子、あるいはその他の何らかの汚染物質の
粒子が、変化として測定、あるいは検出されるが摩耗過
程の進行が加速したことな必ずしも指示するとは限らな
い。したがって、寸法の大きな粒子の場合には、摩耗を
受ける面からそれらの粒子が発生したのかどうか見究め
ることが重要である。７エログラフイツク法はこの目的
に対して極めて適しておりフェログラフィック装置によ
り、摩耗過程の個々の状態（！′％徴づけるために、摩
耗粒子の形状を確認できる。当然、試験方法の選定に当
って、試験を現地で迅速に行いつるか否かなさらに考慮
に入れねばならない。本発明の目的は、摩耗の過程が周
囲環境によって影響を受けることをＩ＆Ｉ識することに
より実現するよう追求される。ある場合には周囲環境が
摩耗の過程を決定づけることすらありうる。このように
、摩耗の遇ａｔモニターすることの他に、周囲環境な測
定する必要性もある。したがって、本発明も摩耗特性デ
ータならびに、周囲環境を表わしかつ通常の摩耗過程に
関連する汚染度も測定し、重要と思われる場合には、粒
子に形態学的分析乞かける。通常の摩耗過程における摩
耗味と周囲環境の関連する値とを測定した後、摩耗過程
が通４であるか否かなモニターすることは簡単であって
、専門知識ｒ必要としない定常の仕事である。極端な値
であれば、粒子のａ、ｍ学的分析が破壊の始まりな明確
に指示する。最も頻繁に、かつ長期にわたって、即ち機
械的構造の寿命にわたって行うべき摩耗のモニタ一作業
は迅速であって、かつ多大の時間と専門卸＃！を必要と
する試験によって操作の負担になってはならない。高度
の専門知識と注意４Ｉ：要するモニタ一作業あるいは試
験作業は極めて稀に行われ、したがって破壊の事前指示
装置は経隣的となる。

本発明は欠陥あるいは破壊を事前忙指示する目的で潤滑
装置の摩耗の状態を検査し、区分する方法に関し、該方
法において、摩耗および潤滑剤中に介在する汚染物質に
よる生成物が質的および童的に検査され、摩耗の始まり
状態の後、潤滑装置の通常の作動の特性である摩耗と汚
染物質の生成物の量的な値が、前記生成物の中性子の活
性化に基いたガンマ線による分光サンプリング法、ある
いは精度と感度に関して前記方法と均等の別の方法によ
り−ｊ定され、これらの１を的な値が分級されもか、あ
るいは通常の摩耗値と見做され、この通常の摩耗におけ
る摩耗および汚染＠質による生成物の特性である粒子の
数が自動粒子分級計数装置により適宜＃１足され、これ
らの粒子数の特性が潤滑装置の特性である通常の摩耗時
性として区分され、Ｉ１４滑装置の通常作動に対する吐
容値とされ、潤滑装置の作動状態なモニターするために
、所定の間隔で潤滑剤のサンプルが適宜採集され、その
サンプルが自動粒子分級計数装置により分析され。

前記粒子数が通常の摩耗状態における許容特性を１廻る
とすれば、サンプルは次に７エログ５７により粒子の形
態学的分析が行われ、摩擦による摩耗の特性である球形
あるいはチップ状の粒子が介在していると欠陥、あるい
は破壊しやすいものとして区別される。本発明による方
法は最も頻繁に行われる長期に即ち潤滑装置の寿命全体
にわたる摩耗ノモニター作東が、特殊な技術を要するこ
となく迅速に行いうるという＄夷により作業コストを著
しく増力口することなく工業用に適している。

特殊な技術、専門知識および注意１＊する試験は例外的
な場合にのみ要求される。本発明による方法で最４ｍｓ
’に行われる過程が、摩耗過程を非常に加速させ、かつ
短時間で重大な損傷を起因させる可能性のある外部中周
囲環境からの汚染物質を確実に検出する０本発明は以下
の好適実施例を通して詳細に説明される。

高度の正確性を確実にする中性子活性方法な利用するこ
とにより、同じ雛式の数種の駆動機構の潤滑剤に対して
第１図の状態Ｈに関連する摩耗値が決定される。■の状
ｊ！！６確認は潤滑油のサンプルを数回連続的に採集し
、かつそれらのサンプルから主な摩耗を対として、かつ
潤滑機構の外部から発生する汚染物質量を測定すること
により実施される。もし外部からの汚染物の量が不変で
あれば、構造材料の摩耗の特性である、要素の摩耗速度
は不変である。サンダル中の汚染物質の量が変動してい
る場合、同量、あるいは一定量の汚染物質に対する構造
材料の量のみｔ考、えるべきである。

これは、汚染物質の量が増加することによって、構造材
料から出じる摩耗粒子の童を増加させるからである。前
述の測定状態での摩耗は同じ形式および寸法の摩１１１
装置、例えば同形態の航空機の動力装置に対して同じで
ある。

前述の試験の他に、測定、あるいは検査状態で採果した
潤滑剤サンプルに、粒子分級針装置により汚染分析ｒ行
う。この分析の結果はｒｓｏ規格のＴＣ１３１／８Ｃ−
６にしたがって分類される。この分類は１ｄのサンプル
における５μｍ以下および５０μｍ以上の粒子の数を基
単に行う。この分類は数で表示する。

