CN105339688A - 可倾瓦块型轴颈轴承 - Google Patents

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CN105339688A CN201480034901.0A CN201480034901A CN105339688A CN 105339688 A CN105339688 A CN 105339688A CN 201480034901 A CN201480034901 A CN 201480034901A CN 105339688 A CN105339688 A CN 105339688A
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三浦治雄
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Abstract

可倾瓦块(2)具有从该可倾瓦块(2)的外周面(2b)起贯通至内周面(2a)的贯通孔(11)，喷嘴(3)构成为穿过可倾瓦块(2)的贯通孔(11)的内部，基端部固定于轴承壳体(5)，先端部面向旋转轴(1)的外周面(1a)。而且，在喷嘴(3)与可倾瓦块(2)的贯通孔(11)的内表面之间，形成即使可倾瓦块(2)摆动也能够避免喷嘴(3)与可倾瓦块(2)接触的间隙(7)。由此，提供一种在维持相对于振动的稳定化功能的同时能够实现给油量的降低以及油膜温度上升的抑制的可倾瓦块型轴颈轴承。

Description

可倾瓦块型轴颈轴承
技术领域
本发明涉及一种可倾瓦块型轴颈轴承。
背景技术
在离心压缩机等旋转机械中，存在为了在半径方向上支承旋转轴而装备有可倾瓦块型轴颈轴承的情况。可倾瓦块型轴颈轴承同圆弧轴承和椭圆轴承相比，对于自激振动具有极高的稳定性。这是由于通过支撑旋转轴的可倾瓦块的自由摆动，使相对于振动产生不稳定化作用的油膜的弹性耦合项、即在振动方向上作用于旋转轴的弹性常量变小。
对于这样的可倾瓦块型轴颈轴承而言，由于需要提高旋转机械的效率，因而需要应对高周向速度、高表面压力。换言之，周向速度及表面压力越高，越容易在其与旋转轴的滑动面上产生烧伤，因而需要降低滑动面的温度上升，润滑油的供给变得重要。
在可倾瓦块型轴颈轴承的润滑油的供给方法中，大体上分为油浴式和直接给油式两种。直接给油式同油浴式相比，具有可倾瓦块的冷却性能出色，能够以少给油量实现高周向速度的特征。
被分类为直接给油式的现有的可倾瓦块型轴颈轴承的示例分别被记载于专利文献1及2。
记载于专利文献1的可倾瓦块型轴颈轴承具有如下构造，即：在邻接的可倾瓦块之间，安装了具有沿半径方向延伸至旋转轴的附近的油阻挡(block)部(边缘)和设置在其后方(旋转轴的旋转方向上的下游侧)的给油口的零件的构造。利用该边缘，回收对可倾瓦块的滑动面进行润滑并且温度上升了的剩余(carry-over)油，并从设置在该边缘的后方的给油口喷出新的润滑油，从而向位于后方的可倾瓦块供给温度低的润滑油，谋求对轴承温度的上升进行抑制。
专利文献2所记载的可倾瓦块型轴颈轴承具有如下结构，即：在闸瓦(可倾瓦块)的滑动面的前缘部(旋转轴的旋转方向的上游侧部分)设置给油槽，通过利用连结可倾瓦块与环(轴承壳体)的油供给管组合体(送油管)向给油槽输送润滑油，从而向滑动面的前缘部直接给油。由此，向可倾瓦块的前缘部供给温度低的新的润滑油，谋求对轴承温度的上升进行抑制。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利第5738447号说明书
