lo' iO' 10' 5X1
ItMIti^しit 図4 . 1 −5 工
(iuiuuoy jjoiaq s9duDJfH
＼s〇ijeioa a JOiic ssaiDJCエ︶onca
3uiucXごeuiijoM
4.卜53
2.5
2
Q5 0.6 0.7 o.a
PrTvax/H3 φ65mm ロ ー5, 10'回 収
図4 . エ ー5 2
09 10
料 によっ て大差無く、SUS304 だけ が若 干大き めの傾向を示し た。他のS45C 、SCM3 、SNC21 は同様の傾 向を示し た。こ の要因は、度 々述べ た様に、結 晶構造の相違にあ るものと考え られる。なお 。加工 硬化は約5x10^ で飽和する。 図4. 1 −52 は飽和値 の例で、65nni径 のロ ーラを試験2 の様 な2 円筒方式の純転がり で運転し た結果 であ る氷1．加工 硬化 の状況 はロ ーラの径の影響をあまり受けないのでH<2、大型 口− ラについてもこ の程度 の値 が期待 でき るも のと考えられる。
［ 硬度上昇 比率］
加工硬化 の程度 は母材硬さに対する上昇比 率も重要 であ る。図4 . 1 −53 は強度 試験2
の結果で、 材料毎の硬度の上昇比率を示し ている。横軸は最大剪断応力7 nax とmm 降伏 点T k＊3の比7 nax ／ 7 k、或いは、q q／a sで あ る。加工 硬化比率はkw ＝ △Hv ／Hv ＊^であ る ので、kw ＝1.0 で硬さが2 倍になっ たこと を示 す。図 か ら明 かな様 にSUS304 は高 い面 圧
（q q／0 s）迄加工 硬化の度 合い が少 ない。SUS304 は、 結 晶構造上、降伏し難いこと 及び
公称降伏点 （耐力点 ）が低いの で同じ荷重 に 対し て面圧（qo ／a s）が大きな値となるこ とと関イ系があるが、 マルテン サイト化による
イ
へ S45C sew 3 S￡21 sus
5X 10* □ 6 ○ ○ 10* O ▽
一 一
− ‑ ‑
10' ‑ ●
図4 . 1−53
硬度上昇も伴うの で塑性変形量が比較的に小さく、 結局 大き な面圧に耐えられる。強度試 験では.S45C などでは7 raax／ r k = 2.5に対し、SUS304 では3.5 程度迄面圧が増しても破壊 す ること はなく、良 好なころがり運転状況を示し た。S45C 、SCH3 、SNC21 はこの図の上では1
本 の直線 の上に乗る。試験結果によると、材料の硬度が初 期の2 倍程度になる場合でも、5
×10"回程度 は容易に作動することが明かになっだので、加工硬化限 度から設計上 の許容応
* 1
宋 2
■ i : 3
＊ 4
文 献(9) 。 良 献( M ）625 頁
りuber‑Mi56 うの 陥 伏 条 匪 に よ る と ．r ＼, = J 5x3 。H vに つダ バリ 硬 度 て. H VダH 。≒ ムH b,‑' H t,て3 I 。>
4.1‑ 54
力を設定することが可能である。上昇比率は図5 3 から次の式で表現できる。線接触が対
k vi ＝ C （r nax ／r k ― 1） (25)
象 で あ る の で 、7 Hax ＝0.304 q o で あ り 、 近 似 的 にt k = 0.35 a bと お く と 、7 nax ／ 7 k ＝0.875 q o／ 0 bと 表 す こ と が で き る の で 、 硬 化 比 率 の 限 界 をkwl と す る と 、 許 容 応 力 に 対 す る 条 件 は 次 の 式 で 表 さ れ る 。 更 に 、ab ／Hb ＝a ,、kwl ／C ＝a cと お い て 、 代 入 す る と 、
k（l ＞C （0.875 q O ／ ab‑1 ） (26)
許容応力は次の式 で与 えられる。点接 触に対し ては、 てnaxとq 0の関 係式とし て式（3 ）を 用いる必要があ る、
qo ／Hb こ1.17 い （1 十az ） ‥ ・に7 ）
尚、a 2を求める 際にC ＝ff s／a bと 置くのも 一応の 目安 である が、m 界設計とな る。式(26) が適用できる材料硬さ 範囲としては、c の 決定 の際にがたさの 影響を考慮し、 加工硬 化 を期待し 得る初期設計硬さ の上限をH b350 程度 にし てお けば安全 側であ ると考 えられる。
［ 加工硬化 に対するロ ーラ径の影響］
図4 . 1 一5 4 は加工硬化に対するロ ーラ径 の影■■BIV,が少ないこと を示している。強度試 験4 で計測さ れた大型ローラ（940nn φ）の硬度上 昇量と 文献（ に示 される小形ロ ーラ（65
凹 φ）の硬度 上昇 量を荷重繰り返し数を 朕軸と してプロ ットし たグラフ で、 両かは レt;の 直線で表すことが でき、加工硬化はロ ーラ径に影 響され ることがな く、 荷重 の繰 り返し 数 で概ね決まることを示している。尚、小 形ロ ーラに、径 が人やの約 レ1 . 5 分の
。1
で、材 料はS45C 、初期硬度は160H b であ る。こー
−.
