JP3310826B2 - Dynamic pressure gas journal bearing - Google Patents

Dynamic pressure gas journal bearing

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JP3310826B2
JP3310826B2 JP18109495A JP18109495A JP3310826B2 JP 3310826 B2 JP3310826 B2 JP 3310826B2 JP 18109495 A JP18109495 A JP 18109495A JP 18109495 A JP18109495 A JP 18109495A JP 3310826 B2 JP3310826 B2 JP 3310826B2
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    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C17/02Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/024Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with flexible leaves to create hydrodynamic wedge, e.g. radial foil bearings

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、膨張タービン,圧縮機
などの高速ターボ機械に用いられる動圧気体ジャーナル
軸受に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dynamic gas journal bearing used for high-speed turbo machines such as expansion turbines and compressors.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、高速回転が必要とされる機器の軸
受装置として、特開平3−24319号公報に記載され
ているような動圧気体ジャーナル軸受が知られている。
これを図9により説明すると、図9において符号101は
ハウジング,102は回転軸,103は回転軸102を囲むよう
にハウジング101と回転軸102の間に介在されている円筒
状のスリーブをそれぞれ示しており、図示のごとく、ハ
ウジング101内に設けられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a dynamic pressure gas journal bearing as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-24319 has been known as a bearing device for equipment requiring high-speed rotation.
This will be described with reference to FIG. 9. In FIG. 9, reference numeral 101 denotes a housing, 102 denotes a rotating shaft, and 103 denotes a cylindrical sleeve interposed between the housing 101 and the rotating shaft 102 so as to surround the rotating shaft 102. And is provided in the housing 101 as shown.

【0003】符号104はそれぞれ多孔質材で形成されて
いる軸受パッドを示しており、ハウジング101の両端部
に設けられている。ハウジング101には各軸受パッド104
に対応して給気通路108が形成され、軸受パッド104には
給気通路108を介して気体供給源120から気体、例えば空
気が供給される。軸受パッド104に供給される気体は、
軸受パッド104からスリーブ103に向けて噴出され、この
後、排気通路109を介してハウジング101の外部に排出さ
れる。
[0003] Reference numeral 104 denotes a bearing pad made of a porous material, which is provided at both ends of the housing 101. Each bearing pad 104 is provided on the housing 101.
A gas, for example, air is supplied to the bearing pad 104 from the gas supply source 120 via the gas supply passage. The gas supplied to the bearing pad 104 is
The gas is ejected from the bearing pad 104 toward the sleeve 103, and then discharged to the outside of the housing 101 via the exhaust passage 109.

【0004】符号105は回転軸102の表面にその回転方向
に沿って形成されている動圧発生用のヘリングボーン溝
を示しており、図示のごとく、ハウジング101の両端部
近傍にそれぞれ位置するように、回転軸102上で2箇所
に形成されている。ハウジング101とスリーブ103との間
には空気層(間隔)106が形成され、スリーブ103と回転
軸102の間には空気層(間隔)107が形成されている。空
気層106と空気層107とはスリーブ103によって完全に遮
断されている。
[0004] Reference numeral 105 denotes a herringbone groove for generating dynamic pressure formed on the surface of the rotating shaft 102 along the direction of rotation thereof. As shown in the figure, the herringbone groove is located near both ends of the housing 101. In addition, it is formed at two places on the rotating shaft 102. An air layer (spacing) 106 is formed between the housing 101 and the sleeve 103, and an air layer (spacing) 107 is formed between the sleeve 103 and the rotating shaft 102. The air layer 106 and the air layer 107 are completely shut off by the sleeve 103.

【0005】この構成において、回転軸102が停止もし
くは低速で回転している際には、回転軸102はスリーブ1
03に接触した状態でスリーブ103に支持されている。一
方、スリーブ103は、軸受パッド104から空気層106に噴
出されている気体により構成される静圧軸受により、ハ
ウジング101(軸受パッド104)に対して非接触に、且つ
回転可能に支持されている。したがってこの際には、回
転軸102はスリーブ103と一体的に静圧軸受で支持された
状態で回転する。
In this configuration, when the rotating shaft 102 is stopped or rotating at a low speed, the rotating shaft 102
03 is supported by the sleeve 103 in a state of being in contact therewith. On the other hand, the sleeve 103 is rotatably supported in a non-contact manner with respect to the housing 101 (bearing pad 104) by a hydrostatic bearing constituted by gas ejected from the bearing pad 104 to the air layer 106. . Therefore, at this time, the rotating shaft 102 rotates while being supported by the hydrostatic bearing integrally with the sleeve 103.

【0006】この後、次第に回転軸102の回転速度が増
加していくと、ハウジング101とスリーブ103との間の空
気層106の粘性抵抗が増加し、この粘性抵抗が回転軸102
とスリーブ103の間の最大静止摩擦力よりも大きくなっ
たとき、回転軸102とスリーブ103の間に相対的な回転差
が生じ、この相対的な回転差の発生に応じて、回転軸10
2とスリーブ103との間にはヘリングボーン溝105により
動圧が生じる。
Thereafter, when the rotation speed of the rotary shaft 102 gradually increases, the viscous resistance of the air layer 106 between the housing 101 and the sleeve 103 increases, and the viscous resistance increases.
When the force becomes larger than the maximum static frictional force between the rotating shaft 102 and the sleeve 103, a relative rotation difference is generated between the rotating shaft 102 and the sleeve 103.
A dynamic pressure is generated between the sleeve 2 and the sleeve 103 by the herringbone groove 105.