专利文献2:日本特开昭61-65904号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在上述专利文献1所记载的给油方法中，已供给至邻接的可倾瓦块间的润滑油中的一部分没有被供给至可倾瓦块的滑动面而沿旋转轴的轴向流出，因而需要作为给油量增加相应量的润滑油。
另外，对可倾瓦块的滑动面进行润滑并且温度上升了的润滑油与旋转轴连粘，因而不能利用边缘刮下全部的润滑油。不能刮下的润滑油与重新供给的润滑油混合，被供给至位于后方的可倾瓦块，因而难以使重新供给的润滑油全部保持供给时的低温度的状态地进入可倾瓦块的滑动面。
另一方面，在上述专利文献2所记载的给油方法中，从设置在可倾瓦块的滑动面的附近的给油槽将润滑油供给至直接滑动面，因而能够减少像专利文献1所记载的给油方法那样不供给向可倾瓦块的滑动面而沿轴向流出的润滑油。但是，由于通过送油管结合可倾瓦块与轴承壳体，因而导致可倾瓦块的摆动受到抑制。因此，专利文献2所记载的给油方法存在不能充分发挥可倾瓦块的原本的功能、即降低不稳定化力的效果的可能性，换言之，存在不能充分发挥相对于振动的稳定化功能的可能性。
本发明鉴于上述背景而作出，其目的在于提供一种能够在维持相对于振动的稳定化功能的同时，实现给油量的降低及对油膜温度上升进行抑制的可倾瓦块型轴颈轴承。
用于解决课题的方案
为了达成上述的目的，本发明的可倾瓦块型轴颈轴承具备：在半径方向上支承旋转轴的多个可倾瓦块；将所述多个可倾瓦块可摆动地收容于内部的轴承壳体；分别将润滑油供给至所述多个可倾瓦块的内周面与所述旋转轴的外周面之间的多个喷嘴；以及对所述可倾瓦块与所述轴承壳体在周向上的相对位置进行限制的限制构造，所述可倾瓦块具有从该可倾瓦块的外周面起贯通至内周面的贯通孔，所述喷嘴穿过所述可倾瓦块的所述贯通孔的内部，基端部固定于所述轴承壳体，并且前端部面向所述旋转轴的所述外周面，在所述喷嘴与所述可倾瓦块的所述贯通孔的内表面之间，形成有即使所述可倾瓦块摆动也能够避免所述喷嘴与所述可倾瓦块接触的间隙。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够在维持相对于振动的稳定化功能的同时，实现给油量的降低及对油膜温度上升进行抑制的可倾瓦块型轴颈轴承。
附图说明
图1是与旋转轴一起表示本发明的第1实施方式的可倾瓦块型轴颈轴承的构造的概略轴直角剖视图。
图2是沿着图1的A-A线的概略剖视图。
图3是放大图1中最下方的可倾瓦块周边而表示的概略轴直角剖视图。
图4(a)是从半径方向内侧看最下方的可倾瓦块的俯视图，(b)是从半径方向外侧看最下方的可倾瓦块的仰视图。
图5(a)是从半径方向内侧看喷嘴的图，(b)是沿着图5(a)的B-B线的概略剖视图。
图6是与旋转轴一起表示本发明的第2实施方式的可倾瓦块型轴颈轴承的构造的概略轴直角剖视图。
图7(a)是从半径方向内侧看图6所示的喷嘴的图，(b)是沿着图7(a)的C-C线的概略剖视图。
图8是放大本发明的第3实施方式的可倾瓦块型轴颈轴承中最下方的可倾瓦块周边而表示的概略轴直角剖视图。
图9是放大本发明的第4实施方式的可倾瓦块型轴颈轴承中最下方的可倾瓦块周边而表示的概略轴直角剖视图。
具体实施方式
对于本发明的实施方式，适当参照附图地进行详细说明。
此外，在如下所示的附图中，对相同部件或相应部件标注相同的附图标记，适当省略重复说明。另外，为便于说明，存在变形或夸张地示意性地表示部件的尺寸及形状的情况。
〔第1实施方式〕
首先，参照图1～图5对本发明的第1实施方式进行说明。
本发明的第1实施方式的可倾瓦块型轴颈轴承20优选用于对例如多级离心压缩机那样的高速且在接近危险速度的区域运转的旋转机械的旋转轴进行支承。
