CN103291738B - 滑动轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供降低轴承损失，并且能降低润滑油的油量的滑动轴承装置。滑动轴承装置具备上下分割为二的轴承衬里、以及设在轴承衬里的外周侧的背金属件，轴承下部侧的下部轴承衬里分为切口部与滑动面而构成，该切口部在轴承宽度方向上切割滑动面的一部分，并在与转子之间形成空隙，该轴承下部侧的下部轴承衬里具有：使润滑油从滑动面与切口部的边界部朝向转子旋转方向上游侧流通到滑动面的背侧的通油道；以及供给从滑动面的上游侧端部在滑动面上沿通油道流下的润滑油的供给口，轴承下部侧的背金属件具有在边界部与通油道连通，并将从轴承外部供给的润滑油供给到通油道的供油道，供给到轴承内部的润滑油的全部通过通油道供给到轴承内部。

Description

滑动轴承装置

技术领域

本发明涉及滑动轴承装置。

背景技术

作为本技术领域的背景技术，具有日本特开2009-222210号公报（专利文献1）。该公报提出了下述滑动轴承装置：在滑动轴承装置中，通过在向负荷侧的轴承外周供给润滑油并冷却了轴承后向轴承滑动面供给润滑油，实现轴承的冷却与轴承损失的降低。

另外，专利文献1的图5、图6提出了下述方案：通过由外周侧的轴承基本金属件和与轴承基本金属件不同部件的内周侧的轴承衬里构成轴承，并且负荷侧及反负荷侧的衬里直到产生油膜压力的范围设置轴承滑动面，构成局部轴承结构，从而降低轴承损失。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2009-222210号公报

然而，在支撑蒸汽涡轮、燃气轮机等要求高可靠性的工业用旋转设备的旋转轴的滑动轴承装置中，具有通过降低轴承的损失来提高设备效率或通过降低润滑油的油量并使供油用容器或泵等补充设备小型化来降低成本的需求。

轴承的损失由滑动面上的润滑油膜的剪断引起，因此能够通过减小轴承的滑动面积来降低轴承单体的损失。因此，如专利文献1那样，通过切割轴承的滑动面的一部分而为局部轴承结构能够降低轴承的损失。

另外，在以低油量化为目标的场合，轴承滑动面的温度上升成为课题。轴承滑动面一般使用低熔点金属，由于伴随油量降低的温度上升，产生强度下降，还存在烧焦的可能性。因此，通过如专利文献1那样向负荷侧的轴承外周供给润滑油并冷却轴承滑动面，能够有效地进行冷却。

但是，专利文献1由于分别向反负荷侧（轴承上部侧）与负荷侧（轴承下部侧）独立地供给润滑油，因此在供给到轴承上部侧的滑动面上的润滑油到达轴承下部侧前，从切割了滑动面的部位排出到轴承外部。

并且，轴承上部侧的温度上升与轴承下部侧的温度上升相比极小。因此，在专利文献1的结构中，供给到轴承上部侧的润滑油无法有效地用于轴承的冷却。

发明内容

本发明的目的在于提供在局部轴承结构的滑动轴承装置中，有效地利用供给到轴承的润滑油进行冷却，并能够降低润滑油的油量的滑动轴承装置。

本发明是一种滑动轴承装置，其具备上下分割为二的轴承衬里、以及设在轴承衬里的外周侧的背金属件，该滑动轴承装置的特征在于，轴承下部侧的轴承衬里分为切口部与滑动面而构成，该切口部在轴承宽度方向上切割滑动面的一部分，并在与转子之间形成空隙，该轴承下部侧的轴承衬里具有：使润滑油从滑动面与切口部的边界部朝向转子旋转方向上游侧流通到滑动面的背侧的通油道；以及从滑动面的上游侧端部向滑动面供给沿通油道流下的润滑油的供给口，轴承下部侧的背金属件具有在边界部与通油道连通，并将从轴承外部供给的润滑油供给到通油道的供油道，供给到轴承内部的润滑油的全部通过通油道供给到轴承内部。

