技術者のためのトライボロジー

出版社：株式会社潤滑通信社
著者：似内 昭夫（トライボロジーアドバイザー）
発刊：2015年5月
頁数：A5判　432頁

 
設計・開発・設備技術者，機械状態監視診断技術者，機械保全技能士必携

編集の趣旨

本書は，「月刊 潤滑経済」の連載「トライボロジー講座（2011年1月号～2014年5月号まで掲載）」（似内 昭夫 著）を再編集し，単行本化したものです。
“技術者のための”トライボロジーとあるように，実務にあたる設計技術者や，設備技術者などの，現場の技術者の皆様にトライボロジーを理解していただくことを趣旨としております。
トライボロジーは技術の確立には不可欠な“科学と技術”です。すべての技術的な活動において摩擦や摩耗は避けて通れない課題であり，これらの課題を主テーマとしているのがトライボロジーです。

編集の特色

本書では，摩擦・摩耗のメカニズムや流体潤滑・境界潤滑・弾性流体潤滑，歯車や軸受など各種機械要素におけるトライボロジー，潤滑剤・潤滑法の概論やメンテナンストライボロジー，トライボロジー試験等々，トライボロジーの全体像を網羅的に分かりやすく解説しており，機械状態監視診断技術者や機械保全技能士などの資格取得にも役立つ一冊となっております。

編集内容

―第1章―トライボロジーとは
1.1　トライボロジーの誕生とそのフィールド（守備範囲）
　1.1.1　トライボロジーの誕生
　1.1.2　トライボロジーのフィールド
1.2　トライボロジーのモンタージュ（主要な特性）
　1.2.1　トライボロジーを支える人々
　1.2.2　トライボロジーのサイズ？
　1.2.3　トライボロジーが支える技術領域
1.3　トライボロジーシステム
1.4　トライボロジーの効用（どんな役割を果たすか）

―第2章―トライボロジーは表面科学
2.1　固体の表面
2.2　トライボロジー的に重要な表面特性
2.3　表面のエネルギーとトライボロジー
2.4　表面の構造（組成）
2.5　表面の幾何学的な形状
　2.5.1　表面の3つの不規則性
　2.5.2　表面粗さの表し方
　2.5.3　アボットの負荷曲線
2.6　真実接触点の考え方

―第3章―摩擦・摩耗のメカニズム
3.1　摩擦はどのように起こるのか
　3.1.1　摩擦の法則
　3.1.2　摩擦の凹凸説
　3.1.3　摩擦の凝着説
　3.1.4　掘り起こしに伴う摩擦
　3.1.5　実際面における摩擦の考え方
3.2　摩耗はどのように起こるのか
　3.2.1　摩耗の定義
　3.2.2　摩耗の種類
　3.2.3　機械的摩耗
　　（1）凝着摩耗
　　（2）アブレシブ摩耗
　　（3）塑性流れ
　　（4）疲れ亀裂（疲れ摩耗）
　　（5）エロージョン
　3.2.4　化学的摩耗
　3.2.5　メカノケミカル摩耗
　3.2.6　実際に起こる摩耗の割合

―第4章―摩擦・摩耗の各種特性
4.1　摩擦の色々な特性
　4.1.1　表面粗さと摩擦の関係
　4.1.2　材料の組み合わせと摩擦係数
4.2　摩耗の色々な特性
　4.2.1　材料の硬さと摩耗の関係
　4.2.2　材料の相互溶解度と摩耗の関係
　4.2.3　アブレシブ摩耗の特性
　4.2.4　摩耗に及ぼす接触圧力の影響
　4.2.5　化学的（腐食）摩耗の特性
　4.2.6　摩耗の成長パターン
　4.2.7　初期摩耗と定常摩耗およびなじみ面の形成
　4.2.8　マイルド摩耗とシビヤ摩耗
4.3　摩耗の果てに

―第5章―潤滑……流体潤滑･境界潤滑･混合潤滑そして弾性流体潤滑
5.1　摩擦の三態
　5.1.1　流体摩擦／流体潤滑
　5.1.2　境界摩擦／境界潤滑
　5.1.3　乾燥摩擦あるいは固体面摩擦
　5.1.4　摩擦の三態
5.2　Bowdenの境界膜モデル
5.3　弾性流体潤滑
5.4　しゅう動面におけるストライベック曲線

―第6章―材料の変形と破壊（1）―応力とひずみ―
6.1　材料の変形
　6.1.1　応力とひずみ
　6.1.2　荷重の増加に伴う材料の変形挙動
　6.1.3　Hookの法則と弾性係数，ポアソン比
　6.1.4　弾性変形から塑性変形へ
6.2　材料の硬さ
6.3　Hertzの接触理論
　6.3.1　Hertzの弾性接触理論の仮定
　6.3.2　点接触における応力解析