【0007】さらに、回転軸102の回転速度が増加し
て、回転軸102の回転速度が定常回転数となったときに
は、ヘリングボーン溝105により生じている動圧(動圧
軸受)によって、回転軸102はスリーブ103に対して非接
触状態で支持される。すなわち、この際には、ハウジン
グ101とスリーブ103の間の静圧軸受により、スリーブ10
3はハウジング101に対して非接触に支持され、回転軸10
2とスリーブ103の間の動圧軸受により、回転軸102はス
リーブ103に対して非接触に支持されている。
Further, when the rotation speed of the rotation shaft 102 increases and the rotation speed of the rotation shaft 102 becomes a steady rotation speed, the dynamic pressure (dynamic pressure bearing) generated by the herringbone groove 105 causes the rotation shaft 102 to rotate. 102 is supported by the sleeve 103 in a non-contact state. That is, at this time, the sleeve 10 is provided by a hydrostatic bearing between the housing 101 and the sleeve 103.
3 is supported in a non-contact manner with respect to the housing 101, and the rotating shaft 10
The rotating shaft 102 is supported by the dynamic pressure bearing between the sleeve 2 and the sleeve 103 in a non-contact manner with respect to the sleeve 103.

【0008】この時のスリーブ103の角速度ωは、空気
層106の半径方向の厚さをh1(5〜10μm程度)、空気
層107の半径方向の厚さをh2(5〜10μm程度)、回転
軸102角速度をω0とすると、[数1]式で表される。
At this time, the angular velocity ω of the sleeve 103 is such that the radial thickness of the air layer 106 is h 1 (about 5 to 10 μm), and the radial thickness of the air layer 107 is h 2 (about 5 to 10 μm). If the angular velocity of the rotating shaft 102 is ω 0 , it is expressed by the following [Equation 1].

【数1】 ただし、スリーブ103の半径方向の厚さtが、回転軸102
の軸径dに比べて十分に小さいものとする。
(Equation 1) However, the radial thickness t of the sleeve 103 is
Is sufficiently smaller than the shaft diameter d.

【0009】したがって、回転軸102の回転速度が定常
速度となったときには、スリーブ103も回転軸102の回転
速度より遅い所望の速度で回転することになる。このた
め、高速回転時、遠心力により回転軸102が半径方向に
膨らんでも、スリーブ103の内、外径も同様に膨らんで
いるので、両者が接触することがない。また、スリーブ
103の角速度ωは回転軸102の角速度ω0よりも小さいの
で、遠心力による膨らみも小さく、空気層106の半径方
向の厚さh1をそれほど大きくしなくても、スリーブ103
が軸受パッド104に接触しないようにできる。すなわ
ち、静圧軸受の剛性を低下させることなく、高速回転時
の接触を防止できる。
Therefore, when the rotation speed of the rotating shaft 102 becomes a steady speed, the sleeve 103 also rotates at a desired speed lower than the rotating speed of the rotating shaft 102. For this reason, even when the rotating shaft 102 expands in the radial direction due to centrifugal force during high-speed rotation, the inner and outer diameters of the sleeve 103 are also expanded, so that there is no contact between them. Also the sleeve
Since the angular velocity ω of the shaft 103 is smaller than the angular velocity ω 0 of the rotating shaft 102, the swelling due to the centrifugal force is small, and even if the thickness h 1 in the radial direction of the air layer 106 is not so large, the sleeve 103
Can be prevented from contacting the bearing pad 104. That is, contact during high-speed rotation can be prevented without reducing the rigidity of the hydrostatic bearing.

【0010】上述の(図9に示した)動圧気体ジャーナ
ル軸受では、スリーブ103を気体供給源120から供給され
る気体でケーシング101に浮遊状態に支持しているが、
これに代えて、図7,8に示すようなスリーブ支持構造
のものが従来提案されている。図7はバンプフォイル型
ジャーナル軸受を示しており、回転軸1のまわりに軸受
すき間6(この軸受すき間6が図9のものの空気層107
の間隙に相当する)を隔てて配置した軸受円筒2(トッ
プフォイル、図9のもののスリーブに相当する)が、ハ
ウジング4に対してバンプフォイル17を介して弾性的に
支持されるようになっている。
In the above-described dynamic gas journal bearing (shown in FIG. 9), the sleeve 103 is supported by the gas supplied from the gas supply source 120 in a floating state in the casing 101.
Instead, a sleeve supporting structure as shown in FIGS. 7 and 8 has been conventionally proposed. FIG. 7 shows a bump foil type journal bearing, in which a bearing gap 6 is provided around the rotating shaft 1 (the bearing gap 6 is the air layer 107 of FIG. 9).
The bearing cylinder 2 (top foil, corresponding to the sleeve in FIG. 9) arranged at a distance therebetween is elastically supported by the housing 4 via the bump foil 17. I have.

