CN108350935A - 箔片轴承 - Google Patents

箔片轴承 Download PDF

Info

Publication number
CN108350935A
CN108350935A CN201680066636.3A CN201680066636A CN108350935A CN 108350935 A CN108350935 A CN 108350935A CN 201680066636 A CN201680066636 A CN 201680066636A CN 108350935 A CN108350935 A CN 108350935A
Authority
CN
China
Prior art keywords
paillon
circumferential
insert port
edge
retainer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201680066636.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108350935B (zh
Inventor
吉野真人
藤原宏树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp filed Critical NTN Corp
Publication of CN108350935A publication Critical patent/CN108350935A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108350935B publication Critical patent/CN108350935B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18Lubricating arrangements
    • F01D25/22Lubricating arrangements using working-fluid or other gaseous fluid as lubricant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/06Arrangements of bearings; Lubricating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
    • F16C17/042Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only with flexible leaves to create hydrodynamic wedge, e.g. axial foil bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/02Sliding-contact bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • F16C32/0603Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
    • F16C32/0614Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C37/00Cooling of bearings
    • F16C37/002Cooling of bearings of fluid bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C43/00Assembling bearings
    • F16C43/02Assembling sliding-contact bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/40Application in turbochargers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/50Bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/50Bearings
    • F05D2240/54Radial bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2226/00Joining parts; Fastening; Assembling or mounting parts
    • F16C2226/50Positive connections
    • F16C2226/70Positive connections with complementary interlocking parts
    • F16C2226/76Positive connections with complementary interlocking parts with tongue and groove or key and slot
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/23Gas turbine engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/23Gas turbine engines
    • F16C2360/24Turbochargers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/08Attachment of brasses, bushes or linings to the bearing housing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

箔片轴承(10)具有:箔片保持架(11)、以及在周向上排列安装于箔片保持架(11)的多个箔片(12)。箔片(12)具有:上箔片部(12a),其具有轴承面;延伸部(12b),其设置于上箔片部(12a)的周向一侧;下箔片部(12c),其设置于上箔片部(12a)的周向另一侧;以及插入口(12d),其在周向上设置于上箔片部(12a)与下箔片部(12c)之间。插入口(12d)具有:定位部(12d1);以及在各箔片(12)的端部开口的宽幅部(12d2),其周向宽度比定位部(12d1)的周向宽度宽。上箔片部(12a)中的面向宽幅部(12d2)的缘(12e2)比面向定位部(12d1)的缘(12e1)向周向一侧后退。