图1是与旋转轴1一起表示本发明的第1实施方式的可倾瓦块型轴颈轴承20的构造的概略轴直角剖视图。图2是沿着图1的A-A线的概略剖视图。图3是放大图1中最下方的可倾瓦块2周边而表示的概略轴直角剖视图。图4(a)是从半径方向内侧看最下方的可倾瓦块2的俯视图，图4(b)是从半径方向外侧看最下方的可倾瓦块2的仰视图。图5(a)从半径方向内侧看喷嘴3的图，图5(b)是沿着图5(a)的B-B线的概略剖视图。
如图1及图2所示，可倾瓦块型轴颈轴承20具有多个(在图1中为5个)可倾瓦块2，所述多个可倾瓦块2在该旋转轴1的半径方向上支承以高速沿旋转方向10旋转的旋转轴1。多个可倾瓦块2被可摆动地收容在轴承壳体5内。
在可倾瓦块2的外周面2b上形成有可摆动地支承该可倾瓦块2的凸状的枢轴12。而且，可倾瓦块2以枢轴12的表面与筒状的轴承壳体5的内周面5a接触的方式在周向上等间隔地配置在轴承壳体5内。
另外，可倾瓦块型轴颈轴承20在多个可倾瓦块2的内周面2a与旋转轴1的外周面1a之间具有分别供给润滑油的多个(在图1中为5个)喷嘴3。
在轴承壳体5的轴向两端面上，通过螺纹紧固等方式固定有呈大致圆盘状的一对端板13、14(参照图2)。可倾瓦块2在轴向上被该一对端板13、14保持，被保持成不会在半径方向上移动而偏离的程度。
如图3所示，可倾瓦块2大致呈沿半径方向切断并在周向上分割了圆筒的形状，作为可倾瓦块2与旋转轴1的滑动面的内周面2a由例如白色金属等轴承材料形成。
如图3及图4所示，为了在内部配置喷嘴3，可倾瓦块2具有从该可倾瓦块2的外周面2b起贯通至内周面2a的截面大致矩形的贯通孔11。贯通孔11形成于可倾瓦块2的前缘侧(旋转轴的旋转方向的上游侧)。
枢轴12在可倾瓦块2的外周面2b上沿轴向延伸而形成，枢轴12的表面形成为大致圆筒面形状的凸面12a。在此，凸面12a的曲率半径小于轴承壳体5的内周面5a的半径。因此，可倾瓦块2在被收容于轴承壳体5内的状态下能够以枢轴12为中心向周向的两侧(图3的左侧和右侧)摆动。另外，在枢轴12的凸面12a的中央形成有供销4卡合的卡合孔12b。
如图3所示，喷嘴3形成为穿过可倾瓦块2的贯通孔11的内部，其基端部通过螺纹紧固等方式固定于设置在轴承壳体5上的贯通孔5b，并且其前端部面向旋转轴1的外周面1a。
而且，在喷嘴3与可倾瓦块2的贯通孔11的内表面之间，形成即使可倾瓦块2以枢轴12为中心摆动也能够避免喷嘴3与可倾瓦块2接触的间隙7。
另外，可倾瓦块型轴颈轴承20具有限制可倾瓦块2与轴承壳体5在周向上的相对位置的限制构造。在本实施方式中，该限制构造具有固定于轴承壳体5的销4、以及形成于枢轴12并且供销4插入且卡合的卡合孔12b。具体而言，销4通过压入设置于轴承壳体5的贯通孔5c等方式被固定，并且其前端部插入可倾瓦块2的枢轴12的卡合孔12b而卡合。由此，可倾瓦块2与轴承壳体5在周向上的位置关系受到限制，能够更可靠地保持喷嘴3与可倾瓦块2之间的间隙7。销4以对可倾瓦块2相对于轴承壳体5的内周面沿周向移动的动作进行限制的方式工作，但不会约束可倾瓦块2的倾斜移动(摆动)。
销4与卡合孔12b之间的径向的间隙被设定成小于喷嘴3与可倾瓦块2的贯通孔11的内表面之间的宽度方向(旋转轴1的周向)的间隙7，并且大于可倾瓦块2的内周面2a与旋转轴1的外周面1a之间的径向的间隙(轴承间隙)。利用这样的结构，能够进一步确保可倾瓦块2的自由摆动、以及避免喷嘴3与可倾瓦块2的接触。此外，在图1等中，为了说明的方便，上述的3个间隙被描述成与实际不同的大小。
