ム 。

4 ^{8 5}    

600 

10⁵  10⁶ 

C y c 1 e s   r u n   N

1 

10⁷ 

( b )  同 一 表 面 粗 さ の 組 合 せ

図

4 . 7 

最 大 接 触 応 力 と ピ ッ ト

l

個 発 生 点 の 関 係 (σH ‑

K 

¹ )曲線

nJb 円

ta

図4.8に ピ ッ チ ン グ 限 σ HP (繰返し数 10⁷に お い て 直 径

φ

0.3m回 以 上 の ピ ッ ト が 発 生 し な い 限 界 の 接 触 応 力 ) に 及 ぼ す 硬 さ と 表 面 粗 さ の 組 合 せ の 影 響 を 示 す 。 低 速 側1μmRmax，高速側 10μmRmaxロ ー ラ の 組 合 せ に お い て 、 低 速 側 1μmRmaxロ ー ラ の ピ ッ チ ン グ 限 は 、 lμmRmaxロ ー ラ を 10μ 阻R皿ax ロ ー ラ よ り 硬 く し て お く ほ ど 高 く な っ て い る 。 これに対し、 低 速 側 10μmRmax， 高 速 側 1μmRmaxロ ー ラ の 組 合 せ に お い て 、 低 速 側 10μ 皿Rmax ローラには、 ムHB~ 85の 場 合 に ピ ッ チ ン グ 限 よ り 高 い 接 触 応 力 に お い て 、

~HB~0 ， 40 の場合より少ない繰返し数でピットが発生するが、 そ の ピ ッ チ ン グ 限 は 上 述 し た 表 面 組 さ の 組 合 せ で あ れ ば 、 ムHB^勾 85の 場 合 も ム HB

た 0，40の 場 合 と ほ と ん ど 変 わ ら な い 。 この結果は、 中 硬 度 材 に お い て 表 面 粗 さ が 異 な る 組 合 せ で は 、 滑 ら か に 仕 上 げ る 方 を 粗 い 方 よ り 硬 く し て

1 4 0 0  

ふ 一 一 一

生

^』

⁶ 

^。

^{1 2 0 0}   ‑ ‑ ‑ ‑ 一 一

+‑> 

.'‑

E 

.'‑

: 1 0 0 0 [ Y  

向naxμm^{‑ー‑ 掴} L  H 

0.. 

800  ム

A 

0 0 ・

¹⁰ 

ロ ー ・

¹⁰

6 0 0  

。 2 0   40  6 0   80  1 0 0   D i f f e r e n c e   o f   h a r d n e s s  

dHB 

図 4. 8  ピ ッ チ ン グ 限

συ

に 及 ぼ す 硬 さ と 表 面 粗 さ の 組 合 せ の 影 響

qt u 

門 ︐

t

硬 さ 差 を つ け る こ と に よ っ て 滑 ら か な 方 の ピ ッ チ ン グ 強 さ を 向 上 さ せ る こ と が で き る が 、 IS0(3).  AGMA(4)な ど の 設 計 式 で 考 慮 さ れ て い る よ う な 低 硬 さ 側 ( 粗 い 方 ) の ピ ッ チ ン グ 強 さ の 向 上 は 必 ず し も 期 待 で き な い こ

と を 示 し て い る 。

図4.8に お い て 硬 さ 差 が 同 ー の 低 迷 側 1μ 皿Rmax， 高 速 側 10μ 田Rmaxロ ー ラ の 組 合 せ と 低 速 側 10μ 皿Rmax，高速側 1μmRmaxロ ー ラ の 組 合 せ の ピ ッ チ ン グ 限 は 、 歯 車 対 の そ れ ぞ れ 小 歯 車 歯 元 部 ， 大 歯 車 歯 元 部 に ピ ッ ト が 発 生 し な い 限 界 の 接 触 応 力 に 相 当 す る 。 し た が っ て 、 こ の 二 つ の 組 合 せ の ピ ッ チ ン グ 限 の う ち 、 低 い 方 が そ の 硬 さ ・ 表 面 粗 さ の 組 合 せ に お い て 小 歯 車 に も 大 歯 車 に も ピ ッ ト が 発 生 し な い 限 界 の 接 触 応 力 に 相 当 す る こ と