本发明的效果如下。

根据本发明，能够通过减小滑动面积来降低轴承的损失。另外，通过供给到轴承内部的低温的润滑油的全部首先通过成为轴承滑动面的最高温的部分，提高由润滑油产生的冷却效果，能够防止低熔点金属的强度下降。由此，能够抑制以往过度地减少油量的场合的轴承温度的上升。

由此，根据本发明，能够提供在局部轴承结构的滑动轴承装置中，利用供给到轴承的润滑油有效地进行冷却，能够降低润滑油的油量的滑动轴承装置。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的滑动轴承装置的纵剖视图。

图2是图1所示的滑动轴承装置的A-A线剖视图。

图3是表示普通的滑动轴承的滑动面的油膜的压力分布的图。

图4是本发明的第二实施例的滑动轴承装置的纵剖视图。

图5是本发明的第三实施例的滑动轴承装置的纵剖视图。

图6是图5所示的滑动轴承装置的B-B线剖视图。

图7是图5所示的滑动轴承装置的B-B线剖视图。

图8是本发明的第四实施例的滑动轴承装置的纵剖视图。

图9是图8所示的滑动轴承装置的C-C线剖视图的一个例子。

图10是图8所示的滑动轴承装置的C-C线剖视图。

图11是蒸汽涡轮的概略结构图。

图12是燃气轮机的概略结构图。

图中：1—转子，2a—下部轴承衬里，2b—上部轴承衬里，3a—下部背金属件，3b—上部背金属件，4—供油道，5a、5b—供给口，6a、6b—通油道，7a、7b—切口部，8—槽，9、9a、9b—滑动面，10—压力分布，11—轴承装置，12—高压涡轮，13—中压涡轮，14—低压涡轮，15—发电机，16—压缩机，17—涡轮，18—燃烧器，19—转子旋转方向。

具体实施方式

下面使用附图说明本发明的实施例。

使用图1～图4说明本发明的第一实施例。

图1是第一实施例的滑动轴承装置的纵剖视图。本实施例的滑动轴承装置为分割为下部部与上部部的两分割结构，以夹住旋转设备的转子1的方式设置。轴承上部侧与轴承下部侧利用螺栓（未图示）连结。转子1能在以符号19表示的箭头的方向上旋转地支撑在轴承装置上。

轴承下部侧具有能使转子1旋转地支撑转子1的下部轴承衬里2a、安装在下部轴承衬里2a的外周侧且固定、支撑下部轴承衬里2a的下部背金属件3a。轴承上部侧具有能使转子1旋转地支撑转子1的上部轴承衬里2b、安装在上部轴承衬里2b的外周侧且固定、支撑上部轴承衬里2b的上部背金属件3b。下部轴承衬里2a及上部轴承衬里2b的内周侧表面以白色金属等为衬里，构成转子1滑动的滑动面。

在本实施例中，设置将设在下部轴承衬里2a上的滑动面9a的转子旋转方向下游侧端部沿轴承宽度方向在一部分或整个面上切割为凹状，在与转子1之间形成空隙的切口部7a。切口的深度为了阻止形成油膜，不产生由油膜引起的损失，需要为某程度的深度。但是，为了使轴承衬里自身的定位容易，期望不在径向上全部切割轴承衬里，期望留下一部分。另外，切口部7a与滑动面9a的边界可以顺滑。另外，切割的范围使用图3后述。

在下部轴承衬里2a的外周侧形成向轴承内部供给的润滑油通过的一个或多个通油道6a。通油道6a在滑动面9a的外周侧部分沿滑动面9a在圆周方向上，在从滑动面9a与切口部7a的边界部到滑动面9a的转子旋转方向上游侧端部的范围内形成。通过在滑动面9a的除了切口部7a的外周侧设置通油道6a，能够不使润滑油通过切口部7a的背侧，而只通过滑动面9a的背侧。

通油道6a的转子旋转方向上游侧端部与在滑动面9a的转子旋转方向上游侧端部开口的供给口5a连通。由此，在通油道6a中流下的润滑油通过供给口5a流出到下部轴承衬里2a的滑动面9a上，并供给到滑动面9a与转子1之间。