―第7章―材料の変形と破壊（2）―破壊の力学・故障物理概論―
7.1　材料の破壊現象概観
7.2　材料の破壊現象各論
　7.2.1　延性破壊
　7.2.2　ぜい性破壊
　7.2.3　遅れ破壊
　7.2.4　焼割れ（Quenching crack）
　7.2.5　疲れ破壊（Fatigue failure）
　7.2.6　クリープ破壊

―第8章―トライボマテリアル
8.1　トライボマテリアルの基本的な考え方
8.2　トライボマテリアルの種類
8.3　金属材料
　8.3.1　鉄鋼材料
　8.3.2　非鉄鋼材料
　8.3.3　焼結合金など
8.4　プラスチック材料
　8.4.1　プラスチック材料と金属材料
　8.4.2　プラスチック材料の種類
　8.4.3　プラスチック材料のコンポジット化
　8.4.4　プラスチック材料のトライボ特性
8.5　セラミックス材料
　8.5.1　セラミックス材料と金属材料
　8.5.2　セラミックスの種類
　8.5.3　セラミックスのトライボロジーとしての特徴
8.6　表面改質技術

―第9章―動力伝達要素のトライボロジー（1）歯車
9.1　トライボロジーから見た歯車のかみ合い
9.2　歯車の種類と選定
9.3　歯車の強度
　9.3.1　歯車の曲げ強度
　9.3.2　歯面の疲れ強度
　9.3.3　スカッフィング強度
9.4　歯車材料
　9.4.1　歯車用鉄鋼材料
　9.4.2　歯車用非鉄鋼材料
　9.4.3　歯車用プラスチック材料
　9.4.4　焼結材料
9.5　歯車の潤滑
　9.5.1　歯車用潤滑法
　9.5.2　歯車用潤滑剤（ギヤ油）
9.6　歯車の損傷とその対策

―第10章―動力伝達要素のトライボロジー（2）
ねじ/ボールねじ/ベルト/チェーン/機械式無断変速機
10.1　ねじのトライボロジー
　10.1.1　基本的なねじの形状
　10.1.2　締付トルクに影響を及ぼすねじ面の摩擦と潤滑状態
10.2　ボールねじのトライボロジー
10.3　ベルト伝動におけるトライボロジー
　10.3.1　ベルト伝動装置の種類
　10.3.2　弾性すべりと移動すべりの発生
　10.3.3　張力比
　10.3.4　Ｖベルト
10.4　チェーン
　10.4.1　チェーンの構造
　10.4.2　チェーンの潤滑
10.5　機械式無段変速機
　10.5.1　ベルト・チェーン式無段変速機
　10.5.2　トラクション式無段変速機
　10.5.3　トラクションドライブフルード

―第11章―軸受におけるトライボロジー
11.1　軸受とは
11.2　荷重・運動支持方式
11.3　軸受の種類
11.4　各種軸受の特性と選択
　11.4.1　軸受の作動限界に対する基本的な考え方
　11.4.2　各種軸受の特性比較と軸受選択の考え方

―第12章―すべり軸受のトライボロジー
12.1　すべり軸受の種類と特徴
12.2　すべり軸受における油膜形成メカニズム
12.3　動圧軸受
　12.3.1　動圧軸受の安全作動領域
　12.3.2　動圧軸受の種類
12.4　静圧軸受
12.5　気体軸受
12.6　すべり軸受用材料
　12.6.1　すべり軸受材料への要求特性
　12.6.2　すべり軸受用材料
　12.6.3　すべり軸受材料の構成
12.7　含油軸受
12.8　すべり軸受の潤滑法

―第13章―転がり軸受のトライボロジー
13.1　転がり軸受の特徴
13.2　転がり軸受の基本構造
13.3　転がり軸受の種類と特徴
　（1）深溝玉軸受
　（2）アンギュラ玉軸受
　（3）4点接触玉軸受
　（4）自動調心玉軸受
　（5）円筒ころ軸受
　（6）針状ころ軸受
　（7）円すいころ軸受
13.4　転がり軸受の命名法
　13.4.1　寸法系列記号
　13.4.2　転がり軸受の呼び番号
13.5　転がり軸受の選定
　13.5.1　軸受形式の選定
　13.5.2　軸受の配列
　13.5.3　軸受の剛性と予圧
　13.5.4　軸受の負荷能力と許容回転数
13.6　転がり軸受用材料
　13.6.1　転がり軸受用材料に求められる特性
　13.6.2　軌道輪・転動体材料
　13.6.3　保持器用材料
13.7　転がり軸受の摩擦
13.8　転がり軸受の寿命
　13.8.1　転がり軸受の故障と寿命
　13.8.2　軸受にかかる荷重
　13.8.3　基本定格寿命
13.9　転がり軸受の潤滑
　13.9.1　転がり軸受潤滑の目的
　13.9.2　油潤滑とグリース潤滑
　13.9.3　グリース潤滑
　13.9.4　油潤滑
13.10　転がり軸受の損傷

