スティクションの原因は何ですか?それらを減らす方法。

バイオリンを演奏している場合を除き、スティクションまたはスティックスリップは、2 つの表面間の静摩擦と動摩擦の差によって引き起こされる望ましくない状態です。リニア ガイドでスティクションが発生すると、チャタリング (「ぎくしゃくした」動き)、動きの固着、トルク要件の変動、またはオーバーシュートの形での精度の低下が発生する可能性があります。

スティクションの原因は何ですか?

2 つの表面間の静摩擦係数 (μs) は、ほとんどの場合、動 (動) 摩擦係数 (μk) よりも高く、この摩擦の変動がスティックスリップの根本的な原因となります。

すべての表面にはある程度の粗さがあります。高度に仕上げられ研磨された表面であっても、完全に滑らかではありません。表面には山 (「凹凸」と呼ばれる) や谷があり、表面の有効接触面積が減少します。言い換えれば、ある場所では 2 つの表面の頂点のみが接触していますが、別の場所では、一方の表面の頂点がもう一方の表面の谷に収まります。場所によっては、表面間に接触がない場合もあります。

個々の接触面積は非常に小さいため、表面間の圧力は非常に高く (圧力 = 力 ÷ 面積)、冷間圧接として知られるプロセスによってこれらの点で接着が発生します。

表面が動く前に、この接着の原因となっている結合を破壊する必要があります。同様に、表面がかみ合う (一方の表面の頂点が他方の表面の谷に沈む) 場合、摩耗または塑性変形が発生して、これらのかみ合っている領域が破壊され、表面が移動できるようになります。

原動力が表面間の結合を破壊し、静摩擦を克服するのに十分な大きさになると、動きが始まります。しかし、動いている間でも、表面はまだ完全に滑らかではないため、多少の摩耗は発生します。表面粗さが残っていることによる動きに対する抵抗は、動的摩擦または動摩擦と呼ばれます。

スティクションを軽減する方法

潤滑を使用するリニア ベアリング (事実上すべての再循環ベアリングと一部のすべりベアリング) の場合、ベアリング表面間の動きによって潤滑油が表面間の微細な空間に引き込まれます。表面の相対速度が増加すると、潤滑膜が厚くなり、表面間の接触が減少するため、表面間の摩擦が減少します。

しかし、リニアベアリングは有限の距離を移動し、その後反対方向に戻ります（ラジアルベアリングとは対照的に、同じ方向に無限に回転することができます）。そのため、摩擦が発生する混合潤滑として知られる状態でかなりの時間を費やします。表面の特性と潤滑剤の特性の両方によって決まります。したがって、適切な潤滑は、再循環ベアリング (および一部のすべりベアリング) におけるスティクションの影響を制御または軽減する最良の方法です。

スティックスリップまたはスティクションは、多くの場合、再循環ベアリングよりも滑りベアリングの方が問題になります。これは、すべり軸受では静摩擦係数と動摩擦係数の差が大きいためです。また、すべり軸受の摩擦係数は、適用される荷重、摩耗、環境要因によって異なります。

丸いシャフトに乗る滑り軸受の場合、スティックスリップの影響に対抗する 1 つの方法は、実用的な最高の表面仕上げ (表面粗さが最も低い) のシャフトを選択することです。また、2:1 比率 (2:1 ルールまたはバインディング比率とも呼ばれます) に従うことは、モーメント アームの距離がベアリングの長さの 2 倍を超えてはいけないことを規定するものであり、多くの場合、スティックスリップを防止するために必要です。すべり軸受の用途。

スティックスリップを最小限に抑え、さらには防止するためのもう 1 つのオプションは、エア ベアリング ガイドを使用することです。エアベアリングの場合、摩擦は単に運動による空気せん断の関数です。したがって、エアベアリングアセンブリの静摩擦と動摩擦の差は本質的にゼロとなり、スティックスリップの問題は事実上解消されます。