【0011】回転軸1に荷重が作用した場合、軸受円筒
2が回転軸1にフィットするように変形し、これがバン
プフォイル17にひずみを与えるとともにバンブフォイル
17とハウジング4との接触面にすべりを生じ軸受減衰を
与えるようになっている。図8はリーフフォイル型ジャ
ーナル軸受を示しており、回転軸1まわりに軸受すき間
6を隔てて複数のリーフフォイル18を互いに一部重ね合
わせるように配したものである。軸荷重の作用に伴って
リーフフォイル18は回転軸1にフィットするように変形
するが、その際にフォイル接触部19においてリーフフォ
イル18どうしの摩擦が発生し軸受に減衰を補助するよう
になっている。
When a load is applied to the rotating shaft 1, the bearing cylinder 2 is deformed so as to fit the rotating shaft 1, and this deforms the bump foil 17 and causes the bump foil 17 to deform.
Slip occurs at the contact surface between the housing 17 and the housing 4 to provide bearing damping. FIG. 8 shows a leaf foil type journal bearing, in which a plurality of leaf foils 18 are arranged so as to partially overlap each other around a rotating shaft 1 with a bearing gap 6 therebetween. With the action of the axial load, the leaf foil 18 is deformed so as to fit to the rotating shaft 1, but at this time, friction occurs between the leaf foils 18 at the foil contact portion 19 to assist the bearing in damping. I have.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図7,8に
示したような従来の軸受面を弾性体で構成した動圧気体
ジャーナル軸受では、運転中に負荷が変化する場合、 (1) 無負荷あるいは極めて軽荷重の状況下で、バンブフ
ォイル型の場合、軸受円筒の変形量が小さく剛体の真円
軸受と同様の作動状態となるため、安定性に欠ける。こ
の点、リーフフォイル軸受は、軸受面が多面軸受構成と
なり潤滑膜圧力が軸受内部全体に生じるために無負荷に
おいても制振効果が高い。 (2) 一方重荷重となった場合、バンプフォイル型では軸
受円筒の剛性およびバンプフォイルの剛性を調整するこ
とによって重荷重に耐えることができるが、リーフフォ
イル型の場合フォイルの剛性をあげてもフォイルは単純
支持構造になっており構造剛性を上げるこが難しく、
耐荷重限度が低くなる。これらの理由から、軸受面を弾
性体で構成した軸受は、適用範囲が運転中の負荷変化が
ない自重支承型の回転機械や、縦型回転機械に限られて
いるという問題点がある。本発明は、このような問題点
の解決をはかった動圧気体ジャーナル軸受を提供するこ
とを目的とする。
In the conventional dynamic pressure gas journal bearing shown in FIGS. 7 and 8 in which the bearing surface is made of an elastic body, when the load changes during operation, (1) no Under a load or an extremely light load, in the case of the bump-foil type, the bearing cylinder has a small deformation amount and is in an operating state similar to that of a rigid round bearing, and thus lacks stability. In this regard, the leaf foil bearing has a multi-faceted bearing surface, and the lubricating film pressure is generated throughout the bearing, so that the vibration suppression effect is high even when there is no load. (2) On the other hand, in the case of heavy load, the bump foil type can withstand heavy load by adjusting the rigidity of the bearing cylinder and the bump foil, but the leaf foil type can increase the rigidity of the foil foil is difficult and Ageruko structural rigidity has become a simple support structure,
The withstand load limit becomes lower. For these reasons, there is a problem in that the bearing whose bearing surface is formed of an elastic body is limited to an application range of a self-weight bearing type rotary machine or a vertical type rotary machine having no load change during operation. An object of the present invention is to provide a dynamic pressure gas journal bearing which has solved such a problem.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の動圧気体ジャーナル軸受は、回転軸の外側
に同回転軸と軸受すき間を隔てて配設された金属または
その他の弾性体の薄板製の軸受円筒と、同軸受円筒の外
側にすき間を隔てて配設されて同軸受円筒よりも剛な円
筒体からなるハウジングと、上記軸受円筒とハウジング
との間に配設された中間円筒と、上記軸受円筒の外周面
に軸方向に延びるとともに外端面が上記中間円筒の内周
面に内接可能な複数本の第1リブと、上記中間円筒の外
周面に軸方向に延びるとともに上記ハウジングの内周面
に内接可能な複数本の第2リブとを備え、上記の軸受円
筒の外周面、第1リブおよび中間円筒の内周面で構成さ
れる空間に冷却用流体の供給を行なうべく上記空間に達
する冷却用流体の供給孔が設けられていることを特徴と
している。
[SUMMARY OF] To achieve the above object, hydrodynamic gas journal bearings of the present invention is disposed at a same rotation shaft and the bearing clearance to the outside of the rotating shaft metal or other A bearing cylinder made of a thin plate of an elastic body, a housing which is disposed outside the bearing cylinder with a gap therebetween and is more rigid than the bearing cylinder, and the bearing cylinder and the housing
And an outer peripheral surface of the bearing cylinder
The inner end of the intermediate cylinder extends
A plurality of first ribs which can be inscribed on the surface, and
The inner peripheral surface of the housing extends axially on the peripheral surface.
And a plurality of second ribs that can be inscribed in the bearing circle,
The outer peripheral surface of the cylinder, the first rib and the inner peripheral surface of the intermediate cylinder
Reach the above space to supply cooling fluid to the space
A cooling fluid supply hole is provided .