―第14章―シールのトライボロジー
14.1　漏れとシールの機能
14.2　シール面について
14.3　漏れについて
　14.3.1　漏れの基本的な考え方
　14.3.2　漏れの2つのパターン
14.4　シールの種類
　14.4.1　パッキンとガスケット
　14.4.2　パッキンの種類
　14.4.3　ガスケットの種類
14.5　シール用材料
14.6　シールの密封メカニズム
　14.6.1　ガスケットの密封メカニズム
　14.6.2　パッキンの密封メカニズム
14.7　漏れ量の表示
14.8　パッキン各論
　14.8.1　スクィーズパッキン
　14.8.2　リップパッキン
　14.8.3　Vリング
　14.8.4　オイルシール
　14.8.5　グランドパッキン
　14.8.6　メカニカルシール
14.9　ガスケット各論
　14.9.1　ガスケットに求められる諸特性
　14.9.2　ガスケット係数と最小設計圧力
　14.9.3　非金属ガスケット
　14.9.4　セミメタリックガスケット
　14.9.5　金属ガスケット
14.10　液状ガスケット
14.11　シールの選定

―第15章―潤滑剤概論
15.1　潤滑の目的
15.2　潤滑剤の機能
15.3　潤滑剤の種類
15.4　液体潤滑剤
　15.4.1　基油
　15.4.2　添加剤
　15.4.3　合成潤滑油（合成油）
　15.4.4　液体潤滑剤の基本特性
　15.4.5　粘度
　15.4.6　工業用潤滑剤
　15.4.7　作動油
15.5　グリース
　15.5.1　グリースの構成
　15.5.2　グリースの増ちょう剤による分類
　15.5.3　グリースの性状
　15.5.4　ちょう度
　15.5.5　グリースの用途による分類
15.6　固体潤滑剤
15.7　潤滑剤，作動油の選定
　15.7.1　油潤滑とグリース潤滑
　15.7.2　潤滑油の選定
　15.7.3　グリースの選定
　15.7.4　作動油の選定
15.8　油種統一
15.9　潤滑剤試験法

―第16章―潤滑法概論
16.1　潤滑の目的
16.2　潤滑の基本的な考え方
16.3　潤滑法の分類・種類
　16.3.1　潤滑法の分類
　16.3.2　油潤滑とグリース潤滑の比較
16.4　給油法の色々
　16.4.1　全損式給油法
　　（1）手差し給油，滴下給油，灯心給油
　　（2）機力給油
　　（3）噴霧給油，オイルエア給油
　　（4）ジェット給油
　16.4.2　反復式給油法
　　（1）油浴給油
　　（2）ディスク・リング・カラー給油
　　（3）飛沫給油
　　（4）パッド給油
　　（5）強制循環給油（集中潤滑給油）
　16.4.3　給油法の選定
　16.4.4　適正給油量
16.5　給脂法の色々
　16.5.1　油潤滑とグリース潤滑
　16.5.2　給脂法の分類
　16.5.3　非補給式給脂法
　16.5.4　補給式給脂法
　16.5.5　給脂法の選定
　16.5.6　グリースの充填量および補給間隔
16.6　集中潤滑システム
　16.6.1　集中潤滑システム採用の狙いと利点
　16.6.2　集中潤滑システムの構成
　16.6.3　タンク
　16.6.4　給油ポンプ
　16.6.5　ろ過システム
　16.6.6　制御系
　16.6.7　配管系
　16.6.8　集中潤滑システムの故障と対策

―第17章―流体潤滑理論
17.1　流体潤滑理論の歴史
17.2　流体の流れについて
　17.2.1　クエットの流れ
　17.2.2　ポアズイユの流れ
17.3　Towerの実験とPetrovの式
17.4　流体潤滑について
　17.4.1　流体潤滑膜とその形成について
　17.4.2　静力学的流体潤滑と動力学的流体潤滑
17.5　Reynoldsの基礎方程式
　17.5.1　流体中の微小流体要素の設定
　17.5.2　流体中の微小流体要素に働く力の釣り合い
　17.5.3　Navier-Stokesの式の解法
　17.5.4　連続の式（Equation of Continuity）
17.6　Reynolds Equationの物理的意味
　17.6.1　Reynoldsの基礎方程式の表すもの
　17.6.2　伸縮効果（Stretch Effect）
　17.6.3　絞り膜効果（Squeeze Effect）
　17.6.4　くさび膜効果（Wedge Effect）
17.7　弾性流体潤滑理論
　17.7.1　流体潤滑理論から弾性流体潤滑理論へ
　17.7.2　弾性流体理論の基礎式
　17.7.3　EHL領域区分（EHLモード）
　17.7.4　無次元パラメータと膜厚式
　17.7.5　 EHLの基本特性

