並列タイトル等Performance of solid lubricated ball bearings at high-temperatures in a vacuum
タイトル（掲載誌）航空宇宙技術研究所報告 = Technical Report of National Aerospace Laboratory
一般注記技術の進展に伴ない、航空宇宙分野、エネルギ分野、真空産業分野などで、真空中・高温下で動作可能なころがり軸受が要求されるようになってきた。しかし、これを実現するためには解決すべき多くの問題が残されており、特に、適切な軸受材料の選定および耐熱性に優れ、高温下で良好な潤滑性能を示す固体潤滑剤を見い出すことが重要である。本研究は、真空中・高温下で運転できる、ころがり軸受の実現を目指したものである。試験した軸受は、内径20mmのアンギュラコンタクト玉軸受(#7204)で、(1)M-50工具鋼製の軸受、(2)内外輪がM-50工具鋼、玉が窒化硅素(Si3N4)製のハイブリッド軸受、および(3)内外輪・玉ともにSi3N4からなる総セラミックス軸受、の3種である。M-50工具鋼製軸受は銀被膜、ハイブリッド軸受および総セラミックス軸受は、内外輪・玉に付着させたスパッタMoS2被膜とホットプレス法で作成した自己潤滑性複合材製保持器からの転移膜によって潤滑される。実験は、真空中、500度Cまでの温度下において、回転数600rpm、スラスト荷重50Nの条件で行なった。Si3N4総セラミックス軸受は、真空中、500度Cの条件下で極めて良好な性能を示した。摩擦トルクは、総回転数5×10{7}回の試験中低く安定しており、また試験後の軸受は摩耗も少なく良好な状態であった。ハイブリッド軸受も350度Cの条件で良好な性能を示した。M-50工具鋼製軸受は、摩擦トルクはやや高く不安定であったが、350度Cで運転可能であった。X線光電子分光分析および電子顕微鏡による観察から、ハイブリッド軸受、総セラミックス軸受のいづれの場合も玉表面には保持器からの転移膜が形成されていることが確認された。
Ball bearings which can operate at high temperatures in a vacuum will be required with the advances in technology. Among the issues for the operation of ball bearings at high temperatures, solid lubricants and bearing materials are crucial. The aim of this study was to develop ball bearings for use at high temperatures in a vacuum. The tested bearings were 20-mm bore-sized angular contact ball bearings. Three combinations of bearing materials were tested: M-50 bearings, hybrid bearings with M-50 races and Si3N4 balls, and Si3N4 bearings. M-50 bearings were lubricated with a silver film. Hybrid and ceramic bearings were lubricated with a precoated sputtered MoS2 film and a self-lubricating hot-pressed composite retainer. Tests were carried out at temperatures up to 500 C and a rotational speed of 600 rpm under an axial load of 50 N in a vacuum. Excellent performance at 500 C in a vacuum was obtained for Si3N4 bearings. Frictional torque was low and stable for more than 5 x 10(exp 7) revolutions. The bearings after the test were in very good condition with a small amount of wear. Hybrid bearings also showed very good performance at 350 C in a vacuum. M-50 steel bearings were operated without failure at 350 C in a vacuum, although frictional torque was rather high and unstable. X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) analysis and Scanning Electron Microscopy (SEM) observation revealed the existence of a film on the ball surface transferred from the composite retainer for both hybrid and ceramic bearings.
資料番号: AA0000103000
レポート番号: NAL TR-1243
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連携機関・データベース国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）
提供元機関・データベース宇宙航空研究開発機構 : 宇宙航空研究開発機構リポジトリ