如图5所示，喷嘴3的外形呈矩形板状。在第1实施方式中，在喷嘴3的前端部设置有喷出润滑油的多个喷出口3a。在此，多个喷出口3a形成为沿旋转轴1的轴向排列成一列。喷嘴3的喷出口3a的开口端配置成在不比可倾瓦块2的内周面2a向内径侧突出的范围内靠近旋转轴1的外周面1a(参照图3)。另一方面，在喷嘴3的基端部设置有将润滑油导入的导入口3b，从导入口3b导入的润滑油在被集中到分配室3c后被稳定地输送至多个喷出口3a。
在此，喷嘴3通过将在图5(b)中分配室3c的中央附近沿图5(b)的上下方向被二分的两个零件接合而形成，但并不仅限于此，还可以通过将在例如图5(a)的喷嘴3的厚度方向中央沿厚度方向被二分的两个零件接合而形成。
接下来，对如上所述地构成的可倾瓦块型轴颈轴承20的作用进行说明。
如图3所示，从形成有多个喷出口3a(参照图5)的喷嘴3供给来的润滑油8a通过向互成滑动面的可倾瓦块2的内周面2a与旋转轴1的外周面1a之间直接喷出(喷雾)而供给。喷嘴3配置成穿过可倾瓦块2的贯通孔11的内部，其周围被可倾瓦块2包围，因而从喷出口3a喷出了的润滑油8a保持不向旋转轴1的轴向漏出的状态地被引向滑动面的方向。
流入了旋转轴1与可倾瓦块2的滑动面的润滑油在旋转轴1与可倾瓦块2之间形成油膜，防止旋转轴1与可倾瓦块2的直接接触，并且承担作用于旋转轴1的载荷。
另外，形成即使可倾瓦块2摆动也不会使喷嘴3与可倾瓦块2接触的程度的间隙7，因而可倾瓦块2的摆动不受抑制地变成自由。由此，能够谋求降低相对于振动的不稳定化力，因而自激振动的发生极限(相对于振动的稳定性的极限)得到提高，旋转机械能够使旋转轴旋转至更高的转速地运转。
而且，即使在向喷嘴3的给油因故障等而停止的情况下，一定程度地积存于可倾瓦块型轴颈轴承20的内部的润滑油也会穿过喷嘴3与可倾瓦块2的贯通孔11的内表面之间的间隙7，借助旋转轴1的旋转被引入旋转轴1与可倾瓦块2的滑动面并供给一定时间。即，即使在因任何原因而导致向喷嘴3的给油停止时，也能够使穿过了间隙7的润滑油向滑动面供给一定时间。
如上所述，在本实施方式中，可倾瓦块2具有从该可倾瓦块2的外周面2b起贯通至内周面2a的贯通孔11，喷嘴3形成为穿过可倾瓦块2的贯通孔11的内部，其基端部固定于轴承壳体5，并且其前端部面向旋转轴1的外周面1a。而且，在喷嘴3与可倾瓦块2的贯通孔11的内表面之间，形成即使可倾瓦块2摆动也能够避免喷嘴3与可倾瓦块2的接触的间隙7。
根据这样的本实施方式，在可倾瓦块型轴颈轴承20中，润滑油从穿过可倾瓦块2的贯通孔11的内部的喷嘴3直接供给至旋转轴1与可倾瓦块2的滑动面，能够抑制已供给的润滑油沿轴向漏出，能够以少的给油量抑制滑动面的温度上升。而且，通过因形成间隙7而不抑制可倾瓦块2的摆动的效果，能够降低相对于振动的不稳定化力，使相对于振动的稳定性的极限提高。而且，即使在因任何的原因导致向喷嘴3的给油停止时，也能够确保穿过了间隙7的润滑油向滑动面供给一定时间。
即，能够提供能够在维持相对于振动的稳定化功能的同时实现抑制给油量的降低与对油膜温度的上升进行抑制的可倾瓦块型轴颈轴承20。
另外，在本实施方式中，在喷嘴3的前端部设置有喷出润滑油的喷出口3a。根据这样的结构，能够将从导入口3b导入喷嘴3的润滑油直接喷出并供给至旋转轴1与可倾瓦块2的滑动面。
〔第2实施方式〕
接下来，参照图6及图7，以与上述的第1实施方式的不同点为中心对本发明的第2实施方式进行说明，适当省略对于相同点的说明。
图6是与旋转轴一起表示本发明的第2实施方式的可倾瓦块型轴颈轴承20a的构造的概略轴直角剖视图。图7(a)是从半径方向内侧看图6示出的喷嘴9的图，图7(b)是沿着图7(a)的C-C线的概略剖视图。
