JP2019100434A - Bearing device and rotary machine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、軸受装置及び該軸受装置を備える回転機械に関する。 The present disclosure relates to a bearing device and a rotary machine including the bearing device.
コンプレッサや蒸気タービン等の回転機械においては、回転軸系の安定支持が課題の一つとなっている。この課題を解決するためには、回転軸を支持する軸受部の支持特性(減衰、剛性等)を向上させることが効果的であり、この観点からの検討がなされている。
特許文献1には、インナリングとアウタリングとの間に形成された油膜形成隙間に油が供給され、回転軸が振動し上記隙間が変位するとき、粘性をもった非圧縮性の油が該隙間を流動することで、回転軸の振動を減衰する効果を発揮させるスクイズフィルムダンパが開示されている。
In rotary machines such as compressors and steam turbines, stable support of the rotary shaft system is one of the problems. In order to solve this problem, it is effective to improve the support characteristics (attenuation, rigidity, etc.) of the bearing portion that supports the rotating shaft, and studies from this point of view have been made.
In Patent Document 1, oil is supplied to an oil film forming gap formed between an inner ring and an outer ring, and when the rotation shaft is vibrated and the gap is displaced, viscous incompressible oil is generated. There is disclosed a squeeze film damper which exerts an effect of damping vibration of a rotating shaft by flowing a gap.
スクイズフィルムダンパにおいて、インナリングとアウタリングとは油膜形成隙間を介して相対移動が起こるため、応力集中が起こりやすく、繰返し応力による疲労が問題となる場合が考えられる。従って、疲労が発生しやすい箇所で発生する応力を検出して疲労などによる損傷の発生を未然に防止する必要がある。 In the squeeze film damper, since the inner ring and the outer ring move relative to each other through the oil film forming gap, stress concentration is likely to occur, and it is conceivable that fatigue due to repeated stress may become a problem. Therefore, it is necessary to detect the stress generated at the place where fatigue is likely to occur and to prevent the occurrence of damage due to fatigue and the like in advance.
一実施形態は、スクイズフィルムダンパに加わる応力を検出し、疲労などによる損傷を未然に防止することを目的とする。 An embodiment aims at detecting stress applied to a squeeze film damper and preventing damage due to fatigue and the like in advance.
(1)一実施形態に係る軸受装置は、
回転軸を回転自在に支持するための軸受部と、
前記軸受部の外周側に設けられ、少なくとも一つの油膜形成隙間を挟んで互いに対向するインナリング及びアウタリング含むスクイズフィルムダンパと、
前記インナリングと前記アウタリングとの間に介装される弾性部材を含み、前記回転軸の周方向に離散的に設けられた複数の弾性部と、
前記弾性部材に設けられた歪ゲージと、
を備える。
(1) The bearing device according to one embodiment
A bearing for rotatably supporting the rotating shaft;
A squeeze film damper including an inner ring and an outer ring provided on an outer peripheral side of the bearing portion and facing each other across at least one oil film formation gap;
A plurality of elastic portions discretely provided in the circumferential direction of the rotation shaft, including an elastic member interposed between the inner ring and the outer ring;
A strain gauge provided on the elastic member;
Equipped with
上記(1)の構成において、インナリングとアウタリングとの間に上記弾性部があるために、インナリングとアウタリング間の相対変位を大きくでき、これによって、油の流動による減衰効果を高めることができる。
また、弾性部を構成する弾性部材の変形を上記歪ゲージで検出することで、回転軸から軸受部に加わる荷重を把握できる。これらの検出値から回転軸系又は軸受部の異常発生有無を早期に把握でき、また、検出値を分析することで異常発生原因も推定できる。
In the configuration of the above (1), since the elastic portion is provided between the inner ring and the outer ring, the relative displacement between the inner ring and the outer ring can be increased, thereby enhancing the damping effect of the oil flow. Can.
Further, by detecting the deformation of the elastic member constituting the elastic portion with the strain gauge, it is possible to grasp the load applied to the bearing portion from the rotation shaft. From these detected values, it is possible to grasp early whether or not an abnormality occurs in the rotating shaft system or the bearing portion, and by analyzing the detected values, it is possible to estimate the cause of the abnormality.
また、上記弾性部を備えることで、スクイズフィルムダンパの剛性は上記弾性部の剛性によって決定できる。従って、スクイズフィルムダンパの剛性と減衰性能とを夫々独立して選定できるため、減衰効果を高めるために夫々で最適な設定が可能になる。 Further, by providing the elastic portion, the rigidity of the squeeze film damper can be determined by the rigidity of the elastic portion. Therefore, since the stiffness and damping performance of the squeeze film damper can be selected independently of each other, optimal settings can be made for enhancing the damping effect.
(2)一実施形態では、前記(1)の構成において、
前記弾性部は前記回転軸の軸方向に延在するように配置されている。
上記(2)の構成によれば、該弾性部により回転軸の軸方向(以下単に「軸方向」とも言う。)で均等な弾性力で回転軸を支持できる。
(2) In one embodiment, in the configuration of (1),
The elastic portion is disposed to extend in the axial direction of the rotation axis.