【0014】また、本発明の動圧気体ジャーナル軸受
は、上記の中間円筒の外周面,第2リブおよびハウジン
グの内周面で構成される空間に、防振ゴム,高分子ゲル
あるいは粉体などの振動減衰材が封入されていることを
特徴としている。
Further , the dynamic pressure gas journal bearing of the present invention.
Are the outer peripheral surface of the intermediate cylinder, the second rib, and the housing.
Rubber, polymer gel in the space defined by the inner peripheral surface of the
Or make sure that vibration damping material such as powder is
Features.

【0015】[0015]

【作用】上述の本発明の動圧気体ジャーナル軸受では、
軸受円筒は弾性体で構成されているので、支持する最大
荷重に対して適当な剛性をもたせるように厚みを調整す
ることができ、構造的な負荷能力に問題が生じない。
In the above-described dynamic gas journal bearing of the present invention,
Since the bearing cylinder is made of an elastic material,
Adjust the thickness to give appropriate rigidity to the load
And there is no problem with the structural load capacity.

【0016】また、軸受円筒の外周に設けられた支持部
材としてのリブを介して軸受円筒の 内径側に圧縮をかけ
ることによって、軸受円筒の内面は初期状態においてあ
る程度の変形を有することになり、多面軸受と同様に潤
滑膜の有効な形成が行なわれ、無負荷時においても有効
な軸受特性を発揮できる。
Further , a support portion provided on the outer periphery of the bearing cylinder
Compression on the inner diameter side of the bearing cylinder through the ribs
In this way, the inner surface of the bearing cylinder is
To the extent that the bearings have
Effective formation of synovium, effective even under no load
It can exhibit various bearing characteristics.

【0017】さらに冷却用流体による軸受部の冷却作用
も行なわれる。 また、空間に封入された振動減衰材によ
り、回転軸の振動を減衰させる作用が行なわれる。
Further, the cooling action of the bearing portion by the cooling fluid.
Is also performed. Also, due to the vibration damping material enclosed in the space,
Thus, an action of damping the vibration of the rotating shaft is performed.

【0018】[0018]

【実施例】以下、図面により本発明の実施例としての動
圧気体ジャーナル軸受について説明すると、図1は第1
検討例の軸受面の断面図、図2は第2検討例の軸受面の
断面図、図3(a)〜(c)はそのリブの変形例の断面図で図
1のIII部の拡大図、図4は第3検討例の軸受面の断面
図、図5(a)は第1実施例の軸受面の断面図、図5(b)は
図5(a)のA−A矢視断面図、図6(a)はその第2実施例
の軸受面の断面図、図6(b)は図6(a)のB−B矢視断面
図である。
EXAMPLES Hereinafter, as for hydrodynamic gas journal bearing as an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, FIG. 1 is first
Sectional view of the bearing surface of the examined example, FIG. 2 is a sectional view of a bearing surface of the second study example, FIG. 3 (a) ~ (c) is an enlarged view of a part III of FIG. 1 in cross-sectional view of a modification of the rib , cross-sectional view of Figure 4 the bearing surface of the third study example, FIG. 5 (a) is a cross-sectional view of a bearing surface of the first real施例, FIG. 5 (b) a-a arrow in FIGS. 5 (a) sectional view, FIGS. 6 (a) is a sectional view of a bearing surface of the second actual施例, FIG. 6 (b) a B-B cross-sectional view taken along FIGS. 6 (a).

【0019】まず図1により第1検討例について説明す
る。この第1検討例でも、回転軸1のまわりには適当な
軸受すき間(動圧気体用間隔)6を隔てて、金属または
その他の弾性体の薄板製の軸受円筒2が配置されてい
る。この軸受円筒2はその厚みとその外周に設けた複数
個のリブ3の配置間隔とによって、軸受性能に適当な構
造剛性を有する。この検討例では、リブ3は90°間隔に
4個設けられている。符号4はハウジングを、また符号
5は軸受円筒2とハウジング4およびリブ3とで構成さ
れる軸受背面空間を示している。また自由状態のリブの
仮想外接円に対してハウジング4の内径を小さく設定さ
れていて、軸受円筒2とリブ3とをハウジング4に挿入
する際に、軸受円筒2をあらかじめ非円状態に歪ませる
ことができるようになっている。
First, a first study example will be described with reference to FIG. In the first study example as well, a bearing cylinder 2 made of a thin plate of metal or other elastic material is disposed around the rotating shaft 1 with an appropriate bearing clearance (distance for dynamic pressure gas) 6. The bearing cylinder 2 has a structural rigidity suitable for bearing performance due to its thickness and the arrangement interval of the plurality of ribs 3 provided on its outer periphery. In this study example , four ribs 3 are provided at 90 ° intervals. Reference numeral 4 denotes a housing, and reference numeral 5 denotes a bearing rear space formed by the bearing cylinder 2, the housing 4, and the rib 3. Also, the inner diameter of the housing 4 is set smaller than the virtual circumscribed circle of the rib in the free state, and when the bearing cylinder 2 and the rib 3 are inserted into the housing 4, the bearing cylinder 2 is distorted in a non-circular state in advance. You can do it.

