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トライボメーターは、接触している 2 つの表面間の摩擦係数、摩擦力、摩耗量などの摩擦学的量を測定する装置です。これは 18 世紀のオランダの科学者Musschenbroekによって発明されました[ 1 ] [ 2 ]
トライボテスターとは、摩耗、摩擦、潤滑といった摩擦学の研究対象となる現象の試験やシミュレーションを行うために使用される機械または装置の総称です。トライボテスターは、多くの場合、製品の長期的な性能を試験・分析するためにメーカーによって製造され、その機能が非常に特化しています。例えば、整形外科用インプラントメーカーは、加速摩耗試験のために、人間の股関節で発生する動きや力を正確に再現するトライボテスターを開発しています。
単純な摩擦計は、吊り下げられた質量と水平面上に置かれた質量が、糸と滑車を介して互いに接続された構造で表されます。システムが静止しているときの摩擦係数μは、吊り下げられた質量を、静止している質量が滑り始める瞬間まで増加させることによって求められます。そして、摩擦力の一般式を用いて、次の式を求めます。
ここで、 Nは垂直抗力であり、座っている質量 ( m T )の重量 (質量 × 重力) に等しく、 F は荷重であり、吊り下げられた質量 ( m H )の重量 (質量 × 重力) に等しい。
動摩擦係数を求めるには、質量系が一定速度で動くまで、吊り下げた質量を増減させる。
どちらの場合も、摩擦係数は2つの質量の比に単純化されます。
摩擦計を用いたほとんどの試験では、試験前後の試験片の質量または表面積を比較することで摩耗量を測定します。摩耗面の検査に使用される装置および方法には、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡、光干渉計、機械的表面粗さ計などがあります。
摩擦試験機は、シミュレートする特定の接触配置、または元の機器開発者によって呼ばれることが多い。いくつかの配置例は以下のとおりである。
跳ね返り式摩擦試験機は、表面に斜めに衝突するボールで構成されています。一般的な試験では、ボールはトラックに沿って斜めに滑走され、表面に衝突して跳ね返ります。ボールと表面の接触によって生じる摩擦力は、表面に水平方向の力、ボールに回転力をもたらします。摩擦力は、高速撮影でボールの回転速度を測定するか、水平面にかかる力を測定することによって求められます。ボールの衝突によって生じる瞬間的な力が大きいため、接触面の圧力は非常に高くなります。
跳ね返り式摩擦試験機は、ボールベアリングや歯車などに見られるような高圧下での潤滑剤のせん断特性を測定するために使用されてきました。
ピンオンディスク式摩擦試験機は、回転するディスクに押し付けられる固定ピンで構成されています。ピンの形状は、特定の接触をシミュレートするために任意に設定できますが、接触形状を単純化するために円筒形の先端がよく用いられます。摩擦係数は、摩擦力とピンにかかる荷重の比によって求められます。
ピンオンディスク試験は、内燃機関のバルブトレイン部品に施されたダイヤモンドライクカーボンコーティングなどの低摩擦コーティングの摩耗および摩擦試験を簡便に行う上で有用であることが証明されている。