如图6及图7所示，第2实施方式在可倾瓦块型轴颈轴承20a具有与第1实施方式的喷嘴3不同的喷嘴9这一点与第1实施方式不同，其他方面相同。
在第2实施方式中，在喷嘴9的前端部设置有具有面向旋转轴1的外周面1a开口并能够积存润滑油的油积存部9a。喷嘴9的油积存部9a的开口端配置成在不比可倾瓦块2的内周面2a向内径侧突出的范围内靠近旋转轴1的外周面1a。在喷嘴9的基端部设置有导入润滑油的导入口9b，从导入口9b导入的润滑油被积存于油积存部9a。
根据这样的第2实施方式，能够将从导入口9b导入喷嘴9的润滑油积存于旋转轴1与可倾瓦块2的滑动面附近的油积存部9a，能够将润滑油从该油积存部9a供给至旋转轴1与可倾瓦块2的滑动面。因此，根据第2实施方式，除了能够起到与第1实施方式相同的作用效果之外，还不需要像第1实施方式的喷嘴3的情况那样进行给油压的调节，能够设置形状更简单的构造的喷嘴9，能够降低成本。
〔第3实施方式〕
接下来，参照图8，以与上述的第1实施方式的不同点为中心对本发明的第3实施方式进行说明，适当省略对于相同点的说明。
图8是放大本发明的第3实施方式的可倾瓦块型轴颈轴承20b中最下方的可倾瓦块2周边而表示的的概略轴直角剖视图。
如图8所示，在第3实施方式的可倾瓦块型轴颈轴承20b中，在可倾瓦块2在该可倾瓦块2的前缘部、即该可倾瓦块2中旋转轴1的旋转方向的上游侧端部设置有突起6这一点与第1实施方式不同，其他方面相同。
突起6具有向上游侧延长可倾瓦块2的内周面2a而形成的内周延长面6a、以及从该内周延长面6a的前端缘起相对于该内周延长面6a成锐角倾斜的倾斜面6b。
根据这样的第3实施方式，能够利用具有锐角的前端缘的边缘状的突起6从旋转轴1起刮下通过位于旋转轴1的旋转方向的上游侧的可倾瓦块2的滑动面并进行了润滑的剩余油8b。因此，根据第3实施方式，除了能够起到与第1实施方式相同的作用效果之外，还能够减少温度上升了的剩余油8b流入下一个可倾瓦块2的滑动面的问题，使从喷嘴3供给来的温度低的新的润滑油被引入滑动面。由此，能够进一步降低滑动面的油膜温度。
〔第4实施方式〕
接下来，参照图9，以与上述的第1实施方式的不同点为中心对本发明的第4实施方式说明，适当省略对于相同点的说明。
图9是放大本发明的第4实施方式的可倾瓦块型轴颈轴承20c中最下方的可倾瓦块2周边而表示的概略轴直角剖视图。
如图9所示，在第4实施方式的可倾瓦块型轴颈轴承20c中，限制可倾瓦块2与轴承壳体5在周向上的相对位置的限制构造与第1实施方式有所不同，其他方面相同。
在第4实施方式中，限制构造具有形成于轴承壳体5的内周面5a并与枢轴12的凸面12a卡合的凹面5d。在此，凹面5d的曲率半径为凸面12a的曲率半径以上，并且小于内周面5a的半径。利用这样的结构，能够使可倾瓦块2与轴承壳体5在周向上的位置关系受到限制，以简易的结构可靠地保持喷嘴3与可倾瓦块2之间的间隙7。利用这样的第4实施方式也能够起到与第1实施方式相同的作用效果。
以上，虽然根据实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，还包括各种变形例。例如，上述的实施方式是为了容易地说明本发明而进行的详细说明，但未必限定于具备已说明的全部的结构的情况。另外，能够将某一实施方式的结构的一部分置换为其他的实施方式的结构，另外，还能够在某一实施方式的结构中增加其他的实施方式的结构。另外，还能够在各实施方式的结构的一部分中增加、删除、置换其他的结构。
例如，上述的第3实施方式是对于第1实施方式的可倾瓦块2附加了突起6的结构，但不仅限于此，突起6也可以被附加于第2实施方式的可倾瓦块2。