【0020】この構成によって、非常に軽荷重で回転軸
1の中心がハウジング4の中心近傍で作動するような場
合に対しても、回転軸1と軸受円筒2とで形成される軸
受すき間6の形状がくさび形を保つことができ、潤滑膜
の圧力発生が容易になって軸系の安定性を増す効果を奏
することができる。またリブ3の剛性を大きくすること
により、負荷能力を増大させ、高負荷にも安定した軸受
性能を発揮させることができる。
With this configuration, even in the case where the center of the rotating shaft 1 is operated near the center of the housing 4 with a very light load, the bearing gap 6 formed by the rotating shaft 1 and the bearing cylinder 2 can be formed. The shape can maintain the wedge shape, the pressure of the lubricating film can be easily generated, and the effect of increasing the stability of the shaft system can be obtained. In addition, by increasing the rigidity of the rib 3, the load capacity can be increased, and stable bearing performance can be exhibited even under a high load.

【0021】次に、図2により第2検討例を説明する。
上述の第1検討例は、従来例における潤滑膜そのものの
性能を改善しているものの、フォイルの摩擦効果による
軸受減速の補助がない。この第2検討例では、第1検討
における軸受円筒2とハウジング4およびリブ3とで
構成される軸受背面空間(第1空間)5に、防振ゴムや
高分子ゲルまたは粉体などの軸受減衰材(振動減衰材)
7aが封入されている。そして第2検討例ではこの構成
により、回転軸1の振動に対し軸受円筒2の変形に時間
遅れを生じさせることができ、これによって第1検討例
の上記効果のほか振動減衰効果を向上させることができ
るという効果が得られる。
Next, a second study example will be described with reference to FIG.
In the first study example described above, although the performance of the lubricating film itself in the conventional example is improved, there is no assistance in decelerating the bearing by the friction effect of the foil. In this second study example , the first study
A bearing damping material (vibration damping material) such as an anti-vibration rubber, a polymer gel, or powder is provided in a bearing rear space (first space) 5 including the bearing cylinder 2, the housing 4, and the ribs 3 in the example .
7a is enclosed. In the second study example , with this configuration, it is possible to cause a time delay in the deformation of the bearing cylinder 2 with respect to the vibration of the rotating shaft 1, thereby providing the above-described effect of the first study example and the vibration damping effect. Can be improved.

【0022】図3は上記第1および第2検討例における
リブ3の変形例を示すもので、図3(a)に符号3aで示
すリブは、可撓性の円管で構成されていて、リブ3aの
変形を許容する構成となっている。これによって軸受荷
重の負荷方向が変化するような場合にも安定した作動が
保証できるようになる。また、図3(b)に符号3bで示
すリブは山形のばねで構成されていて、ハウジング4と
リブ3bの両山裾31b,31bにすべりを許容させれば、
従来例のバンプフォイル軸受同様の摩擦減衰効果を軸受
特性に付与できる。さらに図3(c)に符号3cで示すよ
うにリブを断面三角形の弾性体で構成し、リブ3cとハ
ウジング4表面との間を回動可能に支持する構成とする
とともに、リブ3cの弾性を比較的剛に設定するとき、
リブの傾斜によって自律的に最適なすき間形状を形成す
ることがてき、負荷能力を向上させることができる。
FIG. 3 shows a modified example of the rib 3 in the first and second examination examples. The rib indicated by reference numeral 3a in FIG. 3 (a) is constituted by a flexible circular tube. The rib 3a is configured to allow deformation. As a result, stable operation can be guaranteed even when the load direction of the bearing load changes. The rib indicated by reference numeral 3b in FIG. 3 (b) is formed of a mountain-shaped spring, and if the housing 4 and the ribs 3b are allowed to slide on both skirts 31b, 31b,
The same friction damping effect as the conventional bump foil bearing can be imparted to the bearing characteristics. Further, as shown by reference numeral 3c in FIG. 3 (c), the rib is constituted by an elastic body having a triangular cross section so as to be rotatably supported between the rib 3c and the surface of the housing 4. When setting relatively rigid,
The optimum gap shape can be autonomously formed by the inclination of the rib, and the load capacity can be improved.