に な る 。 本 実 験 か ら 、 そ の 限 界 と 考 え ら れ る 接 触 応 力 は 、 ムHB _~ 40程 度 ま で ・ は 硬 さ 差 を つ け る ほ ど 、 lμ 皿Rmaxロ ー ラ の ピ ッ チ ン グ 限 の 向 上 に 伴 っ て 高 く な る が 、 そ れ 以 上 硬 さ 差 を つ け て も 10μ ^皿Rmax ロ ー ラ の ピ ッ チ ン グ 限 が 向 上 し な い た め 、 高 く な ら な い と 推 定 さ れ る 。 す な わ ち 、 滑 ら か な 方 の ピ ッ チ ン グ 限 が 粗 い 方 の ピ ッ チ ン グ 限 よ り 高 く な る 硬 さ の 組 合 せ の 領 域 で は 、 硬 さ 差 を そ れ 以 上 大 き つ け て も 歯 車 対 の ピ ッ チ ン グ 限 の 向 上 に は 効 果 の な い 硬 さ 差 が あ る と 考 え ら れ る 。

lμ 皿Rmaxロ ー ラ ど う し の 組 合 せ に お い て 、 高 速 側 ロ ー ラ を 低 速 側 ロ ー ラ よ り 硬 く し た 場 合 の 低 速 側 ロ ー ラ の ピ ッ チ ン グ 限 は 、 同 一 歯 面 仕 上 げ の 歯 車 を 組 合 わ せ た 歯 車 対 の 大 歯 車 歯 元 部 ( 低 硬 さ 側 ) に ピ ッ ト が 発 生

し な い 限 界 の 接 触 応 力 に 相 当 す る 。

異 な る 表 面 粗 さ の 組 合 せ で は 、 低 速 側 10μ 皿Rmaxロ ー ラ ( 低 硬 さ 側 ) の ピ ッ チ ン グ 限 は 硬 さ の 組 合 せ の 影 響 を あ ま り 受 け て い な い の に 対 し て 、 同 一 表 面 粗 さ の 組 合 せ (1μ ^田Rmaxロ ー ラ ど う し の 組 合 せ ) で は 、 高 速 側 ロ ー ラ を 硬 く し て ロ ー ラ 対 に 硬 さ 差 を つ け た 場 合 の ピ ッ チ ン グ 限 が 同 一 硬 さ の 場 合 よ り 低 下 す る 傾 向 が 認 め ら れ る 。

ISO(3l. AGMA(~l の設計式では、 小 歯 車 ( 高 硬 さ 側 ) の 表 面 粗 さ の み 考

‑ 7 4 ‑

慮されており、 小 歯 車 を 大 歯 車 よ り 硬 く し て 歯 面 を 滑 ら か に 仕 上 げ れ ば 、 大 歯 車 の 面 圧 強 さ は 向 上 す る と さ れ て い る 。 しかし、 本 実 験 で 得 ら れ た 結果は、 大 歯 車 の 歯 面 も 小 歯 車 と 同 様 に 滑 ら か に 仕 上 げ る 場 合 に 、 歯 車 対 に 硬 さ 差 を 与 え る と 面 圧 強 さ は か え っ て 低 下 す る 可 能 性 が あ る こ と を 示 し て い る 。 以 上 の 結 果 は 、 歯 車 対 に 硬 さ 差 を つ け る こ と に よ り 面 圧 強

さ の 向 上 を 期 待 で き る の は 小 歯 車 と 大 歯 車 で 表 面 粗 さ が 異 な る 場 合 で あ り、 こ の 場 合 も 大 歯 車 ( 低 硬 さ 側 ， 表 面 粗 さ 大 ) の 面 圧 強 さ の 向 上 よ り む し ろ 小 歯 車 ( 高 硬 さ 側 ， 表 面 粗 さ 小 ) の 面 圧 強 さ を 向 上 さ せ る こ と に 硬 さ 差 を つ け る 意 味 が あ る こ と を 示 し て い る 。

