卒業論文要旨
濡れ性調整領域を持つ部分撥水スラスト軸受の発生圧力
超音波医・工活用研究室 内藤大喜
1.
緒言従来のスラスト軸受は表面に凹凸をつけることですべり方 向にせん断流量の不連続性を生じさせることによって圧力を 発生させている．これに対し本報に示す部分撥水軸受は，ス リップ流れが発生しやすい撥水部と，スリップが生じ難い親 水部をすべり方向に交互に配置し，せん断流量の不連続性を 発生させて荷重を支持している．
ここでは，撥水部と親水部との間に濡れ性を調整した弱撥 水部を設けた軸受を用い，弱撥水部の領域の違いが発生圧力 に及ぼす影響について検討した．
2.
実験装置および実験方法図
1
は実験装置の概略を示す．軸受材にはソーダガラス（厚さ
5mm，Ra=0.01μm），潤滑剤には精製水を用いた．回転試
験片（外径
50mm）には全面に親水処理を施した試験片を使
用し，固定試験片（外径40mm）には撥水処理・弱撥水処理・
親水処理を扇状に施した
3
扇試験片を用いた．なお，水滴の 静的接触角θ
は撥水部で約110°，弱撥水部で約 70°，親水部
で約
10°とした．固定試験片の各領域（撥水・弱撥水・親水）
の角度はいずれも
30°を基本とした．実験では r=13mm
での すべり速度をV=0.15m/s
に設定し，荷重W
を5N～30N
まで 負荷した．測定位置は弱撥水領域（φw=30°）中心の φ=0°と±12°
である．
図
2
は，弱撥水領域を設けた部分撥水スラスト軸受の圧力 発生原理の模式図（無限幅軸受）を示したものである．撥水・親水領域の長さが等しい条件での圧力は，この
2
つの領域で の圧力流れが等しくなるように発生する．図１ 実験装置及び圧力測定位置
図
2 圧力発生原理の模式図
3.
実験結果および考察φ
w=30°の弱撥水部中央（φ=0°）での発生圧力 p
は，図3
に 示すように，荷重の増減にほとんど影響されず，高荷重で高 い値を示す．図
4
は弱撥水領域での周方向圧力分布である．前述のよう に弱撥水領域の前後での圧力流れ（流量）が等しくなる傾向 を示すため，円周方向での圧力分布が穏やかになる．図
5
には，弱撥水領域がφ
w=0°，10°，30°の軸受での発生
圧力を示す．弱撥水領域の減少に伴い，図2
の圧力分布は撥 水・親水軸受での三角形状に近づくため，φ=0°での圧力は増 加の傾向を示す．4.
結言弱撥水領域を設けることにより，最大圧力が低下しすべり 方向の圧力分布も穏やかになる．
図
3
負荷荷重の増減による圧力変化図
4 弱撥水領域の周方向圧力分布
図
5 弱撥水領域の大小と発生圧力との関係
撥水
θ≒110°
弱撥水
θ≒70°
親水
θ≒10°
精製水
ロードセル
固定試験片
P.C.
光ファイバ型超小型圧力センサ
アンプ
W
回転試験片
P.C.
:親水
-45° 45°
:弱撥水 :撥水 センサ
r
15°
-15°φ=0°
※水滴の量は1μLである
p=0 p=0
P
MAXy x
圧力
p
撥水 親水
親水 弱撥水
V V
V
φ=0°
60 70 80 90 100 110 120 130
0 20 40 60
圧力p[kPa]
時間t [s]
V=0.15m/s r=13mm 5N
10N 15N
20N 25N 30N
W=
φ=0°
φw=30°
40 80 120 160
-20 -10 0 10 20
圧力p [kPa]
角位置 φ [deg.]
W=30N 20N
5N 10N
すべり方向 V=0.15m/s
r=13mm φw=30°
0 50 100 150 200 250
-10 0 10 20 30 40
圧力p [kPa]
弱撥水領域 φW [deg.]
W=30N 20N 10N
V=0.15m/s r=13mm
※ 扇内の・は観測点を示す
φ=0°
