B.9 qiJ／qO

‑  it単iB *   点ほ触  っ 以ぼ触 計 算 値 と 実 験 値

1

4. 1‑ 46

で あ る 。 こ の 閔 係 か ら 追 い 越 し 現 象 が 説 明 で き る 。 叉 、 両 式 か らh を 消 去 す る と 、6 p4/(5 P3  =り(qo/q,, + l‑q.i/qo)2

な る 関 係 が 得 ら る 。 左 図 は6 p4/8  p3 とq ソqo の 実 験 値 と 計 算 値 を 対 比 し た も の で 、 円 者 は 傾 向 的 類 似 性 を 示 し て い る。 上 の 図 の(5 P は 単 純 な 試 験 片 に 現 れ る 塑 性 変 形 町tを 表 し て お り 、 図 の 関 係 を 形 状 を 反 映 し た 解 析 モ デ ル に 持 ち 込 む こ と に よ り も っ と 具 体 的 な 説 明 が 得 ら れ る 可 能 性 が あ る 。

4 。1.3.3  動 的 荷 重 に よ る 変 形

前項では静的荷重 により発生する塑 性変 形につい て論じ たが、本項ではロ ―ラが負荷を 受け ながら繰 り返し 回転する状態で進行する塑性変形につい て論じ る。こ のケ ースは水門 扉 の水圧下 での操作状態に近い。回転数は水門扉上のローラ が一生 の同 に水圧 荷重 を受 け な がら回転す る総回数に相当 する。本項では強度試験2 及び4 の結果 を用いる。

（ 工） 塑 性 変 形

試験対 象は線接 触のみであ る。ローラ踏み面は負荷回数の増 加に 伴っ て変形 が進行する 。 変 形は踏み面 の半径 減少と巾の増加に現れる。巾の増加 ば ばり と称し、 側面が両側に 張 り出す が、 ばりの踏 み面側はロ ーラの軸心方向に傾斜 するの で、レ ールに接す ることは

ない。

[ 強 度 試 験9  "1

2 個 の 小 形 同 径 口 − ラ を 、 お 互 い に 圧 力 を か け な が ら 、 申 速 で 回 転 し 、 塑 性 変 形 を 進 行 さ せ た 。 駆 動 側 に 軟 ら か い 供 試 体 、 被 駆 動 側 に 、 レ ー ル 代 わ り の 、 極 限 ま で 焼 き 入 れ し た ロ ー ラ を セ ッ ト し た 。 変 形 は 供 試 体 側 の み に 起 こ る 。 径X 「↑バよ70xl0nn 、 材 料 は 低 合 金 鋼 及 びSUS304 で あ る 。 低 合 金 鋼 の 硬 度 は 熱 処 理 に よ りBHN180 〜250 ¨ に 調 整 し た 。 各 々 の 硬 度 は ロ ー ラ 内 部 で 均 一 に 実 現 さ れ る 必 要 が あ る 。 目 標 硬 度 に よ り3 種 類 の 低 合 金 鋼 を 使 い 分 け た が 、 塑 性 変 形 量 へ の 影 響 は 大 き く な い 。SじS304は 、 そ の 結 品 が 面 心 立 方 格 子 で あ る の で 、 加 工 硬 化 の 仕 方 が 異 な る 。 す べ り 面 の 数 が 体 心 立 方 格 子 に 比 較 し て 非 常 に 少 な い 為 に 塑 性 変 形 、 即 ち 、 転 移 の 移 動 が 起 こ り 難 い 反 面 、 加 工 で 金 属 組 織 が オ ー ス テ ナ イ ト か ら マ ル テ ン サ イ ト に 変 わ る 性 質 が あ る 。 硬 度 はBHN170 で あ る 。 試 験 は こ ろ が り 回 数=＝5×10^ 迄 行 っ た 。 図4  .   1 −4  1 〜4  3 は 試 験 結 果 で あ る 。 図4 1 は 踏 み 面 の 径 減 少 。辰／ ロ ー ラ 半 径 とqO

