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1.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 製鉄機械および自動車におけるパターン形成現象とその対策に関する研究 — Pattern Formation Phenomena Generated in Steel Making Machines and Automobiles and Its Countermeasures
末岡 淳男 ; SUEOKA Atsuo
研究期間: 2001-2002
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概要: 実機ホットレベラのワークロールに発生する多角形化現象を実験的および解析的に解明し,多角形化現象を防止するための初期設計の指針およびロール回転数変更による遅延対策を考察した.結果は以下のようにまとめられる. 1.多角形に摩耗した廃棄ロールの形状測定から,ロールおよび円周方向位置によっても角形数が異なることがわかった.たとえば,475Hzの1次回転モードに関連した37角形と63Hzの2次並進モードに関連した49角形が主に生じていたことを明らかにした. 2.稼働中のホットレベラの振動測定から,ロールの多角形摩耗が成長するにつれて,特定の振動数成分が選択的に現れ,測定時にはホットレベラ系の2次の固有振動数のみの発生を確認した. 3.上ユニットを剛体として面内2自由度系が4本のロールを介してプレートと接触振動する解析モデルを用い,摩耗を伴う時間遅れ効果を考慮してロールの多角形摩耗を解析した.その結果,実機で発生した現象を解析結果との良い一致を確認した. 4.解析結果から,たとえロールの設定回転角速度やホットレベラの固有振動数を変更してもロールの多角形摩耗を本質的に防止することはできない. 5.多角形摩耗を起こさないための初期設計の指針を定めるため,モード解析を用いて多角形摩耗に関与する摩耗のしやすさを表すパラメータα_i,構造剛性に関するパラメータβ_iおよび減衰に関するパラメータζ_i、を導入し,それらの多角形摩耗への影響を調べた.ロールの多角形摩耗現象を防止するためには,α_i、β_iを小さく,ζ_iを大きくするように初期設計を行う必要がある.ロールの材質は耐摩耗性をもち,ロールの接触剛性を小さく,系の支持剛性を大きくし,しかも減衰を積極的に取り入れる必要がある. 6.お互いに近い2つのロール回転数を交互に変化させて多角形摩耗現象を遅延させる方策を提案し,その効果を数値シミュレーションで明らかにした. 続きを見る
2.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 手持ち振動工具への応用に向けた同期振動発生機構の開発 — Development of Synchronous Vibration Mechanism for Hand-Held Vibrating Tools
盆子原 康博 ; BONKOBARA Yasuhiro
研究期間: 2010-2011
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概要: 手腕振動障害の発症防止を目指して,振動ランマへの応用に向けた同期振動発生機構の開発を行った.まず,基本モデルを対象として,把持部の制振と打撃板の励振とを同時に実現可能な自己同期振動が発生することを確認した.さらに,より実用的な手持型実験装置を開発するとともに,砂の締め固め試験を行った.その結果,把持部の振動が目標より大きくなったものの,最適な同期振動を発生させることができ,砂の締め固めに成功した. 続きを見る
3.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of BTA深穴加工における工具の振動抑制手法に関する研究
松崎 健一郎
研究期間: 2011-2013
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概要: 被削材回転型のBTA深穴加工装置の実機を用いた加工実験による現象の把握を主目的として研究を行った.加工には刃先交換式のBTA工具を使用し,穴直径は38mm,穴深さは2000mmとした.加工中にオイルプレッシャーヘッド近傍に取り付けたレーザ変位計でボーリングバーの水平および鉛直方向の変位を計測し,被削材に接着した突起物をレーザ変位計で計測することにより位相の基準となる被削材の回転に同期したパルスを計測した.さらに,加工終了後には,円筒度測定により加工穴の形状を精密に調べた.得られた結果を以下にまとめる. 1.標準工具を用いた場合に5角形のパターンが形成されることを確認した.このときの被削材の回転数は350rpmであり,5角形に相当する振動数は約29Hzとなる.打撃試験によって計測した加工開始時における最も低次のボーリングバー固有振動数は約32Hzであり,ボーリングバーの固有振動数,被削材の回転数および発生角形数の間には密接な関係があることが示された.