KJ 7i 

4.  4 

表 面 損 傷 形 態 に 及 ぼ す 硬 さ と 表 面 粗 さ の 組 合 せ の 彫 響

4.  4.  1 

摩 耗 に 及 ぼ す 硬 さ と 表 面 粗 さ の 組 合 せ の 影 響

前 章 で 述 べ た よ う に 、 異 な る 表 面 粗 さ の 組 合 せ で は 、 運 転 開 始 後 の 少 な い 繰 返 し 数 で 著 し く 加 工 硬 化 し た 粗 い 方 の 粗 さ の 突 起 先 端 部 に よ り 滑 ら か な 方 の 表 面 が 削 り と ら れ 、 激 し い 摩 耗 が 引 き 起 こ さ れ る 。 このため、

滑 ら か に 仕 上 げ る 方 を 粗 い 方 よ り 硬 く し て お く な ど し て 、 滑 ら か な 方 の 耐 摩 耗 性 の 向 上 を 図 る 必 要 が あ る 。

ぷ μ ジ /

^L 

dHB = 0 

H  [ C ‑4 ] ，σH = 880 NPa 

L  N1

= 

0 

MIB 

= 

41 

H 

[ C・ u ] ，σtI = 980 ~IP <l

L  N1

= 

0 

l¥I‑ls  = 85 

L 

N₁=107 

[ C・ 11 ] ，σtI  = 1100  :IPa 

図

4 . 9

運 転 前 後 の 断 面 曲 線 ( 低 速 側

1 μ

田

R m a x

， 高 速 側

1 0 μ

田

Rmax ロー

ラの組合せ， ピ ッ チ ン グ 限 付 近 )

ー76‑

図4.9に 高 速 側 10μ 皿R田axロ ー ラ の 組 合 せ に つ い て 、

低 速 側lμ 皿Rmax，

図4. 10  ピ ッ チ ン グ 限 付 近 の 最 大 接 触 応 力 で 実 験 し た 場 合 の 断 面 曲 線 を 、

に 低 速 側 1μmRmaxロ ー ラ の 摩 耗 深 さ に 及 ぼ す 硬 さ の 組 合 せ の 影 響 を 示 す 。 繰 返 し 数 の 1μmRmaxロ ー ラ の 摩 耗 の 進 行 は 運 転 開 始 直 後 に 最 も 激 し く 、

図 4.10に は そ の 進 行 が 運 転 開 始 直 後 に 較 増 加 と と も に ゆ る や か に な る 。

1μmRmax  べ て か な り ゆ る や か に な る

N l = 1 0

⁵時 の 摩 耗 深 さ を 示 し て い る 。

ロ ー ラ の 摩 耗 は lμ mR皿axロ ー ラ を 硬 く し て 硬 さ 差 を つ け て お く ほ ど 減 少

~

l J 7 ヱ ミ ^ζ¥¥

硬 さ 差 を つ け る こ と が 異 な る 表 面 組 さ の 組 合 せ に お い て 滑 ら か な 方 の 摩 耗 防 止 に 有 効 で あ る こ と が わ か る 。

し ド

コCコ

N 1 = 1 0 S  

しており、

1 5  

1 0  

Eユ

J O

工μ門] ω

℃L伺

ω3 5 

1 0 0  

80  6HB  40  60 

D i f f e r e n c e  o f   h a r d n e s s   2 0  

G 

。

1μmR田axロ ー ラ の 摩 耗 深 さ に 及 ぼ す 硬 さ の 組 合 せ の 高 速 側 10μmRmaxロ ー ラ の 組 合 せ ) 影 響 ( 低 速 側 1μrnRm出，

低 迷 側 1 

。

図 4.

‑77‑

4.  4.  2  表 面 の 変 化 に 及 ぼ す 硬 さ と 表 面 粗 さ の 組 合 せ の 影 響 低 速 側 lμmRmax， 高 速 側 10μ 田R田axロ ー ラ の 組 合 せ に つ い て 、 図4. 11  に ロ ー ラ の 運 転 前 後 の 断 面 曲 線 (σH =1370MPa)を、 図

4 .