According to the configuration of (2), the elastic portion can support the rotation shaft with an equal elastic force in the axial direction of the rotation shaft (hereinafter, also simply referred to as the “axial direction”).
(3)一実施形態では、前記(1)又は(2)の構成において、
前記歪ゲージは、前記弾性部材のうち前記回転軸から付加される荷重によって変形する部位に取り付けられる。
上記(3)の構成によれば、歪ゲージを弾性部材のうち回転軸から付加される荷重によって変形する部位に取り付けるため、該部位の変形を歪ゲージで検出することで、軸受部に加わる荷重を検出できる。好ましくは、変形が大きい部位に歪ゲージを取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。
(3) In one embodiment, in the configuration of (1) or (2),
The strain gauge is attached to a portion of the elastic member which is deformed by a load applied from the rotation shaft.
According to the configuration of (3), since the strain gauge is attached to a portion of the elastic member which is deformed by the load applied from the rotation shaft, the load applied to the bearing portion by detecting the deformation of the portion by the strain gauge Can be detected. Preferably, by attaching a strain gauge to a portion where deformation is large, it is possible to obtain a detection signal having a high SN ratio and less noise.
(4)一実施形態では、前記(1)又は(2)の構成において、
前記歪ゲージは、前記弾性部材のうち前記回転軸の軸方向端面に取り付けられる。
上記(4)の構成によれば、歪ゲージを取付けが容易な回転軸の軸方向端面に取り付けることで、歪ゲージの取付けが容易になる。
(4) In one embodiment, in the configuration of (1) or (2),
The strain gauge is attached to an axial end face of the rotation shaft in the elastic member.
According to the configuration of the above (4), the strain gauge can be easily attached by attaching the strain gauge to the axial end face of the rotary shaft that can be easily attached.
(5)一実施形態では、前記(1)〜(4)の何れかの構成において、
前記歪ゲージは、前記弾性部材のうち前記回転軸の軸方向で異なる位置に夫々取り付けられる。
上記(5)の構成によれば、歪ゲージを弾性部材のうち回転軸の軸方向で異なる位置に取り付け、夫々の検出値を比較することで、回転軸の軸方向傾きを把握でき、これによって、回転軸のレベル調整が可能になる。好ましくは、回転軸の軸方向両端面又はその近傍に夫々取り付け、夫々の検出値を比較することで、検出精度を高めることができる。
(5) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (4),
The strain gauges are respectively attached to different positions of the elastic member in the axial direction of the rotation shaft.
According to the configuration of the above (5), the strain gauge can be attached at different positions in the axial direction of the rotary shaft among the elastic members, and the inclination in the axial direction of the rotary shaft can be grasped by comparing the respective detection values. The level adjustment of the rotation axis becomes possible. Preferably, the detection accuracy can be enhanced by respectively attaching the sensor to or in the vicinity of both axial end surfaces of the rotation shaft and comparing respective detection values.
(6)一実施形態では、前記(1)〜(5)の何れかの構成において、
前記歪ゲージは、前記回転軸に対して点対称の位置にある前記弾性部の各々に取り付けられる。
上記(6)の構成によれば、得られる検出値を比較することで、回転軸から加わる荷重の偏りを検出でき、これの検出値を軸受部やスクイズフィルムダンパの異常判定に活用できる。
(6) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (5),
The strain gauges are attached to each of the elastic portions at point-symmetrical positions with respect to the rotation axis.
According to the configuration of the above (6), by comparing the obtained detection values, it is possible to detect the bias of the load applied from the rotating shaft, and the detection values of this can be utilized for abnormality determination of the bearing portion and the squeeze film damper.
(7)一実施形態では、前記(1)〜(6)の何れかの構成において、
前記歪ゲージは、前記周方向で互いに隣接する前記弾性部の各々に取り付けられる。
上記(7)の構成によれば、歪ゲージを周方向で互いに隣接する弾性部の各々に取り付けることで、回転軸から加わる荷重の偏りを検出でき、これの検出値を軸受部やスクイズフィルムダンパの異常判定に活用できる。
(7) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (6),
The strain gauges are attached to each of the elastic portions adjacent to each other in the circumferential direction.
According to the configuration of the above (7), by attaching the strain gauge to each of the elastic portions adjacent to each other in the circumferential direction, it is possible to detect the deviation of the load applied from the rotating shaft, and detect the detected value of the bearing or squeeze film damper Can be used to determine the abnormality of the
(8)一実施形態では、前記(1)〜(7)の何れかの構成において、
前記弾性部材は、断面が四角形の弾性棒状体で構成され、
前記歪ゲージは、前記弾性棒状体において前記インナリング及び前記アウタリングに接しない面に位置する。
上記(8)の構成によれば、歪ゲージを弾性棒状体にうち変形が大きい上記部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、上記部位はインナリングやアウタリングに接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
(8) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (7),
The elastic member is formed of an elastic rod-like body having a square cross section,
The strain gauge is located on a surface of the elastic rod-like body which is not in contact with the inner ring and the outer ring.