また,パターン発生時の振動振幅は初期段階では大きく成長し,ある程度成長が進むと振幅が飽和した.さらに,ボーリングバーの振動と回転信号との位相差を確認したところ,位相差がほぼ同じ増分で変化し,ライフリングマークが一定のねじれ角で形成されていることが示された.これらの結果は理論とよく一致する. 2.加工穴の円筒度の測定から,加工穴が5角形に変形していること,パターンが工具の相対的な回転方向と等しい右方向にねじれていることを確認した.円筒度は700μm程度の大きな値であった. 3.提案しているガイドパッドを追加配置した対策工具を用いて実験を行った.ボーリングバーの振動の最大振幅は標準工具の場合の1/10以下,加工穴の円筒度は40μm程度となり,ライフリングマークの成長が抑制されることを確認した. 続きを見る
4.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 時間遅れに起因する多角形化現象の振動特性の解析とその実験的検証 — Vibration analysis and experimental verification of polygonal pattern formation phenomena caused by time delay
宗和 伸行 ; SOWA Nobuyuki
研究期間: 2007-2008
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概要: 回転機械の中には, 回転体の表面が多角形状に変形し, それが成長する過程を経て大きな振動現象を引き起こす問題がしばしば発生している. 研究代表者らは, この現象を時間遅れに起因する不安定自励振動とみなし, その振動特性を解明するとともに動吸振器を利用した防止対策法を提案した. 独自に開発した安定判別法を利用することで, 最適設計を効率的に行うことが可能となった. 理論解析および実験の両面からこの有効性を確認した. 続きを見る
5.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 接触回転系のパターン形成現象に対する動吸振器の最適設計法の開発とその実験的検証 — Development and experimental verification of optimum design methods for dynamic absorbers for inhibiting pattern formation phenomena in contact rotating systems
近藤 孝広 ; KONDOU Takahiro
研究期間: 2005-2006
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概要: 抄紙機や印刷機のような種々の接触回転系において,パターン形成現象がしばしば発生する.研究代表者らは,パターン形成現象の最も支配的な発生原因は線形時間遅れ系の不安定振動であるとみなし研究を行ってきた.その結果,多くのパターン形成現象が上記のメカニズムで説明可能であることが明らかになった.本研究では,実用的で取り扱いが容易なパターン形成現象の防止対策の確立を目指して下記に示す研究を行った. 1.新しい安定判別法の開発およびその基本概念の明確化 (1)基本的な例として2自由度系および3自由度系を対象に,安定・不安定境界の存在条件に基づく新しい安定判別法を開発した. (2)新しい安定判別法の特長を利用したパターン形成現象の発生しにくい構造設計法を定式化した. 2.新しい安定判別法を適用したパターン形成現象に対する動吸振器の最適設計法の確立 (1)1自由度系に対しては,不安定度が最も高くなる最悪条件を想定した上で安定化を行う方法を定式化した.この結果,系の特性を完全に同定する必要のない最適設計法を確立した. (2)多自由度系に対しては,複数個の動吸振器が必要でありその個数や設置位置をも含めた最適化を行うため,モード毎に動吸振器を個別に設計する方法を提案し大幅な設計時間の短縮と各モードに対する効果的な安定化を実現した. 3.実験的検証 時間遅れ系に対する安定判別法の有効性を検証するために,抄紙機等で利用されている粘弾性ロールをモデル化した直列型多段ロール系の実験装置を製作した.主に1自由度系を対象とした実験を行った結果,新しい安定判別法の結果と一致する範囲で振動が発生しこの安定判別法の有効性が確認できた.この実験装置は最大4自由度まで変更可能であり,本研究で得られた結果を基礎にして,今後は動吸振器によるパターン形成現象に対する防止法の有効性について検証を進める. 続きを見る
6.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 振り子型自励振動子群に発生する自己同期現象のメカニズムの解明
盆子原 康博
研究期間: 2003-2004
