表面処理とトライボロジー
転がり軸受の油膜の最小厚さが h = 0.40 µm、2つの面の二乗平均平方根粗さが Rq1 = 0.15 µm、Rq2 = 0.20 µm である。膜厚比 λ = h/√(Rq1² + Rq2²) を求め、λ < 1 を境界潤滑、1〜3を混合潤滑、3より大きいときを流体潤滑の目安とすると、正しい組み合わせはどれか。
- Aλ ≈ 6.4 で、流体潤滑
- Bλ ≈ 0.63 で、境界潤滑
- Cλ ≈ 1.6 で、混合潤滑
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正解:C. λ ≈ 1.6 で、混合潤滑
合成粗さは √(0.15² + 0.20²) = √0.0625 = 0.25 µm なので、λ = 0.40/0.25 = 1.6 となり、目安では混合潤滑です。油膜の厚さが合成粗さの1〜3倍程度だと、ところどころで突起どうしが接触し、油膜の圧力と突起の接触で荷重を分け合います。λ ≈ 6.4 は平方根をとらずに 0.0625 で割った値、λ ≈ 0.63 は分子と分母を逆にして、合成粗さを油膜の厚さで割った値です。λを大きくするには、粘度の高い油を使うほか、面を滑らかに仕上げて粗さを小さくする方法があり、転がり軸受の寿命を延ばすのに効果があります。境目の値は経験的な目安で、文献によって多少異なります。