According to the configuration of the above (8), by attaching the strain gauge to the elastic rod-like body and to the portion where the deformation is large, it is possible to obtain a detection signal having a high SN ratio and less noise. Moreover, since the said site | part is not in contact with inner ringing or outer ringing, it can suppress that the disturbance by a hit etc. enters into a detected value.
(9)一実施形態では、前記(1)〜(7)の何れかの構成において、
前記弾性部材は、断面が円形又は楕円形の弾性棒状体で構成され、
前記歪ゲージは、前記インナリング及び前記アウタリングに接しない位置で前記弾性棒状体の外周面に取り付けられる。
上記(9)の構成によれば、歪ゲージを弾性棒状体にうち変形が大きい部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、上記部位はインナリングやアウタリングに接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
(9) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (7),
The elastic member is constituted by an elastic rod-like body having a circular or elliptical cross section,
The strain gauge is attached to the outer peripheral surface of the elastic rod at a position not in contact with the inner ring and the outer ring.
According to the configuration of the above (9), by attaching the strain gauge to the elastic rod-like body and to a portion where the deformation is large, it is possible to obtain a detection signal having a high SN ratio and less noise. Moreover, since the said site | part is not in contact with inner ringing or outer ringing, it can suppress that the disturbance by a hit etc. enters into a detected value.
(10)一実施形態では、前記(1)〜(7)の何れかの構成において、
前記弾性部材は、断面が円錐台の形状を有する弾性体を中央が小径となるように2枚重ねにした弾性体で構成され、
前記歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間に位置する前記弾性体の外周面に取り付けられる。
上記(10)の構成によれば、歪ゲージをインナリング又はアウタリングに接しない変形が大きい部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間に位置する前記弾性体の外面に取り付けられ、インナリングやアウタリングに接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
(10) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (7),
The elastic member is formed of an elastic body in which an elastic body having a shape of a truncated cone in cross section is laminated in two sheets so that the center has a small diameter,
The strain gauge is attached to the outer peripheral surface of the elastic body located between the inner ring and the outer ring.
According to the configuration of the above (10), by attaching the strain gauge to a portion which is not in contact with the inner ring or the outer ring, it is possible to obtain a detection signal having a high SN ratio and less noise. Further, since the strain gauge is attached to the outer surface of the elastic body located between the inner ring and the outer ring and is not in contact with the inner ring or the outer ring, a disturbance due to a jam or the like may be introduced into the detected value. It can be suppressed.
(11)一実施形態では、前記(1)〜(7)の何れかの構成において、
前記弾性部材は、コイルバネで構成され、
前記歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間に位置する前記コイルバネに取り付けられる。
上記(11)の構成によれば、歪ゲージを変形が大きい部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、歪ゲージは、インナリングと前記アウタリングとの間に位置し、インナリングやアウタリングに接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
(11) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (7),
The elastic member is constituted by a coil spring,
The strain gauge is attached to the coil spring located between the inner ring and the outer ring.
According to the configuration of the above (11), by attaching the strain gauge to a portion where deformation is large, it is possible to obtain a detection signal having a high SN ratio and less noise. In addition, since the strain gauge is located between the inner ring and the outer ring and is not in contact with the inner ring or the outer ring, the detection value can be prevented from being disturbed by a disturbance or the like.
(12)一実施形態では、前記(1)〜(7)の何れかの構成において、
前記弾性部材は、断面がS字形状を有する弾性体で構成され、
前記歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間に位置する前記弾性体の外側面に取り付けられる。
上記(12)の構成によれば、歪ゲージを変形が大きい部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。歪ゲージは、インナリングと前記アウタリングとの間に位置し、インナリングやアウタリングに接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
(12) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (7),
The elastic member is made of an elastic body having an S-shaped cross section,
The strain gauge is attached to an outer surface of the elastic body located between the inner ring and the outer ring.
According to the configuration of the above (12), by attaching the strain gauge to a portion where deformation is large, it is possible to obtain a detection signal having a high SN ratio and less noise. The strain gauge is located between the inner ring and the outer ring and is not in contact with the inner ring or the outer ring, so that it is possible to suppress the disturbance due to the detection value and the like from entering.
(13)一実施形態では、前記(1)〜(7)の何れかの構成において、
前記弾性部材は、断面がジグザグ形状を有する弾性体で構成され、
前記歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間で屈曲部の曲率中心に対し外側面に取り付けられる。
上記(13)の構成によれば、歪ゲージを変形が大きい部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。
(13) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (7),
The elastic member is made of an elastic body having a zigzag shape in cross section,
The strain gauge is attached to an outer surface with respect to a center of curvature of a bending portion between the inner ring and the outer ring.
According to the configuration of the above (13), by attaching the strain gauge to a portion where deformation is large, it is possible to obtain a detection signal having a high SN ratio and less noise.