通油道6a的转子旋转方向下游侧端部与设在下部背金属件3a上的供油道4连通。下部背金属件3a的供油道4与设在轴承外部的供油泵（未图示）连接，从外部供给的润滑油通过供油道4流入通油道6a，并从供给口5a供给到滑动面9a上。另外，通油道6a的旋转方向下游侧端部位于滑动面9a与切口部7a的边界部附近，在此与供油道4连通。

图2是图1的滑动轴承装置的A-A线剖视图。转子1省略图示。在本实施例中，在轴承宽度方向整体上设置切口部7a，但也可以在轴承宽度方向的一部分设置。另外，在本实施例中，通油道6a在滑动面9a的背侧部分沿轴承宽度方向设有多个。由此，能够冷却面整体。另外，通油道6a通过在下部轴承衬里2a的外周面设置槽而形成。

接着，对滑动面9a中切割的范围进行说明。图3是表示普通的滑动轴承的滑动面9的油膜的压力分布的图。在使通过轴承中心的轴承水平面的转子旋转方向上游侧为0°的场合，油膜压力分布10在比90°靠转子旋转方向下游侧为最大压力，并且再往下游压力降低，产生未产生压力的区域。该范围根据旋转轴1的负荷及运转状态而不同，大致为120°以后。该部分未产生由油膜引起的压力，因此即使切割也不会对轴承的性能产生影响。因此，在本实施例中，切割不会产生油膜压力、或者油膜压力为负压的部分而形成切口部7a。更具体地说，切割120°以后、换言之切割从转子负荷方向（转子的重量进行作用的方向）沿转子旋转方向30°以后的范围而形成切口部7a。切口部7a最好沿轴承宽度方向整个面设置，但即使在轴承宽度方向一部分设置也是有效果的。

对本实施例的作用效果进行说明。

在本实施例中，从轴承外部供给到轴承内部的润滑油的全部从供油道4供给到通油道6a，沿通油道6a向转子旋转方向相反侧流下，并从供给口5a供给到滑动面9a上。

在滑动面9a中，越向转子旋转方向下游侧温度越上升。因此，在本实施例中，向滑动面9a与切口部7a的边界附近直接供给只供油的最低温的润滑油。由此，能够将最低温的润滑油首先供给到最高温的部分。另外，通过润滑油沿通油道6a向转子旋转方向相反侧流下，能够利用滑动面9a的更高温的部分使低温的状态的润滑油通过，能够提高由润滑油产生的冷却效率。另外，通过使供给到轴承内部的润滑油全部通过通油道6a，能够将润滑油全部用于高温部位的冷却。由此，能够提高利用润滑油的冷却效果，从而能够抑制滑动面的低熔点金属的强度下降。

根据本实施例，通过改进从轴承外部向轴承内部供给的润滑油的轴承内部的供给路径，能够提高利用润滑油的冷却性能，从而能够抑制轴承温度上升。由此，能够减少油量，实现低油量化。

另外，根据本实施例，通过在滑动面设置切口部7a，能够减小滑动面积，也能够降低由油膜的剪断引起的损失。

（实施例二）

接着对本发明的第二实施例进行说明，另外，对与第一实施例相同的结构要素标注相同符号并省略说明。

图4是本实施例的滑动轴承装置的纵剖视图。本实施例与实施例一不同点在于设置将轴承下部侧的滑动面9a的转子旋转方向上游侧端部沿轴承宽度方向切割为凹状，并在与转子之间形成空隙的切口部7b。

在图3的压力分布中，在0°～40°的位置（换言之，从转子负荷方向沿转子反转方向50°～90°），油膜的压力小。即使在该部分沿轴承宽度方向在一部分或整个面上设置切口部7b，对油膜压力分布10带来的影响也小，由此，能进一步降低轴承损失。随此，供给口5a设置在比切口部7b与滑动面9a的边界靠旋转方向下游侧。根据该例子，除了实施例一的效果，还能进一步降低由油膜的剪断带来的损失。