／Hb の 関 係 を 示 す 。 S45C及 びSL'S304に つ い て こ ろ が り 回 数10卜 及 び5×1卜 の 曲 線 を 示 し 、S45C に つ い て は 参 考 と し て 回 数1 及 び5 の 曲 線 を 示 し た 。 人 面 圧 領 域 で はSUS304 の 変 形 量 が 少 な く な る 。 こ れ は 通 常 の 加 工 硬 化 に 加 え 、 先 に 述 べ た 様 に 、 マ ル テ ン サ イ ト へ の 移 行

;Ξそ よ ヤベでλ' ，

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図4  .   1 −4  1

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図4.    1 −4  2

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図4  .   1 −4  3

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を示し ているものと思われる。図4  2 は 踏み面 の変形量がころ がり回数の増加と 共に変 化 す る様子を示している。塑性変形 量は弾 性変形量の計算値 で無 次元化し た値 であ る。1 回 繰り 返し 当たりの塑性変形量は10 ゛回程度迄が大きく、それ以降も 徐々に増 加し 続け る が。

一応5x10り程度で飽和するとし て差し 支えない様であ る。図4  3 はロ ーラ 巾の増加 量がころ

がり 回数の増加と 共に変化する 様子を示 す。 S45C及びSC 闘と共 にS1JS304の 曲線 も示したが、SUS304 は同じ 面圧（qO ／Hb ） に対し て増加量が少ない。こ れも踏み面の変形 量について

述 べた現象と同一であ ると 考え られる。S45C とSCM3 の差は僅 少であ る。

4.1‑ 48

［ 強度試験4]

2 個の大型同径口−ラの開 にレールをはさんだ状態で荷重を加 え、 レールを 水門 扉の開 閉速度に近い速さで周期的に移動してコーラを 回転させ 、塑性変形を進行させ た。 レール は塑 性変 形を避ける為に極限迄焼き入れを行い、供 試体口− ラはBHN = 185となる様に熱 処 理し、 バックアッブロ ーラはBHN ＝325 の硬度が得 られる 様焼き入れを行った。この 硬度 は 試 験荷重500 ト ンでqo ／Hb  ＝0.544となり。若干塑性領域 に入ってい るが、 最大試験荷重

（qo ／Hb ＝Oj ） では殆ど塑性変形 は生じることはなく、 バッ クアップロ ーラとし て機能 が果 たせるこ とを試験 で確認し た。コ ーラの径x 巾は470xl25Hn で、 材料はS45C であ る。試 験は繰り返し 数＝10ご 迄行っ た。図4  . 工

‑4  4 は試験結果で、塑性変形 量と繰り返 し 数の関係を示す。変形量 は踏 み面が実線、

巾が点 線で示されている。面圧 はqo/Hb   ＝0.5

、0.6 、0.7 の3 種類であり、塑性変形 量は面圧 が大きい 程大きく、繰り返し数を 対 数目盛りとし て片対 数グラフで、繰り返 し数 の増加 に対し てほぼ直線的に増加する 傾向 が確認さ れた。踏 み面 の残留 くぼみの 変化とロ ーラ巾の変化はほぼ 同じ傾向であ り、ころがり接触面がくぼ んで、 軸（ 巾）

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図4  . 圭‑44

︵E︶︵梵S︶IKIlUSl t‑D

方向にばりが出ることを示し てい る。叉、繰り返し数が増 すほ ど各面圧条吽に対する変 形 量の差が大きくなる。

（2 ） ロ ー ラ 形 状 の 影 響

ロ ーラ半径は塑 性変形の量に影響を与える。試験2 及び試験4 で 異な るロ ーラ径 の塑性 変形量が得られたので、こ れから半径の別響を定 量的に 把握する実験式を作るこ とができ る。図4  .   1 一4  5 は塑性変形に対するロ ーラ半径 の影響 を示している。二つの試験結果 の繰 り返し 数＝io‑= 回のデー タを一絡に示し たも ので、縦 軸は対数目座りで塑 性変形量／

□ ーラ半径＝5  ?／K を示し、 横軸は通常 目盛りでq o／IIヒを示す。試験'l のデー タは2 円 筒接 触であ るので、これを試験こと同じ ローラと レール の接触に換 算する為に 半径 は2 分

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