Description

箔片轴承
技术领域
本发明涉及箔片轴承。
背景技术
作为支承燃气轮机或涡轮增压机等涡轮机的轴的轴承,箔片轴承受到重视。箔片轴承通过相对于弯曲而言刚性较低的具有挠性的薄膜(箔片)构成轴承面,允许轴承面的挠曲并且支承荷重。在轴旋转时,在轴与箔片之间形成流体膜(例如空气膜),非接触地支承轴。在该情况下,根据箔片的挠性而自动地形成与轴的转速或荷重、周围温度等运转条件对应的适当的轴承间隙,因此稳定性优越,与一般的空气动压轴承相比,能够高速使用。
例如在下述的专利文献1中,示出了图10所示的箔片轴承100。该箔片轴承100具有:圆筒状的箔片保持架110、安装于箔片保持架110的内周面111上的多个箔片120。如图11所示,各箔片120具有:具有轴承面的上箔片部121、设置于上箔片部121的周向一侧的延伸部122、以及设置于上箔片部121的周向另一侧的下箔片部123。在各箔片120的上箔片部121与下箔片部123的边界处设置有狭缝124。各箔片120的延伸部122插入于其他箔片120的狭缝124中(参照图12),进一步插入于在箔片保持架110的内周面111上设置的槽114中(参照图10)。各箔片120的下箔片部123配设在其他箔片120的上箔片部121与箔片保持架110的内周面111之间,从背后(外径侧)支承上箔片部121。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-143572号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述专利文献1中,作为箔片120的其他例,示出了图13所示的使狭缝124在箔片120的轴向端部开口的结构。根据本发明者们的验证,可知:在使用这样的箔片120的情况下,会在上箔片部121中的狭缝124附近的区域(图13的散点区域P)产生异常磨损。认为这是出于以下的理由。即,当在各箔片120的狭缝124中插入其他箔片120的延伸部122时,如图14所示,上箔片部121中的面向狭缝124的缘121a搭在延伸部122上。由此,可以认为:像图15中夸张地示出的那样,上箔片部121的缘121a朝向轴向外侧逐渐上翘,这样上翘的区域P与轴过度地滑动而产生了异常磨损。
例如,在图13和图14所示的箔片120中,可以想到:如果使狭缝124的周向宽度W’扩大,则能够抑制上箔片部121的缘121a的上翘量。但是,各箔片120的狭缝124是通过与插入到该狭缝124中的其他箔片120的延伸部122在周向上卡合而实现使两个箔片在周向上相互定位的功能。因此,当使狭缝124的周向宽度W’过度扩大时,各箔片120的周向上的相对移动量变大,周向上的定位精度降低,有可能导致轴承性能降低。
不仅是在径向方向上支承轴的径向箔片轴承,而且在推力方向上支承轴(止推环)的推力箔片轴承也同样地会产生上述这样的问题。
鉴于以上的情况,本发明所要解决的课题在于,在不会降低箔片轴承的轴承性能的情况下防止箔片的异常磨损。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题而完成的本发明的箔片轴承具有:箔片保持架;和在周向上排列安装于所述箔片保持架的多个箔片,其特征在于,各箔片具有:上箔片部,其具有轴承面;延伸部,其设置于所述上箔片部的周向一侧;下箔片部,其设置于所述上箔片部的周向另一侧,且配设在其他箔片的所述上箔片部与所述箔片保持架之间;以及供其他箔片的所述延伸部插入的插入口,其在周向上设置于所述上箔片部与所述下箔片部之间,所述插入口具有:定位部,其在周向上与其他箔片的所述延伸部卡合;和在各箔片的端部开口的宽幅部,其周向宽度比所述定位部的周向宽度宽,在所述上箔片部中,面向所述插入口的宽幅部的缘比面向所述插入口的定位部的缘向周向一侧后退。
这样,通过在插入口中设置周向宽度相对较小的定位部,并使该定位部与其他箔片的延伸部在周向上卡合,由此能够抑制各箔片在周向上的相对移动。并且,通过使上箔片部中的面向插入口的宽幅部的缘比面向插入口的定位部的缘进一步向周向一侧后退,由此,成为由于向插入口插入其他箔片的延伸部而大幅上翘的区域(图13和图15的散点区域P)被去除的状态。由此,抑制了上箔片部的上翘,因此能够避免上箔片部被向轴过度地按压的情况,从而能够防止箔片的异常磨损。
在上述的箔片轴承中,优选使上箔片部的面向插入口的宽幅部的缘相对于与周向垂直的方向(在径向箔片轴承的情况下为轴向,在推力箔片轴承的情况下为半径方向)倾斜。特别优选使所述上箔片部的面向插入口的宽幅部的缘是向周向另一侧凸起的曲线。由此,能够抑制上箔片部的面积(即,轴承面的面积)减少,并且抑制上箔片部的上翘。
发明效果
如上所述,根据本发明,能够确保各箔片在周向上的相对的定位精度而防止轴承性能的降低,并且能够抑制上箔片部的上翘而防止箔片的异常磨损。
附图说明
图1是本发明的实施方式的箔片轴承(径向箔片轴承)的剖视图。
图2是设置于上述径向箔片轴承中的箔片的俯视图。
图3是图2的箔片的放大图。
图4是展开地示出所连结的多个箔片的俯视图。
图5是其他例的箔片的放大俯视图。
图6是其他例的箔片的放大俯视图。