− j ・
4 。ト 匹
（4 ）初期硬度の影響
(︒unu/!︒)≫HC mansuten^iti^A
70 60 50 40 30 X in 1P
。///n ＝al
妃号fi(作m) II,
ノ
/゜
470 185
○ t62i 】&0
/ / / ノ
//
10 10' 】0' 10 II M l≪ ￡ しa ( 回 ）
図4 . 1 −54
d) 初期硬度の影 響
初期硬度Hb は △Hb に影響 す る。 X k はあ る巾を持っ てHb と 比例関係にあ るので、式(25) は △Hb が7 max − 7 k ＝ △7 に比 例するこ とを示し ている 。 △Hb が荷重 の繰 り返し 数 と △ 祠こよ り定 まり、Hb はT kを介し て △Hb に影響 する。Hb は塑性変形量5p にも 影響す る。式(24) の中にそ の関係 が表現され てい る。即ち、5p は近似的にexp(^^・/Hb)に比例し ていて、Hb はqo ／Hb を 介し てSp に影響する。 △Hb と5p は式(24) 及び(25) の関 係から 次の式で表すこと ができる 。 f (qo 、Hb) ＝ △7 ÷exp(^^ ゜/Hb)となり、Hb はこ の関数
△Hb ＝C ÷ （ βX 10 ゛^） ・f （qo 、Hb ） ・ 5 P÷Rl,38 ・‥(28)
を介して △Hb と 伺
を示す。 qo／Hb ＝0.5〜0.9 が実験値の範 囲であ る。関 数の値はHb が上がるとこ の区閥で 概し て減少する傾向にあ る。即ち、Hb が高いと △Hb ／8 pが減少する。この傾向は図 一40 のa s とも符 号し、前項 の（6 ）に示し た転位密 度と 降伏点 及び変形量の関係 から読み とることも できる。同図で△a S は △t と同義 であり、a si、△a s3 及び6 p3 がHb 、△Hb
．5 pに比 例する量 であ る。式（28 ）の形は近似式 体系 の産物であ り、現象の本貿とは関 わりがない。 前項の（6 ）で述べた静的荷重によ る塑性変 形に見られた初期硬度 の異なつ4.
卜 56
S
2.5
2
5
1
関数
0.5
9
e 5
i5pと △Hb を結ぶqo とHb の関取 関K ＝ △r ÷e ＾(flqo^Hb)
B.7
qo ／Hb
… 数字はHb 図4.1‑5
B.9
− こ）
1
た 曲 線 の 特 徴 は 図 一4 1 の 繰 り 返 し 荷 重 の マ ク ロ 的 視 野 の 中 で は 埋 没 し て し ま う 。
4.卜 57
4 。1 . 4 塑 性 領 域 で の 開 閉 機 能
ローラの変形量が大きくなるとn ―ラ回転に対する抵抗が大きくなり、止水機能が影響 を受けたり、多点支持方式'1では、ローラが浮き上がる可能性がある。止水機能及びロー ラの浮き上がり現象は接触部の変形量が予測できれば設計的な対応が可能である。ローラ 回転に対する抵抗増加は塑性変形と一体の現象であり、これを定量的に予測する方法を確 立する為に実験的な検討が必要である。
（ 工） 運 転 試 験
強度試験4 で用いた設備でレ ールを上 下に駆動し、駆動 に要する力を 計測し た。ローラ 及びレールの組み合わせはRl −Tl 、バッ クアップD ―ラはR2 であり、塑性 変形 はRl コ ーラのみに発生す る。駆動速度は実際 の門扉の開閉速度と 同じ 範囲の0. 5rn/ninであ る。図4
. 1‑56 は駆動力 の典型 的な パターン を示 す。Rolling 部で現 れている摩擦力 はロ ー ラの回転 によ る弾性変形 の移動と塑性変形 の
進行 に伴うも のであり、そ の後に現れるピ ー ク値は、塑性圧痕の端 部の斜面上 に弾 性変形 が移動すると共にそこ で塑性変形 が進行する ことと関 連す ると考 えられ、、面 圧が塑性領域 に達した後 の運転 で駆動の折り 返し点 付近に ・ 現れる。即 ち、 起動 及び通常 の転がり摩擦と し てはフ ラット部 の値 であり。ピ ーク値は圧 痕端 部に乗り上げようとする時 の抵抗値であ る。 運転試験の目的は 供試ロ ーラの転がり摩 擦係 数を知 ることである。 計測さ れたレール
‑
二忿
｜
し●−m/mm1 ￣.じ 1 こ
｜ ｜乗り上｛/
＼ I T
ノ
／