（实施例三）

使用图5～图7说明本发明的第三实施例。另外，在各图中对与第一、二实施例相同的结构要素标注相同符号并省略说明。

图5是第三实施例的滑动轴承装置的纵剖视图。在本实施例中，上部轴承衬里2b的结构与实施例一、二不同。在本实施例中，在上部轴承衬里2b的表面设置沿圆周方向延伸的槽8（切口部）。

图6是图5的滑动轴承装置的B-B线剖视图。转子1省略图示。在上部轴承衬里2b的内周面的轴承宽度方向中央部形成滑动面9b，并在其宽度方向两侧设置沿圆周方向延伸的槽8。通过设置槽8，在圆周方向上切割滑动面9b，并在与转子1之间形成空隙，从而减小轴承上部侧的滑动面积。

轴承上半部不需要承受转子1的负荷，由于以某些原因转子1振摆回转的场合的导向件的作用，能减小滑动面积。根据本实施例，在实施例一的效果之外，通过减小轴承上部侧的滑动面积，能够进一步降低轴承损失。

另外，滑动面9b与槽8的配置未限定于图6所示的例子。例如如图7所示，可以在轴承宽度方向两处设置上部侧的滑动面9b，并在其两端形成槽8。即使这样设置，由于滑动面的面积减小，因此对降低损失有效。

（实施例四）

接着，对本发明的第四实施例进行说明。

图8是第四实施例的滑动轴承装置的纵剖视图。在本实施例中，使下部侧的通油道6a分支，与在上部轴承衬里2b上设置了一个或多个的通油道6b连通。通油道6b沿上部侧的滑动面9b在圆周方向上延伸，并与在上部侧的滑动面9b的转子旋转方向上游侧端部开口的供给口5b连通。

图9是图8的滑动轴承装置的C-C线剖视图。上半部的滑动面9b设在轴承宽度方向的中央部，并在其两端设有沿圆周方向延伸的槽8。在设置了槽8的场合，由于滑动面9b的面积变小，因此上部侧的通油道6b可以比下部侧的通油道6a的数量少。通油道6b设置为位于滑动面9b的外周侧。

在本实施例中，为沿通油道6a流下的润滑油的一部分沿上部侧的通油道6b流下，也能够从供给口5b向上部侧的滑动面9b供油的结构。通过为这种结构，由于也能够向滑动面9b上供给润滑油，因此在转子1振摆回转的场合，也能够抑制振动面9b的损伤。

另外，滑动面9b、槽8、以及通油道6b的配置关系未限定于图9的例子。例如，如图10所示，沿轴承宽度方向设置两处上部侧的滑动面9b，并在其两端设置槽8。通油道6b分别设在沿宽度方向设置两处的滑动面9b的外周侧。如图10所示，具有根据设置方式，在上部侧的滑动面9b与槽8上具有多个上半部的滑动面的场合。在这种场合，上部侧的通油道6b与滑动面的数量一致地设置是有效的。

接着，对应用滑动轴承装置的旋转设备的例子进行说明。作为应用本轴承装置的对象，可以列举涡轮设备、尤其蒸汽涡轮、燃气轮机、压缩机等。

图11是概略地表示蒸汽涡轮的主要的结构设备的例子。在用于火力发电设备的蒸汽涡轮中，为了高效率化，普遍是利用转子1连结高压涡轮12、中压涡轮13、低压涡轮14、发电机15的多跨度的形状的蒸汽涡轮。期望将本发明的轴承用于能使转子1旋转地支撑转子1的全部的轴承装置11，但即使用于这其中的几个，也能够有助于设备的低损化及低油量化。

图12是概略地表示燃气轮机的主要的结构设备的例子。燃气轮机具有压缩空气的压缩机16、使由压缩机16压缩的压缩空气与燃料一起燃烧而产生燃烧气体的燃烧器18、利用由燃烧器18产生的燃烧气体进行旋转驱动的涡轮17，压缩机16与涡轮17由转子1连结。转子1利用轴承装置11能旋转地被支撑。通过对它们也将本发明的轴承装置用于轴承装置11，能够有助于设备的低损失化及低油量化。