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概要: 本年度は,昨年度に引き続いて,振り子状の台に2台のメトロノーム(自励振動子)が固定された全体結合振動子系に発生する自己同期現象について実験と解析の両面から検討を行った.まず,両振動子の固定台上での自励振動数(非線形固有振動数)と台の固有振動数との大小関係が自己同期解の存在領域に与える影響について調べた.その結果,振動子間の位相差が同位相となる安定同期解は同期振動数が台の固有振動数よりも大きい領域に存在し,位相差が逆位相となる安定同期解は同期振動数が台の固有振動数よりも小さい領域に存在した.また,どちらの解も同期振動数が振動子の非線形固有振動数の平均値に近い値となり,台の固有振動数に近いほど解の存在領域が広く現れた.これは,台の共振点付近では振動子間の相互作用の影響が大きくなり同期が起こりやすくなるためであり,発生する同期パターンも共振点前後の振動モードに依存していると考えられる. 次に,局所結合振動子系のモデルとして,DCモータによって回転するおもりを搭載した二つのブロック(質点)をばねで連結した実験装置を製作した.この装置では,モータに印加する電圧に応じて両モータが同期回転する現象が発生する.全体結合振動子系の場合と同様に,両モータの回転数と質点ばね系の固有振動数との大小関係が自己同期解の存在領域に与える影響について調べた,その結果,モータ間の位相差が同位相となる安定同期解は同期振動数が質点ばね系の固有振動数よりも大きい領域に存在し,位相差が逆位相となる安定同期解は同期振動数が質点ばね系の固有振動数よりも小さい領域に存在した.このように,安定同期解の存在領域や同期パターンに系のモード特性が関与している点は2つのモデルで共通しており,自己同期現象の本質の一つであるといえる. 続きを見る
7.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 摩耗を伴う接触回転系のパターン形成現象とその防止対策に関する研究 — Pattern Formation Phenomenon Accompanied by Wear Generated in Rotating Contact Systems and Its Countermeasures
末岡 淳男 ; SUEOKA Atsuo
研究期間: 2003-2004
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概要: 製鉄機械ホットレベラのワークロールに発生する多角形摩耗現象を防止するための初期設計の指針およびロール回転数変更による遅延対策,および動吸振器によって完全に防止するための動吸振器の最適設計法を提案した.結果は以下のようにまとめられる. (1)モード解析を用いて多角形摩耗に関与する3つの要素,すなわち,摩耗のしやすさを表すパラメータα_l,構造剛性に関するパラメータβ_lおよび減衰に関するパラメータζ_lを導出し,それらの多角形摩耗への影響を調べた.ロールの多角形摩耗現象防止のための初期設計は,α_l,β_lを小さく,ζ_lを大きくすることである. (2)お互いに近い2つのロール回転数を交互に変化させて多角形摩耗現象を遅延させる方策を提案し,その効果を数値シミュレーションで明らかにした. (3)減衰のない1自由度系の摩耗によるパターン形成現象モデルに動吸振器を取り付けた系に対する特性方程式の根の近似解を導き,特性根の実部σと摩耗のしやすさを表すα,接触剛性の強さを表すβおよび系の周波数応答の実部Re{G(jq)}の間の関係を明らかにした.その結果,系を安定化するためには,Re{G(jq)}の最大値をできるだけ小さくすることが要求された.この要求に対して,1自由度強制振動系を制振するための動吸振器の最適設計法(最適同調,最適減衰)の概念を適用して系が完全に安定化するための動吸振器の設計条件を導いた. (4)モード解析を介して上記(1)の結果を2自由度ホットレベラ系のワークロールに発生する多角形摩耗現象の完全な防止策に適用し,ロールと厚板との間の接触剛性が比較的低い場合には,2つの動吸振器ですべての多角形摩耗を完全に防止できることを示した. (5)自励振動であるロールの多角形摩耗現象の防止のためには,動吸振器の最適同調は強制振動のときとは異なるが,最適減衰は強制振動のときと全く同じである.多角形摩耗防止のためには,強制振動の制振と同じ減衰を動吸振器に持たせなければならないことが判明した. 続きを見る
8.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 原子力発電用蒸発管探傷システムにおけるプローブ列の摩擦振動と渦電流センサノイズ
末岡 淳男
研究期間: 2003-2004