【0023】次に、図4により第3検討例を説明する。
この第3検討例は、上述の第1検討例における軸受円筒
2とケーシング4との間に中間円筒8を介させて、いわ
ば軸受円筒を2重構造にしたものである。そして中間円
筒8にも4個の第2リブ8が90°間隔で設けられてお
り、軸受円筒2および中間円筒8をケーシング4に組付
けたとき、第2リブ8とリブ3(以下「第1リブ3」と
呼ぶ)とが45°間隔で配設されている。第1検討例では
第1リブ3の存在位置によって軸受特性が周方向に非均
一になり、負荷方向の変化する場合に設計が複雑になる
が、第3検討例ではこれを回避することができる。
Next, a third study example will be described with reference to FIG.
In the third study example , the bearing cylinder has a double structure with an intermediate cylinder 8 interposed between the bearing cylinder 2 and the casing 4 in the first study example . The intermediate cylinder 8 is also provided with four second ribs 8 at intervals of 90 °. When the bearing cylinder 2 and the intermediate cylinder 8 are assembled to the casing 4, the second ribs 8 and the ribs 3 (hereinafter referred to as “ 1 rib 3 ”) at 45 ° intervals. In the first study example , the bearing characteristics become non-uniform in the circumferential direction depending on the position of the first rib 3, and the design becomes complicated when the load direction changes. However, in the third study example , this can be avoided. .

【0024】すなわち図4に示すように、第1リブ3が
垂直方向および水平方向に配設され、かつ中間円筒8が
ない場合には、回転軸1に加わる荷重が鉛直下向きであ
ったとき、軸受円筒2と第1リブ3とが直接にハウジン
グ4に接触して、第1リブ3の剛性によって軸受円筒2
は変形しにくくなる。これに対して、中間円筒8を設け
たことによって、回転軸1が鉛直下向きに荷重を受ける
とその方向に存在する第1リブ3と軸受円筒2とが下向
きに変位する。これが中間円筒8に伝わって中間円筒8
が縦長に歪み、このことによって、横方向に存在する2
つの第1リブ3が軸受円筒2を縦長に歪ませ、変形の効
果としては荷重方向に第1リブ3の存在しない場合の
1検討例と同様の変形効果を生むことができる。
That is, as shown in FIG. 4, when the first ribs 3 are arranged in the vertical and horizontal directions and the intermediate cylinder 8 is not provided, when the load applied to the rotary shaft 1 is vertically downward, The bearing cylinder 2 and the first rib 3 come into direct contact with the housing 4 and the rigidity of the first rib 3 causes the bearing cylinder 2
Becomes difficult to deform. On the other hand, by providing the intermediate cylinder 8, when the rotating shaft 1 receives a load vertically downward, the first rib 3 and the bearing cylinder 2 existing in that direction are displaced downward. This is transmitted to the intermediate cylinder 8 and the intermediate cylinder 8
Is distorted vertically, which causes the horizontal 2
The two first ribs 3 distort the bearing cylinder 2 vertically, and the effect of the deformation is that the first rib 3 does not exist in the load direction .
The same deformation effect as in the first study example can be produced.

【0025】また、第2検討例で示した防振ゴム・高分
子ゲル・粉体などの振動減衰材7aを軸受背面空間へ封
入して減衰の付与を行なう場合は、2つある空間のうち
中間円筒8と第2リブ9および軸受ハウジング4で構成
される外側の空間(第3空間)7に封入することが適当
である。これは、軸受円筒2と中間円筒8および第2リ
ブ9で構成される空間7が変形によって運動するために
慣性力が生じ、予期した軸受性能が発現できない恐れが
あるからである。
When damping is imparted by enclosing the vibration damping material 7a, such as the vibration-isolating rubber, polymer gel, or powder, shown in the second study example , in the space behind the bearing, there are two of the two spaces. It is appropriate to enclose in the outer space (third space) 7 formed by the intermediate cylinder 8, the second rib 9 and the bearing housing 4. This is because the space 7 formed by the bearing cylinder 2, the intermediate cylinder 8, and the second rib 9 moves due to deformation, thereby generating an inertial force, and there is a possibility that the expected bearing performance cannot be exhibited.

【0026】さらに、図5(a),(b)により第1実施例を
説明する。この第1実施例は、第3検討例において軸受
外部からハウジング4および防振ゴムなどを封入された
空間7を貫通して、軸受背面空間(第2空間)5Aに達
する冷却用流体12の供給孔10を設けたものである。符号
11はハウジング4の外周面に形成された冷却用流体12の
供給溝を示しており、この供給溝11は供給孔12に連通し
ている。これは、軸の回転速度が著しく高い場合に発生
する摩擦発熱の除去を目的として外部より冷却用の流体
12を軸受背面空間5Aに供給し軸受サイドから放出させ
ることで冷却効果を測るものである。
Furthermore, FIG. 5 (a), illustrating a first actual施例by (b). The first real施例penetrates the space 7 enclosed housing 4 and anti-vibration rubber and the like from the outside of the bearing in the third study example, the bearing back space of the cooling fluid 12 to reach the (second space) 5A A supply hole 10 is provided. Sign
Reference numeral 11 denotes a supply groove for the cooling fluid 12 formed on the outer peripheral surface of the housing 4. The supply groove 11 communicates with the supply hole 12. This is a cooling fluid from outside for the purpose of removing frictional heat generated when the shaft rotation speed is extremely high.
The cooling effect is measured by supplying 12 to the bearing back space 5A and discharging it from the bearing side.