(14)一実施形態に係る回転機械は、
前記回転軸と、
前記(1)〜(13)の何れかの構成を有する軸受装置と、
を備える。
上記(14)の構成によれば、インナリングとアウタリングとの間に弾性部があるために、減衰効果を高めることができる。また、該弾性部を構成する弾性部材の変形を歪ゲージで検出することで、回転軸から軸受部に加わる荷重を把握でき、この検出値から回転軸系又は軸受部の異常発生有無を早期に把握できると共に、検出値を分析することで異常発生原因も推定できる。
(14) The rotary machine according to one embodiment
The rotation axis,
A bearing device having the configuration of any one of the above (1) to (13);
Equipped with
According to the configuration of the above (14), since the elastic portion is present between the inner ring and the outer ring, the damping effect can be enhanced. Further, by detecting the deformation of the elastic member constituting the elastic portion with a strain gauge, it is possible to grasp the load applied to the bearing portion from the rotary shaft, and from this detection value, the occurrence of abnormality in the rotary shaft system or the bearing portion can be made early. While being able to grasp, it is also possible to estimate the cause of abnormality by analyzing the detection value.
幾つかの実施形態によれば、回転軸から伝わる荷重による変形を歪ゲージで検出することで、軸受部に加わる荷重を把握できる。この検出値から回転軸系又は軸受部の異常発生有無を早期に把握でき、また、検出値を分析することで異常発生原因も推定できる。 According to some embodiments, the load applied to the bearing portion can be grasped by detecting the deformation due to the load transmitted from the rotation shaft with the strain gauge. From this detection value, it is possible to grasp early whether or not an abnormality occurs in the rotary shaft system or the bearing portion, and by analyzing the detection value, it is possible to estimate the cause of the abnormality occurrence.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, but are merely illustrative. Absent.
For example, a representation representing a relative or absolute arrangement such as “in a direction”, “along a direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” is strictly Not only does it represent such an arrangement, but also represents a state of relative displacement with an angle or distance that allows the same function to be obtained.
Further, for example, the expression expressing a shape such as a quadrilateral shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a rectangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion The shape including a chamfer etc. shall also be expressed.
On the other hand, the expressions "comprising", "having", "having", "including" or "having" one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.
図1及び図2は一実施形態に係る軸受装置10を示す。図1において、軸受装置10は、回転軸12の外周側に軸受部14を備え、軸受部14の外周側にスクイズフィルムダンパ16を備える。軸受部14は回転軸12を回転自在に支持する。スクイズフィルムダンパ16は、少なくとも一つの油膜形成隙間Sを挟んで互いに対向するインナリング18及びアウタリング20を有する。インナリング18とアウタリング20との間に複数の弾性部22(22A、22B、22C、22D)が周方向に離散的に設けられ、弾性部22は弾性部材26を有し、図3〜図5に示すように、弾性部材26に歪ゲージ28が取り付けられる。
なお、図1中の矢印b方向は回転軸12の径方向(以下単に「径方向」とも言う。)を示し、図2中の矢印a方向は回転軸12の軸方向を示す。
1 and 2 show a
Note that the arrow b direction in FIG. 1 indicates the radial direction of the rotary shaft 12 (hereinafter, also simply referred to as “radial direction”), and the arrow a direction in FIG.
上記構成において、油膜形成隙間Sに油供給部(不図示)から油を供給し、油膜形成隙間Sに粘性をもった非圧縮性の油を流動させることで、回転軸12から加わる荷重を減衰させる減衰効果を得ることができる。この減衰効果によって回転軸系の振動などを抑制し、回転軸系の安定支持が可能になる。また、油の流動量を調節することで、油膜形成隙間Sの油膜圧力を調節し、これによって、減衰性能を調節できる。
In the above configuration, oil is supplied from the oil supply portion (not shown) to the oil film forming gap S, and the incompressible oil having viscosity is made to flow in the oil film forming gap S, thereby damping the load applied from the rotating
インナリング18とアウタリング20とは弾性部22を介して相対変位する。この相対変位に伴って弾性部材26が変形する。インナリング18とアウタリング20との間に弾性部22があるために、インナリング18とアウタリング20間の相対変位を大きくでき、これによって、油の流動による減衰効果を高めることができる。そして、弾性部材26の変形を歪ゲージ28で検出することで、軸受部14に加わる荷重を把握できる。これらの検出値から回転軸系又は軸受部14の異常発生有無を早期に把握できる。また、検出値を分析することで異常発生原因も推定できる。
一実施形態では、歪ゲージ28で検出した検出値は有線(不図示)又は無線によって外部に取り出す。
The
In one embodiment, the detection value detected by the
また、弾性部22を備えることで、スクイズフィルムダンパ16の剛性は弾性部22の剛性によって決定できる。従って、スクイズフィルムダンパ16の剛性と減衰性能とを夫々独立して設定できるため、減衰効果を高めるために夫々で最適な設定が可能になる。
Further, by providing the
油膜形成によって発揮される減衰効果を表す減衰係数Cψは次の(1)式から求められる。
ε=e/c=1−δ0/c
ここで、e:回転軸の偏心量、δ0:回転軸の軸受からの浮上量である。
(1)式から、油膜形成隙間の面積が大きいほど減衰係数Cψが大きくなり、かつ減衰係数Cψは径方向隙間の大きさcの3乗に比例することがわかる。従って、回転軸12から軸受装置10に付加される圧力が大きくなり、油膜形成隙間Sが狭くなると、油膜圧が増加し、減衰係数Cψが増加して減衰効果が増す。
The damping coefficient Cψ representing the damping effect exerted by the oil film formation can be obtained from the following equation (1).