―第18章―メンテナンストライボロジー（1）
―稼働前工程におけるメンテナンストライボロジー―
18.1　メンテナンスとは
　18.1.1　メンテナンスの経済効果
　18.1.2　メンテナンスの定義
　18.1.3　メンテナンスの意義と目的
18.2　メンテナンストライボロジーとは
　18.2.1　メンテナンスとトライボロジーの関わり
　18.2.2　メンテナンストライボロジーの領域
18.3　機械システムの劣化の現れ方
　18.3.1　劣化のトライボロジー的な捉え方
　18.3.2　機械システムの機能劣化特性
18.4　メンテナンス方式とトライボ設計
　18.4.1　保全方式
　　（1）保全予防（MP：Maintenance Privention）
　　（2）時間計画保全（TBM：Time based Maintenance）
　　（3）状態監視保全（CBM：Condition based Maintenance）
　　（4）事後保全（BM：Breakdown Maintenance）
　　（5）改良保全（CM：Corrective Maintenance）
　　（6）プロアクティブメンテナンス（PRM：Proactive Maintenance）
　18.4.2　保全方式の選定
18.5　信頼性設計
　18.5.1　信頼性設計と信頼性
　18.5.2　信頼度と不信頼度
　18.5.3　故障率
　18.5.4　システムの動作状態と故障時間
　18.5.5　信頼性の定量化と信頼性特性値
　18.5.6　基礎数理
　18.5.7　信頼性モデル
　18.5.8　システム設計
　18.5.9　信頼性予測と故障解析
　18.5.10　信頼性試験
　18.5.11　設計審査（DR：Design Review）
18.6　MP/保全性設計
　18.6.1　MP/保全性設計とは
　18.6.2　保全性とは
　18.6.3　アベイラビリティ（Availability）
　18.6.4　信頼性設計と保全性設計のまとめ
18.7　トライボ設計
　18.7.1　トライボ設計とは
　18.7.2　しゅう動面の温度上昇について
　18.7.3　しゅう動面の作動限界の考え方
　18.7.4　トライボ設計手順

―第19章―メンテナンストライボロジー（2）
―稼働状態にあるシステムのメンテナンストライボロジー―
19.1　メンテナンスをもう一度見直そう
19.2　メンテナンスにおけるトライボロジー
19.3　潤滑油管理
　19.3.1　日常点検
　19.3.2　性状値の傾向管理
　19.3.3　判定（管理）基準の考え方
　19.3.4　ラボ点検
19.4　サンプリング
　19.4.1　サンプリングの基本的な考え方
　19.4.2　適正なサンプラの使用
　19.4.3　採取の原則
　19.4.4　採取手順
　19.4.5　グリースのサンプリング
　19.4.6　サンプリング頻度
19.5　潤滑剤の変質
　19.5.1　潤滑油の変質
　19.5.2　グリースの変質のメカニズム
19.6　汚染管理
　19.6.1　汚染管理の目的
　19.6.2　汚染物質について
　19.6.3　潤滑油汚染の設備への影響
　19.6.4　汚染度の測定法
19.7　潤滑油性状管理による潤滑診断
　19.7.1　動粘度の傾向管理による潤滑油診断
　19.7.2　水分の傾向管理による潤滑診断
　19.7.3　酸化劣化の傾向管理による潤滑診断
19.8　漏えい管理
19.9　フラッシング
　19.9.1　フラッシングの目的
　19.9.2　フラッシング回路
　19.9.3　フラッシング手順
19.10　潤滑油の保管・在庫管理と廃油管理
　19.10.1　保管・在庫管理
　19.10.2　廃油管理

―第20章―トライボ試験
20.1　トライボシステムとトライボ試験
20.2　トライボ試験の基本的な考え方
　20.2.1　トライボ試験と実機の等価性
　20.2.2　加速試験について
20.3　トライボ試験機
　20.3.1　トライボ試験条件の概要
　20.3.2　トライボ試験で用いられる試験片形状の組み合わせ
　20.3.3　汎用トライボ試験機
　　（1）四球試験機
　　（2）ファレックス試験機
　　（3）アルメン試験機
　　（4）チムケン試験機
　　（5）SAE試験機
　20.3.4　トライボ試験機の選択
　　（1）アブレシブ摩耗試験
　　（2）凝着摩耗試験
　　（3）フレッチング摩耗試験
　　（4）エロージョン摩耗試験
20.4　トライボデータの取得とその整理
　20.4.1　摩擦力の測定
　20.4.2　摩耗量の測定
　20.4.3　摩擦面温度の測定
　20.4.4　油膜厚さの測定
　20.4.5　トライボデータの整理
20.5　摩耗粉解析と表面解析
　20.5.1　摩耗粉解析
　20.5.2　表面解析

索引