【0027】従来のものでは、一般にフォイルの構造弾
性が小さいために軸の熱伸びの影響は重要ではないが、
本発明の動圧気体ジャーナル軸受では重荷重用軸受のた
め軸受の構造剛性を高くとり、かつ高速で使用する場
合、すき間が詰まりやすい構造になるので冷却が重要で
あり、この第1実施例はこれに対処するものである。図
6(a),(b)の第2実施例は、図5(a),(b)に示した第1
施例の改良で、供給孔10を回転軸1と平行に形成し、
供給孔10から供給した流体12がケーシング4の側端部か
らリークするのを防止するために、ケーシング4の一側
端部に外周壁13および内周壁15を突設するとともに外周
壁13と内周壁15との間にベローズ14を張設したものであ
る。
In the prior art, the influence of the thermal elongation of the shaft is not important because the structural elasticity of the foil is generally small.
In hydrodynamic gas journal bearings of the present invention taking high structural rigidity of the bearing for heavy duty bearings, and when used in high speed, the cooling is important because a gap is clogged easily structure, the first actual施例is This is to deal with this. Second actual施例in FIG 6 (a), (b) is, FIG. 5 (a), the first shown in (b)
An improvement of the real施例parallel to form a supply hole 10 and the rotary shaft 1,
In order to prevent the fluid 12 supplied from the supply hole 10 from leaking from the side end of the casing 4, an outer peripheral wall 13 and an inner peripheral wall 15 are protruded from one side end of the casing 4, and the inner peripheral wall 13 and the inner peripheral wall 13 are formed. The bellows 14 is stretched between the peripheral wall 15.

【0028】この構成により冷却用流体12をケーシング
4の一側端のベローズ14で囲まれた半径通路16に導き、
ここから流体を軸受背面空間5を通して軸受の冷却を行
なうことができる。この実施例は、図6(b)において、
半径通路16の右側に冷却用の流体12をリークさせたくな
いような用途に最適な構造である。なお流体12は図6
(b)における左側から供給される。図6(b)においては半
径通路16をケーシング4の一方の側端部に設けた例を示
したが、これを第1実施例と併用しケーシング4の両側
端部に半径通路を設けることで、軸受すき間6を流れる
気体と冷却用流体12とを別系統にすることができる。
With this configuration, the cooling fluid 12 is guided to the radial passage 16 surrounded by the bellows 14 at one end of the casing 4,
From here, the fluid can be cooled through the bearing back space 5 to cool the bearing. In this embodiment, FIG.
This structure is optimal for applications in which the cooling fluid 12 is not desired to leak to the right side of the radial passage 16. The fluid 12 is shown in FIG.
It is supplied from the left side in (b). Although in FIG. 6 (b) shows an example in which the radius passage 16 at one side end portion of the casing 4, providing a radius passage side end portions of the combination casing 4. At the first actual施例Thus, the gas flowing through the bearing gap 6 and the cooling fluid 12 can be separated.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の動圧気体
ジャーナル軸受によれば、次のような効果ないし利点が
得られる。 (1) 無負荷から高負荷まで安定した軸受性能が発揮でき
る。これによって、従来用いられてきた自重支承型の回
転機械や縦型機械のみならず、増速機内蔵型の圧縮機な
ど無負荷時の軸受安定性と定格負荷時の耐荷重能力の双
方の性能を要求される回転機械に適用することができる
とともに、これらの機械に本発明を適用することによっ
て、シールシステムの簡素化が図れ構造をコンパクト化
できる。 (2) 軸受構造が簡素化できるので従来の剛体で構成した
気体軸受に比べ製造コストが低く、また、軸受すき間の
設定が容易にできるため、組立のコストも低減できる。 (3) 有効な冷却を行なうことができるため、軸受の構造
剛性の高い重荷重用軸受にも適用可能である。
As described above, according to the dynamic pressure gas journal bearing of the present invention, the following effects and advantages can be obtained. (1) Stable bearing performance can be exhibited from no load to high load. As a result, not only the bearings of the self-weight bearing type, such as rotary machines and vertical machines, but also the performance of both bearing stability at no load and load-bearing capacity at rated load, such as compressors with built-in gearboxes And the present invention can be applied to these machines to simplify the seal system and make the structure compact. (2) Since the bearing structure can be simplified, the manufacturing cost is lower than that of a conventional gas bearing made of a rigid body, and the bearing clearance can be easily set, so that the assembly cost can be reduced. (3) Since effective cooling can be performed, the present invention can be applied to a heavy-duty bearing having a high structural rigidity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1検討例としての動圧気体ジャーナル軸受の
軸受面の断面図。
FIG. 1 is a sectional view of a bearing surface of a dynamic pressure gas journal bearing as a first study example .

【図2】第2検討例としての動圧気体ジャーナル軸受の
軸受面の断面図。
FIG. 2 is a sectional view of a bearing surface of a dynamic pressure gas journal bearing as a second study example .

【図3】(a) 同リブの変形例の断面図。 (b) 同リブの変形例の断面図。 (c) 同リブの変形例の断面図。FIG. 3A is a sectional view of a modification of the rib. (b) Sectional drawing of the modification of the same rib. (c) Sectional drawing of the modification of the same rib.

【図4】第3検討例としての動圧気体ジャーナル軸受の
軸受面の断面図。
FIG. 4 is a sectional view of a bearing surface of a dynamic pressure gas journal bearing as a third study example .