12に 運 転 後 の ロ ー ラ の 表 面 近 傍 の 硬 さ 分 布 ( 測 定 荷 重

O . l k g f )

を示す。 図

4

.12において、

必づグ

^L 

N₁= 0 

dHB= 0 

﹃a

ad

︑_E

‑

B

FE﹄

FE

'L・

L  N₁= 0 

dHB=85  L 

[  c

^・10 ] 

L一一J

1mm 

巴ユ

O戸

﹃﹄lll﹂

図 4. 1 1  運 転 前 後 の 断 面 曲 線 ( 低 速 側 lμmRmax， 高 速 側 10μrnRmaxロ ー ラ の 組 合 せ ， σH  =1370MPa) 

︒ ︒

可 ︐t

低 速 側

1 μ

皿

R

皿

a x

ロ ー ラ ( 高 硬 さ 側 ) 表 面 は ム

HB 

~

0

の

ム HB ~ 40 ， 85 の場合、

表 面 下 の 部 分 は ほ と ん ど 加 工 硬 化 し 場 合 と 同 様 に 加 工 硬 化 し て い る が 、

図4•

1 3

に 低 速 側

1 μ

皿

R

田

a x

ロ ー ラ の 表 面 の 硬 さ 上 昇 量 に 及 ぼ こ こ で 硬 さ の 上 昇 量 は 接 触 面 と 未 接 触 面

﹁11J﹃

‑B 1J

﹁ ﹄id

‑‑

kd

nU

 

司EE'

‑ ‑ ‑

Pし

pu pu

﹁EEE﹄FEE'﹄FEE'﹄

ていない。

す 硬 さ の 組 合 せ の 影 響 を 示 す 。

i1HB::::  0  i

1HB^ご

4 2

i1HB::::85 

O

・

Q

( ):Directly measured  surface  hardness  ( l o a d   O.lkgf) 

r 

.

E︐

Q

向

@

ロ

•

Q@@ 450 

(同∞

υ

ニ

.0

℃巾O戸)﹀工

I~ _o  き I~ 8 

•

‑ ‑ ‑ ‑

GOO  0 

6 

。

。

θ  400 

350 

的‑

凶ω

℃E L 同工

0.1  0.05 

Distance  below surface r n r n   ( b )   Higher speed  roller 

(  1  O

lJ

r n R m a  

x)  0.1 

。

300 

o 

0.05 

Distance  below surface 

rnrn 

( a )   L o w e r  s p e e d   roller 

( 1

ぃ r n

Rm

a x )

ι=t 

同1

運 転 後 の ロ ー ラ の 表 面 近 傍 の 硬 さ 分 布 ( 低 速 側 lμ 田

R m a x

，

=1370MPa) 

速 側

10μmRmax

ロ ー ラ の 組 合 せ ， σH 

2  l  図 4.

ー79‑

同 一 硬 さ で 異 な る 表 面 粗 さ の 組 合 せ の 硬 さ ( 測 定 荷 重 lkgf)か ら 求 め た 。

粗 さ の 組 合 せ が ピ ッ チ ン グ の 発 生 に 及 ぼ す 影 試 験 片 が 硬 い ほ ど 、

では、

ロ ー ラ 硬 さ が HB425 滑 ら か な 方 の ロ ー ラ 表 面 は 、

響 が 顕 著 に な る こ と 、

HB300ど う し の 場 合 と 同 様 に 著 し く 加 工 硬 化 す る こ と が ど う し の 場 合 も

比 較 的 高 い 測 定 荷 重 で 本 実 験 に お い て 、

明 ら か に さ れ て い る (^I 3) ( I .4)。

ロ ー ラ よ り lμ 田R皿axロ ー ラ を 10μ ^皿R皿ax

測 定 し た 表 面 の 硬 さ 上 昇 量 は 、

硬 さ の 上 昇 が 内 部 に 及 ば な い こ と 硬 く し て お く ほ ど 少 な く な っ て お り 、

こ れ は 硬 さ 差 を つ け る こ と に よ っ て 滑 ら か な 方 の 加 を 示 し て い る (I 5)。

被 害 の 蓄 積 が 少 な く な る こ と を 示 すなわち、

エ 硬 化 が 少 な く な る こ と 、 し て い る と 考 え ら れ る 。

6 0  

的ωωE

℃'

﹄伺 工

ハU

AU

寸

( い 日

∞υ ニ

℃ 巾

O戸)﹀工司

ωU 市恥Lコ

ω E F ω ω

巾ωLUCH

2 0  

1 0 0  

80 

llHB 

2 0   40  6 0  

D i f f e r e n c e  o f   h a r d n e s s  

。 。

低 速 側 lμmR田axロ ー ラ の 表 面 の 硬 さ 上 昇 量 に 及 ぼ.す 硬 さ の 1 3 

図 4.