另外，上述的第4实施方式中限制可倾瓦块2与轴承壳体5在周向上的相对位置的限制构造可以代替第1实施方式的限制构造而应用，但不仅限于此，也可以代替第2或第3实施方式的限制构造而应用。而且，第1实施方式、第4实施方式的限制构造是一个例子，还能够采用其他的结构。
另外，在上述的实施方式中，喷嘴3，9的外形呈矩形板状，但不仅限于此，还可以呈各种柱状截面。另外，喷嘴3的喷出口3a形成为沿轴向排列成一列，但也可以形成为排列成多列。
另外，在上述的实施方式中，在可倾瓦块2被收容在轴承壳体5内的状态下，构成为能够以枢轴12为中心向周向的两侧(图3的左侧和右侧)摆动，但并不仅限于此，还能够以枢轴为中心向周向的两侧(图3的左侧和右侧)及轴向的两侧(图3的近前侧和里侧)摆动。这种情况下的枢轴呈例如球的一部分的形状。
另外，在上述的实施方式中，枢轴12形成于可倾瓦块2的外周面2b，但并不仅限于此，还可以形成于轴承壳体5的内周面5a。在此情况下，在可倾瓦块2的外周面2b上形成有供枢轴12卡合的凹部(凹面)。
另外，在上述实施方式中，对将可倾瓦块型轴颈轴承应用于离心压缩机等旋转机械的情况进行了说明，但并不仅限于此，还能够应用于蒸汽轮机、燃气轮机等各种旋转机械。
附图标记说明
1旋转轴
1a外周面
2可倾瓦块
2a内周面
2b外周面
3喷嘴
3a喷出口
4销(限制构造)
5轴承壳体
5d凹面(限制构造)
6突起
6a内周延长面
6b倾斜面
7间隙
8a润滑油
9喷嘴
9a油积存部
10旋转方向
11贯通孔
12枢轴
12a凸面
12b卡合孔(限制构造)
20，20a～20c可倾瓦块型轴颈轴承

Claims (6)

1.一种可倾瓦块型轴颈轴承，其特征在于，具备：
在半径方向上支承旋转轴的多个可倾瓦块；
将所述多个可倾瓦块可摆动地收容于内部的轴承壳体；
分别将润滑油供给至所述多个可倾瓦块的内周面与所述旋转轴的外周面之间的多个喷嘴；以及
对所述可倾瓦块与所述轴承壳体在周向上的相对位置进行限制的限制构造，
所述可倾瓦块具有从该可倾瓦块的外周面起贯通至内周面的贯通孔，
所述喷嘴穿过所述可倾瓦块的所述贯通孔的内部，基端部固定于所述轴承壳体，并且前端部面向所述旋转轴的所述外周面，
在所述喷嘴与所述可倾瓦块的所述贯通孔的内表面之间，形成有即使所述可倾瓦块摆动也能够避免所述喷嘴与所述可倾瓦块接触的间隙。
2.如权利要求1所述的可倾瓦块型轴颈轴承，其特征在于，在所述喷嘴的所述前端部设置有喷出润滑油的喷出口。
3.如权利要求1所述的可倾瓦块型轴颈轴承，其特征在于，在所述喷嘴的所述前端部设置有油积存部，所述油积存部具备面向所述旋转轴的所述外周面的开口，并能够积存润滑油。
4.如权利要求1～3中任一项所述的可倾瓦块型轴颈轴承，其特征在于，所述可倾瓦块具有突起，所述突起设置在该可倾瓦块中所述旋转轴的旋转方向的上游侧端部，
所述突起具有向所述上游侧延长所述可倾瓦块的所述内周面而形成的内周延长面、以及从该内周延长面的前端缘起相对于该内周延长面成锐角倾斜的倾斜面。
5.如权利要求1～3中任一项所述的可倾瓦块型轴颈轴承，其特征在于，在所述可倾瓦块的所述外周面上形成有可摆动地支承该可倾瓦块的凸状的枢轴，
所述限制构造具有固定于所述轴承壳体的销、以及形成于所述枢轴并供所述销插入而卡合的卡合孔。
6.如权利要求1～3中任一项所述的可倾瓦块型轴颈轴承，其特征在于，在所述可倾瓦块的所述外周面上形成有可摆动地支承该可倾瓦块的凸状的枢轴，
所述限制构造具有形成于所述轴承壳体的内周面并与所述枢轴卡合的凹面。
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