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概要: 高速増殖炉ヘリカル伝熱管深傷プローブの振動によるセンサノイズの原因とその対策を,モックアップによる実験と数値シュミレーションによって明らかにした.得られた結果は以下のようにまとめられる. (1)ECT(Eddy current testing)プローブを静止させて蒸発管内で圧縮空気だけを流しても,プローブには振動は発生しないが,プローブの圧送時には振動を生じる,すなわち,プローブの振動の原因は流体力ではなく,蒸発管内壁とプローブにあるフロートとの間の摩擦と考えられる. (2)ECTプローブの挿入過程では,挿入距離の増大に伴ってプローブの振動が激しくなる.ヘリカル管の中間部を過ぎると,約20HZの卓越した振動数で振動し,それに伴ってRF(Remote field)ノイズも大きくなる.そのとき,ECTプローブは軸および径方向に連成振動をしており,RFセンサは尺取り虫的な動きをする.一方,引戻過程では,卓越した振動数を持つ振動は発生せず,振動レベル,RFノイズとも挿入過程よりも低い. (3)挿入時には,ECTプローブはヘリカル伝熱管の内径側に張り付き,引戻時には,逆に外径側に張り付くように圧送される.したがって,挿入時および引戻時で,ECTプローブにはそれぞれ張力および圧縮力が作用している. (4)ECTプローブの搬送速度を高くするほど,圧送用の空気量を多くするほど,ヘリカル直径を小さくするほど,ECTプローブの軸および径方向振動もRFノイズも大きくなる. (5)ECTプローブの径方向の振動は,先端にいくほど大きい.また,RFノイズは励磁センサと検出センサの径方向相対振動の大きさと相関があるが,軸方向振動とは相関がない. (6)RFノイズを最小化するためには,6m以上で,曲げ剛性が比較的低い先導プローブを持つECTプローブを構成することである. (7)伝達影響係数法を適用して,大規模なプローブ列を対象とした流体による搬送力を含む摩擦振動を解析した結果,モックアップの実験結果とほぼ同様な数値計算結果を得ることができた. 続きを見る
9.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 接触回転系の多角形化現象における非線形特性の解明およびそれを利用した防止対策 — Clarification of nonlinear characteristics for polygonal pattern formation phenomena in contact rotating systems and their application to prevention method
宗和 伸行 ; SOWA Nobuyuki
研究期間: 2009-2011
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概要: 粘弾性変形に基づく時間遅れ系を対象とした系に不可避的に存在する非線形性を考慮した解析モデルにより,多角形化現象が発生した後の系の挙動を確認することが可能となった.ゴムロールを使用した実験装置により検証を行い,ソフトスプリング的な振幅応答やジャンプ現象等の非線形振動の特性が一致していることを確認した.また,異なる遅れ時間を有する系に対しても,取り扱いができるように安定判別法の改良を行い,その有効性を確認した. 続きを見る
10.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 制動輻射の断面積の非等方性を用いた高温プラズマ中の電流分布計測
花田 和明
研究期間: 2004-2005
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概要: 今年度は、TRIAM-1M真空容器下部に設置された既設の7chの硬エックス線検出列と同一視線をもつ硬エックス線検出器をTRIAM-1M真空容器下部に1ch設置した。既設も新設の検出器列も大半径方向に移動可能である。だたし既設の硬エックス線検出器は25mm間隔でアルミニウムの計測用薄膜が設置されているので25mmにしか計測できない。また、上部はポートの開口部の関係で±40mm範囲でしか計測できないため実質的には-25mm.0mm.+25mmの3箇所について計測を実施した。計測対象はプラズマ真空容器中心にプラズマ中心を制御されたLHCDプラズマである。計測はゲート幅1秒で行ない、最低限10ショット分のデータを積算した。使用した検出器の感度校正は線源を用いて実施すると共に、同一視線で観測すれば差が生じない磁気軸上のデータを用いで実施した。結果は以下の通りである。 1)まったく同じ検出器を25mm移動させて磁気軸上の観測データとの比較を実施したところ100keV以上の硬エックス線で差を観測することができた。この差の方向はプラズマ電流がつくるポロイダル磁場によって生じるピッチ角のずれで予想される方向と一致している。 2)この差はLHCDプラズマではほとんどなく、OH電場がプラズマ中に残留している時間帯でのみ観測された。このことは半径25mm程度の磁気面内に流れている電流はLHCDの場合よりもOH電場が残留しているLHCDプラズマの場合に大きいことを示していると考えられる。このことはOH電場による電流駆動がプラズマ抵抗の少ないプラズマ中心部で起こりやすい性質を示していると考えることができる。 3)LHCDのパワー吸収分布を計算すると、今回の実験条件ではプラズマ中心部では吸収がほとんど起こらない結果となった。この結果からもLHCDプラズマの場合には中心部にOH電場が残留している場合に比べて大きな電流が流れていないと考えることは妥当である。 続きを見る