高 速 側 10μ 田Rrnaxロ ー ラ の 組 合 せ の 影 響 ( 低 迷 側 lμ 田Rmax，

=1370MPa) 

‑80‑ 組合せ， VH 

低 迷 側 10μmR^皿ax， 高 速 側 1μmR田axロ ー ラ の 組 合 せ に つ い て 、 図4. 14  に 運 転 前 後 の 断 面 曲 線 (σH = 1370  MPa)を、 図 4. 15に ロ ー ラ ( 運 転 後 ) の 接 触 面 の 電 顕 写 真 を 示 す 。 ム HB^た Oの 組 合 せ に 較 べ て 、 ム HB_~ 85の 組 合 せ で は 、 高 速 側 1μmRmaxロ ー ラ の 表 面 の 変 化 は 少 な く な る の に 対 し 、 低 速 側 10μ 皿Rmaxロ ー ラ の 表 面 の 変 化 は 逆 に 大 き く な っ て い る 。 図 4. 16に

L 

仰仰v相州帆州~~

N)= 0 

P ヌ ア

d.HB= 0 

N)=  i////  H 

3.3xl0⁶ 

[ 0・2] 

L 

N)=  0 

d.HB=85 

︑aEJ︑

a a・

︑ ・ z ‑ n u  

εJFEE‑‑

n u 

︑••.

x ﹁J

•

‑ ‑ 内

J ι

ーM円

し̲̲J

lmm 

EユO戸

寸l

ll d

図 4. 1 4 運 転 前 後 の 断 面 曲 線 ( 低 速 側 10μmRmax， 高 速 側 lμmRmaxロ ー ラ の 組 合 せ ， σH  =1370MPa) 

‑ 8 1 ‑

d H B : : :   0  L ( 1 0

凶Rmax)

N₁ 

=  3.3x10

⁶ [ 

0 ‑2 ] 

H ( 

h

l.mRmax) 

d H

!3::: 

8 5   L ( 1 0 μ m

向lax)

ト

h

= 

2.3x10

⁵ [ 

0 ‑ 1 1   J 

H ( 1

ぃ

mRmax)

M o v e m e n t  o f  c o n t a c t  p o i n t

^』

EE戸.0

寸l

il i‑

﹂ ‑ ー

← 

D i r e c t i o n  o f  t a n g e n t i a l   f o r c e  

1 

図 4. 1 5  運 転 後 の ロ ー ラ 接 触 面 の 電 顕 写 真 ( 低 速 側

1 0 μ

田

R m a x

， 高 速 側

iμmRmax

ロ ー ラ の 組 合 せ ， σH 

=1370MPa) 

‑ 8 2 ‑

ム HB~ 85の 組 合 せ に お け 運 転 後 の ロ ー ラ の 表 面 近 傍 の 硬 さ 分 布 を 示 す 。

ム HB~ 0の 場 合 よ り る 低 速 側 10μmRmaxロ ー ラ の 表 面 近 傍 の 硬 さ 上 昇 は、

し て ロ ー ラ 対 に 硬 さ 差 を こ れ ら の 結 果 は 1μmRmaxロ ー ラ を 硬 く

大きい。

(同∞υ

ニ

.0℃伺O戸)﹀工

1μmR皿axロ ー ラ か ら 受 け る 被 害

. パ

UP﹄戸﹀FSCJ 

H U O

﹂pbnH

︑

1J

﹃dAUCL

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LHH可

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‑‑tHU︑_t

a

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︑ ︑ ︐ ︐ ︐ ︐︐

︐

SEZ︑

10μ 皿R皿axロ ー ラ が

[ 0 ‑ 2 J  

ドキュメント内 九州大学学術情報リポジトリ (ページ 81-92)