【図5】(a) 第1実施例としての動圧気体ジャーナル軸
受の軸受面の断面図。 (b) 図5(a)のA−A矢視断面図。
5 (a) cross-sectional view of the bearing surface of the dynamic pressure gas journal bearing as a first actual施例. 5B is a sectional view taken along the line AA in FIG.

【図6】(a) 第2実施例としての動圧気体ジャーナル軸
受の軸受面の断面図。 (b) 図6(a)のB−B矢視断面図。
6 (a) is a cross-sectional view of the bearing surface of the dynamic pressure gas journal bearing as a second actual施例. (b) A sectional view taken along the line BB in FIG. 6 (a).

【図7】従来の動圧気体ジャーナル軸受でバンプフォイ
ル型軸受の軸受面の断面図。
FIG. 7 is a sectional view of a bearing surface of a bump foil type bearing in a conventional dynamic pressure gas journal bearing.

【図8】従来の動圧気体ジャーナル軸受でリーフフォイ
ル型軸受の軸受面の断面図。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a bearing surface of a leaf foil type bearing in a conventional dynamic pressure gas journal bearing.

【図9】従来の動圧気体ジャーナル軸受の軸受面の断面
図。
FIG. 9 is a sectional view of a bearing surface of a conventional dynamic pressure gas journal bearing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 回転軸 2 軸受円筒 3 第1リブ 4 ハウジング 5 軸受背面空間(第1空間) 5A 第2空間 6 軸受すき間 7 第3空間 7a 防振ゴム・高分子ゲルまたは粉体などの振動減衰
材 8 中間円筒 9 第2リブ 10 冷却用流体の供給孔 11 供給溝 12 冷却用流体 13 外周壁 14 ベローズ 15 内周壁 16 半径通路 17 バンプフォイル 18 リーフフォイル 19 フォイル接触部
REFERENCE SIGNS LIST 1 rotating shaft 2 bearing cylinder 3 first rib 4 housing 5 bearing back space (first space) 5A second space 6 bearing gap 7 third space 7a vibration damping material such as rubber, polymer gel or powder 8 intermediate Cylinder 9 Second rib 10 Cooling fluid supply hole 11 Supply groove 12 Cooling fluid 13 Outer wall 14 Bellows 15 Inner wall 16 Radial passage 17 Bump foil 18 Leaf foil 19 Foil contact

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16C 17/00 - 17/26 F16C 21/00 - 27/08 F16C 33/00 - 33/28 F16C 35/00 - 43/08 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F16C 17/00-17/26 F16C 21/00-27/08 F16C 33/00-33/28 F16C 35/00-43 / 08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 動圧気体ジャーナル軸受において、 回転軸の外側に同回転軸と軸受すき間を隔てて配設され
た金属またはその他の弾性体の薄板製の軸受円筒と、 同軸受円筒の外側にすき間を隔てて配設されて同軸受円
筒よりも剛な円筒体からなるハウジングと 上記軸受円筒とハウジングとの間に配設された中間円筒
と、 上記軸受円筒の外周面に軸方向に延びるとともに外端面
が上記中間円筒の内周面に内接可能な複数本の第1リブ
と、 上記中間円筒の外周面に軸方向に延びるとともに上記ハ
ウジングの内周面に内接可能な複数本の第2リブとを備
え、 上記の軸受円筒の外周面、第1リブおよび中間円筒の内
周面で構成される空間に冷却用流体の供給を行なうべく
上記空間に達する冷却用流体の供給孔が設けられている
ことを特徴とする 動圧気体ジャーナル軸受。
1. A dynamic pressure gas journal bearing, comprising: a metal or other elastic thin-plate bearing cylinder disposed outside the rotary shaft with a bearing gap between the rotary shaft and a bearing cylinder; a housing disposed consisting rigid cylindrical body than the bearing cylinder at a gap, disposed intermediate cylinder between the bearing cylinder and the housing
And an outer end surface extending axially on the outer peripheral surface of the bearing cylinder.
A plurality of first ribs which can be inscribed on the inner peripheral surface of the intermediate cylinder
Extending axially on the outer peripheral surface of the intermediate cylinder and
A plurality of second ribs that can be inscribed on the inner peripheral surface of the housing;
Of the outer peripheral surface of the bearing cylinder, the first rib and the intermediate cylinder,
To supply cooling fluid to the space defined by the peripheral surface
A cooling fluid supply hole reaching the space is provided.
A dynamic pressure gas journal bearing characterized by the above-mentioned .
【請求項2】 上記の中間円筒の外周面,第2リブおよ
びハウジングの内周面で構成される空間に、防振ゴム,
高分子ゲルあるいは粉体などの振動減衰材が封入されて
いることを特徴とする請求項1に記載の動圧気体ジャー
ナル軸受。
2. An anti-vibration rubber is provided in a space defined by the outer peripheral surface of the intermediate cylinder, the second rib, and the inner peripheral surface of the housing.
The dynamic pressure gas journal bearing according to claim 1, wherein a vibration damping material such as a polymer gel or a powder is sealed.
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