ε = e / c = 1−δ 0 / c
Here, e: eccentricity of the rotary shaft, δ 0 : fly height from the bearing of the rotary shaft.
From equation (1), it can be seen that the damping coefficient Cψ increases as the area of the oil film formation gap increases, and the damping coefficient Cψ is proportional to the cube of the size c of the radial gap. Therefore, when the pressure applied from the
一実施形態では、図2に示すように、スクイズフィルムダンパ16の軸方向両端面にサイドプレート21が設けられる。サイドプレート21は、アウタリング20の軸方向両端面との間で油膜形成隙間Sに連通する油排出路Pdを形成する。油排出路Pdから油を排出することで、油膜形成隙間Sで油の流動状態を保ち、これによって、回転軸12から加わる荷重を減衰させることができる。この減衰効果によって回転軸系の振動などを抑制し、回転軸系の安定支持が可能になる。また、油排出路Pdからの油排出量を調節することで、油膜形成隙間Sの油膜圧力を調節し、これによって、減衰性能を調節できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 2,
一実施形態では、弾性部22は回転軸12の軸方向に延在するように配置されている。この弾性部22の配置によって回転軸12の軸方向で均等な弾性力を発揮でき、回転軸12を回転軸12の軸方向で均等な弾性力で支持できる。
一実施形態では、弾性部22は、スクイズフィルムダンパ16のほぼ軸方向両端面に達するまで延在する。
In one embodiment, the
In one embodiment, the
一実施形態では、図1に示すように、軸受装置10の径方向断面において、油膜形成隙間Sは回転軸12の中心軸Oを中心とした円弧形状を有する。
In one embodiment, as shown in FIG. 1, the oil film forming gap S has an arc shape centered on the central axis O of the
一実施形態では、図1に示すように、軸受部14はティルティングパッド24を含む。ティルティングパッド24はピボット25を介してインナリング18の内側面に接続されている。ティルティングパッド24はピボット25を基点として任意の方向へ傾動可能になっている。ティルティングパッド24には内側面に開口する潤滑油流路(不図示)が形成され、回転軸12とティルティングパッド24との間に潤滑油が供給される。
In one embodiment, as shown in FIG. 1, the bearing
一実施形態では、軸受部14は、ティルティングパッド24の代わりに、転がり軸受を備える。この実施形態によれば、転がり軸受を含む軸受部の外周側に上記構成のスクイズフィルムダンパ16を備え、これらの組合せで回転軸12を支持できる。これによって、転がり軸受を含む軸受部による低摩擦支持とスクイズフィルムダンパ16の減衰効果との相乗効果によって、高速回転時においても支持側の剛性を確保しつつ回転軸系で発生する振動等の減衰効果を高めることができ、回転軸12を安定支持できる。
In one embodiment, the bearing
図3及び図4は、幾つかの実施形態に係る弾性部22(22a、22b、22c、22d)を示している。
図3に示す弾性部22(22a、22b)では、歪ゲージ28は、弾性部材26(26a)のうち回転軸12から付加される荷重によって変形する部位に取り付けられる。
この実施形態によれば、歪ゲージ28が取り付けられた弾性部材26の変形を歪ゲージ28で検出することで、軸受部14に加わる荷重を検出できる。好ましくは、歪ゲージ28を変形が特に大きい部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。
Figures 3 and 4 illustrate elastics 22 (22a, 22b, 22c, 22d) according to some embodiments.
