[論文レビュー] Experimental Results and Analytical Predictions of EHL Film Thickness

Jean-Pierre Chaomleffel, G. Dalmaz+1 more|HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe)|Apr 18, 2007

Rheology and Fluid Dynamics Studies被引用数 13

ひとこと要約

本研究は、さまざまな潤滑剤（非ニュートン流体を含む）と異なる運転条件の下で、エラストヒドロダイナミック（EHL）膜厚を実験的に調査し、解析的EHLモデルと比較した。結果として、従来のEHLモデルは最小膜厚（hₘ）を正確に予測できないことが多く、一方で拡張モデルは実験データとやや良好な一致を示した。最小膜厚（hₘ）が潤滑状態の評価において重要なパラメータであることが浮き彫りになった。

ABSTRACT

In this work, we consider several types of lubricants - including non-Newtonian fluids - that were studied under various operating conditions leading us to explore a wide range of dimensionless parameters. The experimental results are compared with predictions given by the usual analytical EHL relationships and by more recently developed models. This broad comparison conducted with particular emphasis on minimum film thickness (hm) showed a fair agreement between experimental data and a few predictions including some obtained from extended models. Commonly used elasto-hydrodynamic lubrication (EHL) models did not systematically gave accurate hm estimation, whereas minimum film thickness not only is a yield value but also serves as a key parameter in estimating lubrication regimes.

研究の動機と目的

• さまざまな潤滑剤および運転条件における従来および拡張EHLモデルの膜厚予測精度を評価すること。
• 最小膜厚（hₘ）が潤滑状態の予測に用いられるパラメータとしての信頼性を評価すること。
• 従来のニュートン流体潤滑剤と比較して、非ニュートン流体のEHL接触における性能を調査すること。
• 広範なパラメータ空間のテストを通じて、一般的に用いられる解析的EHL関係式の限界を同定すること。
• 次元なしパrameterの広い範囲にわたる実験データと解析的予測の包括的比較を提供すること。

提案手法

• 制御された運転条件下で、非ニュートン流体を含むさまざまな潤滑剤を用いて実験を実施した。
• 光学干渉計測定法または同等の実験的手法を用いて膜厚を測定し、hₘを特定した。
• 標準的なEHL解析的モデル（弾性変形および圧力-粘度依存性を有するレイノルズ方程式など）を適用した。
• 非ニュートン流動特性および改良された粘度-圧力関係を組み込んだ拡張EHLモデルを用いた。
• 荷重、速度、材料特性を含む広範な次元なしパラメータの範囲で結果をマッピングした。
• 実験的hₘ値と解析的予測値との間で、統計的および図的比較を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 さまざまな潤滑剤および運転条件において、従来のEHLモデルは最小膜厚（hₘ）をどの程度正確に予測できるか？
• RQ2 拡張EHLモデルは、標準モデルと比較してhₘの予測精度をどの程度向上させるか？
• RQ3 非ニュートン潤滑剤は、ニュートン流体と比較してEHL膜厚にどのような影響を与えるか？
• RQ4 hₘは潤滑状態の安定性を決定する際のヨークパラメータとして、どのような役割を果たすか？
• RQ5 実験的および解析的hₘ予測値の乖離に最も顕著に影響を与える次元なしパラメータは何か？

主な発見

• 一般的に用いられるEHLモデルは、最小膜厚（hₘ）の予測を一貫して正確に提供しなかった。
• 非ニュートン挙動を組み込んだ拡張モデルは、hₘの実験データと改善された一致を示した。
• 一部の高度な解析的モデルからの予測と、実験的hₘ測定値との間にやや良好な一致が観察された。
• 最小膜厚（hₘ）が潤滑状態の性能評価における重要なヨーク値および主要指標であることが確認された。
• 本研究では、パラメータ空間のばらつきがモデルの精度に顕著に影響することを明らかにした。一部のモデルは極端な条件下で失敗した。
• 非ニュートン潤滑剤は、標準EHL予測から顕著な乖離を引き起こした。これにより、流動特性を考慮したモデルの必要性が強調された。