ドライスタート摩耗とは、ジョイントが静止した後の、最初の数サイクルで、安定した潤滑膜(グリース)や移着膜(PTFE内張り)が、動く表面の間に、再形成される機会を得る前に起こる、加速された摩耗です。それは、慢性的な潤滑不足と同じものではなく、スケジュールどおりにグリースアップされ、よく整備されたジョイントでも、静止から動作に移るたびに、膜が追いつくのに、少し時間が必要なため、ドライスタート摩耗が生じることがあります。
これは、このハブの他の潤滑のトピックとは、本当に異なる概念です。ジョイントに、どのくらいの頻度で、グリースを入れるか(こちらを参照)や、グリースを入れすぎること(こちらを参照)についてではありません。動作が再開する瞬間という、特定の狭い時間の窓と、その間にベアリング表面に何が起こるかについてです。
この概念の由来と、そのまま当てはまらないもの
「ドライスタート」摩耗についての、文書化された議論の大半は、ロッドエンドではなく、内燃機関のベアリングに関するものです。このテーマに関する工学文献(「Startup Wear in Automobile Engines」というタイトルのSAE技術論文と、時間依存の摩耗に関する関連の技術報告書)は、トライボロジーで広く受け入れられている原則を確立しています。2つの表面の間に、潤滑膜が完全に形成されていないと、それらは境界潤滑と呼ばれる状態になり、各表面の微細な高点が、流体膜や固体膜で分離される代わりに、直接接触します。その直接接触は、適切に潤滑された定常状態と比べて、より高い摩擦、凝着摩耗(表面の凹凸がくっついて、引き裂かれること)、そして加速された摩耗を生み出します。
この原則は一般的で、エンジンのベアリングだけでなく、あらゆる潤滑された摺動または揺動の接触に適用されるため、ロッドエンドに適用するのは妥当です。しかし、ここで何が確立されていて、何が確立されていないかを、明確にしておきましょう。基礎となる境界潤滑のメカニズムは、よく文書化された工学的な事実です。以下のハイムジョイントへの具体的な適用は、ロッドエンド固有の研究の引用ではなく、この記事自身の推論です。何度も繰り返される宣伝上の主張、つまり「エンジンの摩耗の75%は、冷間始動時に発生する」という主張は、独立して検証できる研究ではなく、商用のエンジン処理製品のブログに由来し、特にエンジンのベアリングについて述べたものです。その数字は、ロッドエンドに当てはめられる事実ではなく、検証されていない宣伝上の数字として扱ってください。
ジョイントの種類による、2つの異なるメカニズム
| ジョイントの種類 | 静止時に起こること | 動作が再開したときに起こること |
|---|---|---|
| 金属同士(グリースアップ可能) | 静的な荷重が、主要な接触領域から、グリースを絞り出し、ボールとレースは、常に圧力を受けており、膜を補充するためのグリースは、循環していない | 最初の動きは、グリース膜が、荷重領域に再分配される前に起こり、短時間の境界潤滑の接触が生じます。膜が再形成される前に、金属の凹凸が、互いに引っかかって、引き裂かれます |
| PTFE内張り(自己潤滑) | 新品、または洗浄したばかりの内張りは、まだ移着膜を形成していないか、すでに形成されていた膜が、汚染や溶剤への暴露で剥がされている | 移着膜が(再)形成される前に、ボールが、荷重の下で、むき出しのPTFE内張りの材料に直接接して作動し、膜が確立された後よりも、高いせん断を受ける |
どちらのメカニズムも、同じ根本的な考え方、つまり、荷重を支える表面が、短時間、通常の保護膜なしで作動することを、説明していますが、具体的に何が欠けているか(グリース膜か、PTFEの移着膜か)と、具体的な対策は、異なります。
ロッドエンドが、連続回転するベアリングよりも、これにさらされやすい理由
ロッドエンドは、通常、連続して回転するのではなく、限られた弧の範囲で揺動します。それが重要なのは、安定した潤滑膜の形成と維持が、一般に、表面間の持続的な相対運動に依存するためで、連続回転するベアリングは、一度膜を確立すれば、それを維持できますが、同じ数度の範囲で、前後に繰り返し動くジョイントは、静止、膜の部分的な喪失、再形成を、はるかに頻繁に繰り返します。この推論は、潤滑膜が一般にどう振る舞うかと、論理的に一致していますが、この記事のために調査した情報源では、ロッドエンド固有の研究によって、独立して確認されていません。ドライスタート摩耗が、揺動するジョイントでは、連続回転するジョイントよりも、総摩耗に占める割合が、大きい可能性がある、もっともらしい説明として扱い、確立された測定済みの事実としては、扱わないでください。
ドライスタート摩耗を、実際に減らすもの
- 新品や再構築した、PTFE内張りのジョイントは、全負荷をかける前に、慣らし運転する。取り付けた後、ジョイントが、全作動荷重を受ける前に、移着膜が確立される機会を得るように、低荷重の動きを、数回繰り返します。
- 長期保管の後は、使用に戻す前に、金属同士のジョイントに、再度、潤滑する。通常の間隔のスケジュールだけでなく、特に使用していない期間の後に行います。グリース膜が、接触領域から押し出される時間があったのが、まさにそのときだからです。
- 確立されたPTFEの移着膜を、溶剤で剥がさない。表面の汚れを落とすには問題ない、強力な洗浄剤は、移着膜そのものも洗い流してしまい、次のサイクルで、ジョイントを、事実上、ドライスタートの状態に、リセットすることがあります。(PTFE内張りに、安全に使えるものについては、潤滑の誤解:PTFE内張りのジョイントに、決してグリースを入れてはいけない理由をご覧ください。)
- ドライスタート摩耗を、潤滑スケジュールの失敗と、取り違えない。ジョイントが、時間どおりにグリースアップされていても、最も一般的な静止位置に集中した摩耗が見られる場合、それは、間隔自体が間違っている兆候ではなく、このメカニズムと一致しています。
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