In the elastic portion 22 (22a, 22b) shown in FIG. 3, the
According to this embodiment, the load applied to the bearing
一実施形態では、図4に示す弾性部22(22c、22d)では、夫々歪ゲージ28は弾性部材26(26a)のうち回転軸12の軸方向端面に取り付けられる。
この実施形態によれば、歪ゲージ28を取付けが容易な弾性部材26(26a)の軸方向端面に取り付けることで、歪ゲージ28の取付けが容易になる。
In one embodiment, in the elastic portion 22 (22c, 22d) shown in FIG. 4, the strain gauges 28 are attached to the axial end face of the
According to this embodiment, the
図3及び図4に示す実施形態に係る弾性部22では、弾性部材26(26a)が油膜形成隙間S及び空間S0によって区画されたS字形断面を有し、弾性部材26(26a)の両端がインナリング18及びアウタリング20に一体につながっている。
図3(A)に示す実施形態に係る弾性部22(22a)では、歪ゲージ28は、曲り部27aにおいて曲率中心Dに対して曲り部27aの外側面(回転軸12から加わる荷重Lによって変形が大きい部位)に取り付けられている。
図3(B)に示す実施形態に係る弾性部22(22b)では、歪ゲージ28は、インナリング側油膜形成隙間Sの先端部を形成する壁面であって、回転軸12から加わる径方向の荷重Lによって変形が大きい曲り部27bに取り付けられている。
The
In the elastic portion 22 (22a) according to the embodiment shown in FIG. 3A, the
In the elastic portion 22 (22b) according to the embodiment shown in FIG. 3 (B), the
一実施形態では、図2に示すように、歪ゲージ28は、弾性部材26のうち回転軸12の軸方向で異なる2か所以上の位置に夫々取り付けられる。
この実施形態によれば、歪ゲージ28を弾性部材26の軸方向で2か所以上の異なる位置に取り付け、夫々の検出値を比較することで、回転軸12の軸方向傾きを把握でき、これによって、回転軸12のレベル調整が可能になる。
好ましくは、弾性部材26の回転軸12の軸方向両端面又はその近傍の2か所に夫々取り付ける。これによって、回転軸12の軸方向傾きの検出精度を高めることができる。
In one embodiment, as shown in FIG. 2, the strain gauges 28 are respectively attached to two or more different positions of the
According to this embodiment, the
Preferably, the
一実施形態では、図1に示すように、歪ゲージ28は、回転軸12に対して互いに点対称の位置にある弾性部22の各々に取り付けられる。例えば、互いに点対称の位置にある弾性部22(22A)と弾性部22(22C)、又は互いに点対称の位置にある弾性部22(22B)と弾性部22(22D)とに取り付けられる。
この実施形態によれば、各々の弾性部22で得られる検出値を比較することで、回転軸12から加わる荷重の偏りを検出でき、これらの検出値を軸受部14やスクイズフィルムダンパ16の異常判定に活用できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 1, strain gauges 28 are attached to each of the
According to this embodiment, it is possible to detect the bias of the load applied from the rotating
一実施形態では、図1に示すように、歪ゲージ28は、回転軸12の周方向で互いに隣接する弾性部22の各々に取り付けられる。例えば、互いに隣接する弾性部22(22A)と弾性部22(22B)、又は互いに隣接する弾性部22(22C)と弾性部22(22D)とに取り付けられる。
この実施形態によれば、回転軸12から加わる荷重の偏りを検出でき、これの検出値を軸受部14やスクイズフィルムダンパ16の異常判定に活用できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 1, the strain gauges 28 are attached to each of the
According to this embodiment, it is possible to detect the deviation of the load applied from the rotating
一実施形態では、図5に示すように、弾性部22は、油膜形成隙間Sに連通して周方向に離散的に形成された空間S0に弾性部材26が収容されて構成される。空間S0は軸方向に沿って延在し、空間S0の径方向寸法は油膜形成隙間Sの径方向寸法より大きい。一実施形態では、空間S0は四角形断面を有する。
図5は、弾性部22の幾つかの実施形態を示す。
In one embodiment, as shown in FIG. 5, the
FIG. 5 shows some embodiments of the
一実施形態では、図5(A)に示す弾性部22(22e)は、弾性部材26(26e)が四角形断面の弾性棒状体で構成され、歪ゲージ28は該弾性棒状体において,インナリング18及びアウタリング20に接しない部位の外周面に取り付けられる。
この実施形態によれば、歪ゲージ28を変形が大きい上記部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、歪ゲージ28はインナリング18やアウタリング20に接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
In one embodiment, in the elastic portion 22 (22e) shown in FIG. 5A, the elastic member 26 (26e) is formed of an elastic rod-like member having a square cross section, and the
According to this embodiment, by attaching the
一実施形態では、歪ゲージ28は特に変形が大きい上記外周面の中央位置に取り付けられる。これによって、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。 In one embodiment, the strain gauges 28 are attached to the central position of the outer peripheral surface, which is particularly large in deformation. This makes it possible to obtain a detection signal having a high SN ratio and less noise.
一実施形態では、弾性部材26(26e)として長尺の1個の弾性棒状体が空間S0に収容され空間S0の軸方向へ延在する。 In one embodiment, one of the elastic rod-like body long extends in the axial direction of the space S 0 are accommodated in the space S 0 as the elastic member 26 (26e).