Claims (10)

1.一种滑动轴承装置，其具备上下分割为二的轴承衬里、以及设在上述轴承衬里的外周侧的背金属件，该滑动轴承装置的特征在于，

轴承下部侧的上述轴承衬里分为切口部与滑动面而构成，该切口部在轴承宽度方向上切割滑动面的转子旋转方向下游侧，并在与转子之间形成空隙，

该轴承下部侧的上述轴承衬里具有：

使润滑油从上述滑动面与上述切口部的边界部朝向转子旋转方向上游侧流通到上述滑动面的背侧的通油道；以及

从上述滑动面的上游侧端部向滑动面供给沿上述通油道流下的润滑油的供给口，

轴承下部侧的上述背金属件具有在上述边界部与上述通油道连通，并将从轴承外部供给的润滑油供给到上述通油道的供油道，

供给到轴承内部的润滑油的全部通过上述通油道供给到轴承内部。

2.根据权利要求1所述的滑动轴承装置，其特征在于，

轴承上部侧的上述轴承衬里具有：

只形成在轴承宽度方向的一部分并对转子进行导向的滑动面；以及

形成在轴承宽度方向的其他部位，并在与转子之间形成空隙的切口部。

3.根据权利要求2所述的滑动轴承装置，其特征在于，

上述通油道在轴承上部侧的上述轴承衬里上延伸，

该滑动轴承装置具备第二供给口，其在轴承上部侧的上述轴承衬里的上述滑动面上开口，将沿上述通油道流下的上述润滑油供给到轴承上部侧的滑动面上。

4.根据权利要求1～3任一项所述的滑动轴承装置，其特征在于，

轴承下部侧的上述切口部设在从转子负荷方向沿转子旋转方向30°～90°的范围内。

5.根据权利要求1～3任一项所述的滑动轴承装置，其特征在于，

在轴承宽度方向上沿一部分或整个面切割从转子负荷方向沿转子反转方向50°～90°的范围的滑动面。

6.一种旋转设备，其具备转子与支撑上述转子的轴承装置，上述轴承装置具有上下分割为二的轴承衬里、以及设在上述轴承衬里的外周侧的背金属件，该旋转设备的特征在于，

上述轴承装置的轴承下部侧的上述轴承衬里分为切口部与滑动面而构成，该切口部在轴承宽度方向上切割滑动面的转子旋转方向下游侧，并在与转子之间形成空隙，

上述轴承装置的轴承下部侧的上述轴承衬里具有：

使润滑油从上述滑动面与上述切口部的边界部朝向转子旋转方向上游侧流通到上述滑动面的背侧的通油道；以及

从上述滑动面的上游侧端部向滑动面供给沿上述通油道流下的润滑油的供给口，

上述轴承装置的轴承下部侧的上述背金属件具有在上述边界部与上述通油道连通，并将从轴承外部供给的润滑油供给到上述通油道的供油道，

供给到轴承内部的润滑油的全部通过上述通油道供给到轴承内部。

7.根据权利要求6所述的旋转设备，其特征在于，

轴承上部侧的上述轴承衬里具有：

只形成在轴承宽度方向的一部分并对转子进行导向的滑动面；以及

形成在轴承宽度方向的其他部位，并在与转子之间形成空隙的切口部。

8.根据权利要求7所述的旋转设备，其特征在于，

上述通油道在轴承上部侧的上述轴承衬里上延伸，

上述轴承装置具备第二供给口，其在轴承上部侧的上述轴承衬里的上述滑动面上开口，将沿上述通油道流下的上述润滑油供给到轴承上部侧的滑动面上。

9.根据权利要求7或8所述的旋转设备，其特征在于，

轴承下部侧的上述切口部设在从转子负荷方向沿转子旋转方向30°～90°的范围内。

10.根据权利要求7或8所述的旋转设备，其特征在于，

在轴承宽度方向上沿一部分或整个面切割从转子负荷方向沿转子反转方向50°～90°的范围的滑动面。