臺灣博碩士論文加值系統

本研究係以和業界合作設計模擬射出機肘節機構運動方式的頸軸承磨耗試驗機進行實驗，藉由實驗的方式監測曲手軸銷與軸套之間的潤滑狀況，以期制定一個能合理分析頸軸承磨潤狀況，並可判斷油膜變化，甚至提供換油參考的模式。
實驗主要分成兩部份，第一部份應用田口式品質設計法L18直交表進行實驗，並以望小特性分析實驗過程中所擷取的摩擦係數，找出最佳磨潤狀態的設計條件。第二部份則是分別使用兩種不同的潤滑脂，以低速重荷載的條件進行長時間的磨耗試驗，將實驗所擷取的振動訊號以時頻法與碎形理論分析，並與摩擦係數與表面接觸電阻交叉比較這些訊號間變化的關聯性，以了解判斷換脂週期的最佳準則。
根據實驗結果顯示，經由田口望小特性分析頸軸承的摩擦係數在所得到的最佳化因子水準組合下是可以有效地降低的，並且從史崔拜克曲線的分析得知在L18實驗中的三種平均轉速下的潤滑機制主要為彈液動潤滑，但有些則是趨近於混合潤滑。另外從兩組耐久性試驗結果得知，使用有添加奈米鑽石添加劑的潤滑脂能有效降低摩擦及改善磨耗情形，經分析銅布司軸套實驗後的受壓面發現有氧化物生成使得表面接觸電阻有上升的趨勢，將振動訊號應用時頻法與碎形理論分析後可看出當摩擦係數上升時，從頻譜圖上可看出振動訊號有增強的情況，而從碎形維度與高度尺度參數的變化也可觀察出與摩擦係數有關聯，在油膜失效導致摩擦係數增加時，碎形維度參數會產生大幅度的變動，這可作為需要換油之訊號。

This study analyzes the tribological performance of the test results of the journal bearing wear tester designed for the simulation of the toggle pin motion in the plastics injection molding machine.
The tests were divided into two parts. The first part was to find the optimal operating condition combination among the selected test factors and levels by the Taguchi method. The second part was the durability test of two different kinds of grease.
Results showed the optimal operating combination of the selected factors from the tribological viewpoint is valid and can reduce the coefficient of friction to the minimum in the confirmation test.
Grease with or without the addition of nano-diamond particles were all tested in the durability tests. It showed that the nano-diamond particles can effectively extend the life of grease in the reciprocating heavy-load and low-speed journal bearing tests. The optimum grease change period can be successfully determined by the Hilbert-Huang Transform (HHT) and fractal analysis. The grease needs to be changed if the fractal dimensional parameter varies with large amplitude on the first IMF (Intrinsic Mode Function) of EMD (Emperical Mode Decomposition) after the HHT of the vibration signals.

摘要 i
ABSTRACT iii
誌謝 v
目錄 vi
表目錄 x
圖目錄 xi
符號說明 xviii
一、緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機與目的 2
1.3研究方法 3
1.4文獻回顧 3
1.4.1磨潤學概述 3
1.4.2潤滑劑之功用 5
1.4.3表面接觸電阻相關探討 9
1.4.4希爾伯特-黃轉換相關探討 10
1.4.5碎形理論相關探討 11
1.5論文架構 11
二、基本理論 13
2.1摩擦係數 13
2.2表面接觸電阻法(ECR)原理 15
2.3其他油膜厚度量測方法 16
2.4潤滑脂基本知識 20
2.4.1何謂潤滑脂 20
2.4.2基礎油 21
2.4.3增稠劑 21
2.4.4添加劑 22
2.4.5潤滑脂之選擇 23
2.4.6潤滑脂與潤滑油之比較 24
2.5田口式品質設計方法 26
2.5.1田口方法簡介 26
2.5.2因子與水準 26
2.5.3直交表 27
2.5.4品質特性 28
2.6史崔拜克曲線(Stribeck Curve)原理 28
2.7訊號分析 30
2.7.1時頻法 30
2.7.2希爾伯特-黃轉換 30
2.8碎形理論 31
2.8.1碎形理論簡介 31
2.8.2自我相似性與自我仿射性 32
2.9奈米鑽石 33
三、實驗步驟與設備 35
3.1實驗步驟 35
3.1.1田口實驗 35
3.1.2耐久性實驗 41
3.2實驗設備 41
3.2.1曲手軸磨耗試驗機 41
3.2.2微電阻計 43
3.2.3振動加速規 45
3.2.4油壓系統 46
3.2.5訊號擷取系統 47
3.3實驗材料 49
3.3.1實驗用主軸 49
3.3.2實驗用軸套 49
3.3.3實驗用潤滑油脂 51
3.4曲手軸磨耗試驗機操作步驟 53
四、結果與討論 55
4.1以望小特性分析摩擦係數 55
4.2摩擦係數望小特性最佳化組合確認實驗 58
4.3往復式頸軸承之史崔拜克曲線(Stribeck Curve)分析 59
4.4頸軸承耐久性試驗 61
4.4.1在長時間低速重荷載下之平均摩擦係數與接觸電阻變化 61
4.4.2銅布司軸套受壓面成份觀察與分析 68
4.4.3振動訊號之時頻分析 71
4.4.4振動訊號之碎形分析 72
五、結論與未來方向 74
5.1結論 74
5.2未來方向 75
參考文獻 76
附錄A 81

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