一実施形態では、図5(B)に示す弾性部22(22f)は、弾性部材26(26f)が円形又は楕円形の断面をもつ弾性棒状体で構成され、歪ゲージ28は、インナリング18及びアウタリング20に接しない位置で該弾性棒状体の外周面に取り付けられる。
この実施形態によれば、歪ゲージ28を変形が大きい部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、歪ゲージ28はインナリング18やアウタリング20に接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
In one embodiment, the elastic portion 22 (22f) shown in FIG. 5 (B) is formed of an elastic rod having an elastic member 26 (26f) having a circular or elliptical cross section, and the
According to this embodiment, by attaching the
一実施形態では、弾性部材26(26f)として長尺の1個の弾性棒状体が空間S0に収容され空間S0の軸方向へ延在する。 In one embodiment, one of the elastic rod-like body long extends in the axial direction of the space S 0 are accommodated in the space S 0 as the elastic member 26 (26f).
一実施形態では、図5(C)に示す弾性部22(22g)は、弾性部材26(26g)が円錐台形状(いわゆる皿バネ形状)の断面をもつ弾性体を中央が小径となるように2枚重ねにした弾性体で構成され、歪ゲージ28は、インナリング18とアウタリング20との間に位置する該弾性体の外周面に取り付けられる。
この実施形態によれば、歪ゲージ28を変形が大きい上記部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、歪ゲージ28は、インナリング18とアウタリング20との間に位置する上記弾性体の外周面に取り付けられ、インナリング18やアウタリング20に接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
一実施形態では、弾性部材26(26g)は中実又は中空で構成される。
In one embodiment, the elastic portion 22 (22g) shown in FIG. 5 (C) has an elastic member 26 (26g) having a cross section of a truncated cone shape (so-called disc spring shape) such that the center has a small diameter. The strain gauges 28 are attached to the outer peripheral surface of the elastic body located between the
According to this embodiment, by attaching the
In one embodiment, the elastic member 26 (26g) is configured to be solid or hollow.
一実施形態では、1個の棒状の弾性部材26(26g)が軸方向に沿って延在する。別な実施形態では、複数の弾性部材26(26g)が軸方向に離散的に配置される。 In one embodiment, one rod-like elastic member 26 (26g) extends along the axial direction. In another embodiment, a plurality of elastic members 26 (26g) are discretely arranged in the axial direction.
一実施形態では、1個の部材で構成される弾性部材26(26e、26f、26g)は、スクイズフィルムダンパ16の軸方向領域のほぼ全域に配置される。
一実施形態では、弾性部材26(26e〜26g)は、弾性ゴムで製造される。
なお、長尺な1個の部材で構成される弾性部材26(26e〜26g)は空間S0への収容が容易である。
In one embodiment, the elastic members 26 (26e, 26f, 26g) configured by one member are disposed substantially in the entire axial region of the
In one embodiment, the elastic members 26 (26e-26g) are made of elastic rubber.
The
一実施形態では、図5(D)に示すように、弾性部材26(26h)はコイルバネで構成され、歪ゲージ28は、インナリング18とアウタリング20との間に位置するコイルバネの表面に取り付けられる。
この実施形態によれば、歪ゲージ28を変形が大きいコイルバネの表面に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、歪ゲージ28は、コイルバネの表面でインナリング18やアウタリング20に接していない位置に取り付けられることで、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 5D, the elastic member 26 (26h) is formed of a coil spring, and the
According to this embodiment, by mounting the
一実施形態では、複数のコイルバネを空間S0に収容し、かつ回転軸12の軸方向に離散的に配置される。
In one embodiment, a plurality of coil springs are accommodated in the space S 0 and discretely disposed in the axial direction of the
一実施形態では、図5(E)に示すように、弾性部材26(26i)は、断面がS字形状を有する弾性体で構成され、歪ゲージ28は、インナリング18とアウタリング20との間に位置する上記弾性体の外側面に取り付けられる。
この実施形態によれば、歪ゲージ28を変形が大きい部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、歪ゲージ28は、インナリング18とアウタリング20との間に位置し、インナリング18やアウタリング20に接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 5 (E), the elastic member 26 (26i) is formed of an elastic body having an S-shaped cross section, and the strain gauges 28 include the
According to this embodiment, by attaching the
一実施形態では、弾性部材26(26i)として長尺な1個の上記弾性体を空間S0に軸方向へ延在させる。別な実施形態では、複数の上記弾性体を空間S0に軸方向に離散的に配置する。 In one embodiment, one elastic member 26 (26i) is elongated in the axial direction in the space S 0 as one long elastic member. In another embodiment, a plurality of the elastic bodies are discretely arranged in the space S 0 in the axial direction.
一実施形態では、図5(F)に示すように、弾性部材26(26j)は、断面がジグザグ形状を有する弾性体で構成され、歪ゲージ28は、インナリング18とアウタリング20との間で屈曲部の曲率中心Dに対し外側面に取り付けられる。
この実施形態によれば、歪ゲージ28を変形が大きい上記部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。
一実施形態では、長尺な1個の上記弾性体を空間S0に軸方向へ延在させる。別な実施形態では、複数の上記弾性体を空間S0に軸方向に離散的に配置する。
In one embodiment, as shown in FIG. 5 (F), the elastic member 26 (26j) is formed of an elastic body having a zigzag shape in cross section, and the
According to this embodiment, by attaching the
In one embodiment, one elongated elastic body is axially extended in the space S 0 . In another embodiment, a plurality of the elastic bodies are discretely arranged in the space S 0 in the axial direction.