当然この試験において、汚染物質の量が変動する場合、
検討すべき構造材の量は同量、あるいは一定量の汚染物
質に関連させねばならない。

二種類の試験が以下のデータを提供する。中性子活性法
による測定は摩耗状態Ｈにおける摩耗の特性であるｇで
表現した摩耗値乞提供し、関連する々染物質の量もｇで
表わされる。一方、粒子計数装置のデータから汚染値が
得られ、該汚染値はｘｓｏ　、１１格による、＊＊装置
の摩耗状態Ｂの特性である分類誉号で表わされる。ｇで
我わしだ前記摩耗値は摩擦装置の特性を表わし、ＩＳＯ
規格により表わされた汚染値も通常動力プラントの作動
状態の質な指示する。粒子分級計数装置による測定は極
めて急速であり、かつ特殊な技術を必要としないので、
摩耗過程の…の状態に対して、前記の２つの値を同時に
知って、それに汚染値を調整する必要があり、このよう
にして多数のサンダルをモニター可能で、単一の装置で
多数のモニター位置におけるサンプルを分析することが
でき、このモニター位置の数は数百個所にさえも達する
ことが可能である。測定時間は１−２秒である。へンＩ
りにおける通常の作動状態においては、航空機の動力装
置ＣＩガスタービンや油圧装置に対して、通常の摩耗状
態で、かつ数百側のサンプル採集ケ基準として、摩耗過
程■の状態に対して球０規格により１３／１０−１８／
１５の値を得た。

汚染値が丁度前述した値を１廻ると、油のサンダルに７
工ログツクイツク分析をかける。７工ログツフイツク分
析の過程において、粒子のｍｕ学的分析によって、通常
の摩耗の特性である工８０規格の分類値を上一つだもの
が、摩座粒子が介在した結果なのか、摩耗状ｗ、ｍで示
す、喰い込みが始ったときに発生する形態のある傳造要
索の摩耗を示す表面彼方による大きな粒径の摩耗粒子で
あるか否かな決定することができる。この場合、破壊が
発生しやすいので、摩擦装置、あるいは機械をそれ以上
作動させるのは推奨されない。形態学的分析の結果の他
に、７工ログラフイツク分析によっても、構造要素、例
えば軸ピン、スピンドル、あるいはベアリング面が「危
険な」寸度の摩耗粒子の発生雑なのか否かを決定でき、
このようにして前記装置な修理するだめの有用な情報が
得られる。

７工ログラフイツク分析の結果は、それが通常の摩耗の
特性を表わすＩＳＯ規格による分Ｓを１廻ることは環境
即ち周囲の影響による結果であることを示す。粒子数と
寸度との増加は外部要因である。この場合、前記装置ケ
洗滌し、その後再モニターする必要がある。

前述の実施例は航空機のガスタービン、油圧装置、圧延
機の潤滑装置および工作機械の油圧装置に対して実際に
成功裡に実施された。

破壊を事前指示するためのモニター装置の検索過程にお
いて、通常の摩耗値と汚染値とを決定するには多大の時
間がかかるが、他方、通常の作動中は自動粒子分級装置
と計数装置とで行う汚染分析は極めて迅速である。この
ように、摩擦装置の高い値の規則的なモニターが可能に
なり、また摩耗の通常の過程の変動の急速な検出も可能
である。

極端であると分類されたサンゾルの７工ログラフイツク
分析によって、破壊が正確に確認できるようにし、かつ
過大寸度の摩耗粒子が発生した構造材料の表面の個所な
指示することにより修理の必要性な指示する。あるいは
摩耗の変動が外部要因であることを決定づけることがで
き、この外部要因は適当な措置、例えば洗滌を行うこと
により停止させ、繰返し試験を行った後、前記装置の作
動を続けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は削られた材料の摩耗量な作動時間の関数で嫌ね
した図面、および 第２図は粒径がばらついた摩耗粒子と汚染粒子とを分析
するため摩耗な測定する公知の方法の性能と適合性を示
す図面である。 図において、 ｘ、ｎ、ｍ：摩耗過程 Ｃ：摩耗量　ｔ：作動時間　Ｇ：材料の量Ｍ：粒径 代理人　　浅　村　　皓 外４名 手続補正書（方式） 昭和３２年／−月、嶋ゲ日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和ｔ７年特許願第６７３Ｐｉ　　号 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和よ２年７月８０日 ６、補正により増加する発明の数 １６６一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　破壊、あるいは欠陥を事前に指示するために
   摩擦装置の摩耗状線を測定し分類する方法において、摩
   耗の生成物、ならびに潤滑剤中に介在する外部汚染物質
   とを量的および質的に測定し、装置の始動後、皺摩擦装
   置の通常作動の特性である摩耗の生成物と汚染物質の量
   的値が骸摩耗生成物および汚染物質の中性子活性化を基
   準としたガンマ纏の分光すノゾ勺′ング法、あるいは均
   等の精度と感度とな有する別の方法により測定され、こ
   れらの値が通常の摩耗値として特徴づけられ１、次にこ
   の通常の摩１４における摩耗生成物と汚染物質との特性
   である粒子数が、好ましくは自動粒子分級計数装置によ
   り測定され、これらの粒子数特性がｉｌｌ記装置の特性
   である通常摩耗特性と見做され、前記装置に対して許容
   される値として分類され、摩擦装置の作動をセニターす
   るために所定間隔で＃滑剤のサンプルが適宜採集され、
   とれらのサンプルが自動粒子分級針数装置により分析さ
   れ、この粒子数め値が許容される通常の摩耗の特性値を
   上層ると粒子の形感分析にかゆられ、摩擦による摩耗の
   特性である球形の彼方による粒子および（または）チッ
   プ状の粒子の介在が検出されると、前記装置が欠陥があ
   り、破壊しやすいものと分類されることな特徴とする摩
   耗状態を測定し分類する方法。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の方法において、前
   記装置が外部からの汚染物質の介在により欠陥、あるい
   は破壊しやすいものとして分類されると、前記装置は洗
   滌され、次に前記装置な試験運転に適したものとして区
   分することを特徴とする摩擦状態を測定し、分類する方
   法。