一実施形態では、インナリング18とアウタリング20とは弾性部22を介して一体に形成される。このとき、一実施形態では、弾性部22はバネ部材を構成する。
In one embodiment, the
一実施形態に係る回転機械は、回転軸12と、上記構成を有する軸受装置10とを備える。
この回転機械によれば、インナリング18とアウタリング20との間に弾性部22があるために、減衰効果を高めることができる。また、弾性部22を構成する弾性部材26の変形を歪ゲージ28で検出することで、回転軸12から軸受部14に加わる荷重を把握でき、この検出値から回転軸系又は軸受装置10の異常発生有無を早期に把握できると共に、検出値を分析することで異常発生原因も推定できる。
A rotary machine according to an embodiment includes a
According to this rotating machine, since the
幾つかの実施形態によれば、スクイズフィルムダンパに加わる応力を検出し、この検出値を分析することで、疲労などによる損傷を未然に防止することでき、例えば圧縮機や蒸気タービン等の回転機械に適用できる。 According to some embodiments, by detecting the stress applied to the squeeze film damper and analyzing the detected value, it is possible to prevent damage due to fatigue etc. in advance, for example, a rotary machine such as a compressor or a steam turbine Applicable to
10 軸受装置
12 回転軸
14 軸受部
16 スクイズフィルムダンパ
18 インナリング
20 アウタリング
21 サイドプレート
22(22A、22B、22C、22D、22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g、22h、22i、22j) 弾性部
24 ティルティングパッド
25 ピボット
26(26a、26e、26f、26g、26h、26i、26j) 弾性部材
27a、27b 曲り部
28 歪ゲージ
Pd 油排出路
S 油膜形成隙間
So 空間
DESCRIPTION OF
27a, 27b
Claims (14)
前記軸受部の外周側に設けられ、少なくとも一つの油膜形成隙間を挟んで互いに対向するインナリング及びアウタリング含むスクイズフィルムダンパと、
前記インナリングと前記アウタリングとの間に介装される弾性部材を含み、前記回転軸の周方向に離散的に設けられた複数の弾性部と、
前記弾性部材に設けられた歪ゲージと、
を備えることを特徴とする軸受装置。 A bearing for rotatably supporting the rotating shaft;
A squeeze film damper including an inner ring and an outer ring provided on an outer peripheral side of the bearing portion and facing each other across at least one oil film formation gap;
A plurality of elastic portions discretely provided in the circumferential direction of the rotation shaft, including an elastic member interposed between the inner ring and the outer ring;
A strain gauge provided on the elastic member;
A bearing device comprising:
前記歪ゲージは、前記弾性棒状体において前記インナリング及び前記アウタリングに接しない面に位置することを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の軸受装置。 The elastic member is formed of an elastic rod-like body having a square cross section,
The bearing device according to any one of claims 1 to 7, wherein the strain gauge is located on a surface of the elastic rod-like body which is not in contact with the inner ring and the outer ring.
前記歪ゲージは、前記インナリング及び前記アウタリングに接しない位置で前記弾性棒状体の外周面に取り付けられることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の軸受装置。 The elastic member is constituted by an elastic rod-like body having a circular or elliptical cross section,
The bearing device according to any one of claims 1 to 7, wherein the strain gauge is attached to the outer peripheral surface of the elastic rod at a position not in contact with the inner ring and the outer ring.
前記歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間に位置する前記弾性体の外周面に取り付けられることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の軸受装置。 The elastic member is formed of an elastic body in which an elastic body having a shape of a truncated cone in cross section is laminated in two sheets so that the center has a small diameter,
The bearing device according to any one of claims 1 to 7, wherein the strain gauge is attached to an outer peripheral surface of the elastic body located between the inner ring and the outer ring.
前記歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間に位置する前記コイルバネに取り付けられることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の軸受装置。 The elastic member is constituted by a coil spring,
The bearing device according to any one of claims 1 to 7, wherein the strain gauge is attached to the coil spring located between the inner ring and the outer ring.
前記歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間に位置する前記弾性体の外側面に取り付けられることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の軸受装置。 The elastic member is made of an elastic body having an S-shaped cross section,
The bearing device according to any one of claims 1 to 7, wherein the strain gauge is attached to an outer surface of the elastic body located between the inner ring and the outer ring.
前記歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間で屈曲部の曲率中心に対し外側面に取り付けられることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の軸受装置。 The elastic member is made of an elastic body having a zigzag shape in cross section,
The bearing device according to any one of claims 1 to 7, wherein the strain gauge is attached to an outer side surface with respect to a center of curvature of a bending portion between the inner ring and the outer ring.
請求項1乃至13の何れか一項に記載の軸受装置と、
を備えることを特徴とする回転機械。 The rotation axis,
The bearing device according to any one of claims 1 to 13,
A rotary machine comprising:
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