图7是其他例的箔片的放大俯视图。
图8是其他例的箔片的放大俯视图。
图9是其他例的箔片的剖视图。
图10是以往的箔片轴承的剖视图。
图11是设置于图10的箔片轴承中的箔片的立体图。
图12是示出将图11的箔片连结起来的状态的立体图。
图13是示出以往的箔片的其他例的俯视图。
图14是具有图13的箔片的箔片轴承的剖视图。
图15是展开地示出将图13的箔片连结后的状态的立体图。
具体实施方式
以下,作为本发明的箔片轴承的一例,以径向箔片轴承为例,根据图1~图9进行说明。
图1中示出了本发明的一个实施方式的径向箔片轴承10。径向箔片轴承10通过在与作为插入到内周的旋转部件的轴2之间所形成的流体膜,在径向方向上支承轴2。本实施方式的径向箔片轴承10是使用空气作为压力产生流体的空气动压轴承。径向箔片轴承10具有筒状(在图示例中为圆筒状)的箔片保持架11和安装于箔片保持架11的内周面的多个(图示例中为3个)箔片12。另外,以下,将轴2的旋转方向先行侧(图1的箭头方向先行侧)称为“周向一侧”,将轴2的旋转方向后方侧(图1的箭头方向后方侧)称为“周向另一侧”。
箔片保持架11由金属或者树脂形成。作为形成箔片保持架11的金属,列举出例如烧结金属或熔制材料(例如钢材)。箔片保持架11呈筒状,在图示例中具有圆筒面状的内周面11a和外周面11b。箔片保持架11的外周面11b固定于未图示的壳体的内周面。在箔片保持架11的内周面11a中的沿周向分开的多个部位(在图示例中为3个部位),作为供箔片12的端部插入的凹部而形成有轴向槽11c。各轴向槽11c的轴向两端分别在箔片保持架11的端面上开口。另外,也可以在轴向槽11c的轴向一端或者轴向两端设置有与箔片12卡合而限制箔片12的轴向移动的卡定部。卡定部能够与箔片保持架11一体或者分体地设置。
箔片12由富有弹性且加工性良好的金属形成,例如由钢或铜合金形成。箔片12是通过对厚度为20μm~200μm左右的金属箔片实施冲压加工或放电加工而形成的。在像本实施方式那样使用空气作为流体膜的空气动压轴承中,由于在气氛中不存在润滑油,因此优选使用不锈钢或者青铜制成的部件来作为金属箔片。
如图2所示,各箔片12具有:上箔片部12a、设置于上箔片部12a的周向一侧(图2的左侧)的延伸部12b、以及设置于上箔片部12a的周向另一侧(图2的右侧)的下箔片部12c。
上箔片部12a的内径侧的面作为轴承面发挥功能(参照图1)。在本实施方式中,各箔片12中的与轴2的外周面2a直接对置的面全部由上箔片部12a构成。在上箔片部12a的轴旋转方向先行侧的缘的轴向两端附近,设置有周向上的微小的切口12a1(参照图2)。另外,如果不是特别需要,也可以省略切口12a1。
延伸部12b从上箔片部12a向周向一侧(图2的左侧)延伸。延伸部12b设置于各箔片12的轴向端部(在图示例中为轴向两端)。在本实施方式中,各延伸部12b呈矩形状。
下箔片部12c从上箔片部12a向周向另一侧(图2的右侧)延伸。图示例的下箔片部12c的轴向宽度与上箔片部12a的轴向宽度相等。除此之外,可以使下箔片部12c与上箔片部12a的轴向宽度稍微不同,例如也可以使下箔片部12c的轴向宽度比上箔片部12a的轴向宽度稍小。在下箔片部12c的周向另一侧的缘处设置有朝向周向一侧使轴向宽度逐渐变窄的缺口部12c1。在图示例中,缺口部12c1形成为大致圆弧状。除此之外,缺口部12c1也可以呈使直线在轴向中央处弯折而成的大致V字形状。并且,如果不是特别需要,则也可以省略缺口部12c1,使下箔片部12c的周向另一侧的缘呈与轴向平行的直线。
在上箔片部12a与下箔片部12c的边界设置有供相邻的箔片12的延伸部12b插入的插入口12d。插入口12d设置于与延伸部12b相同的轴向位置,在图示例中设置于箔片12的轴向两端。各插入口12d的轴向宽度比插入于这里的延伸部12b的轴向宽度稍大。各插入口12d分别在箔片12的轴向端部开口。
像图3中放大地示出那样,插入口12d由设置于轴向内侧的定位部12d1、和周向宽度比定位部12d1更宽的宽幅部12d2构成,该宽幅部12d2相邻地设置于定位部12d1的轴向外侧。当定位部12d1的周向宽度W(最小的周向宽度)过大时,箔片12的周向上的定位精度变差,当过小时,很难将其他箔片12的延伸部12b插入。因此,定位部12d1的周向宽度被设定成不会产生这些不良情况。
上箔片部12a的周向另一侧的缘12e(即,面向插入口12d的缘)中的面向插入口12d的宽幅部12d2的轴向外侧区域12e2比面向插入口12d的定位部12d1的轴向内侧区域12e1向周向一侧(图中左侧)后退。在本实施方式中,上箔片部12a的缘12e相对于轴向倾斜,具体而言,朝向轴向外侧而向周向一侧倾斜。在图示例中,上箔片部12a的缘12e由向周向另一侧凸起的曲线(例如圆弧)构成。
下箔片部12c的周向一侧的缘12f(即,面向插入口12d的缘)中的面向插入口12d的宽幅部12d2的轴向外侧区域12f2比面向插入口12d的定位部12d1的轴向内侧区域12f1向周向另一侧(图中右侧)后退。在本实施方式中,下箔片部12c的缘12f由与轴向平行的直线部12f1和朝向轴向外侧而向轴向另一侧倾斜的倾斜部12f2构成,该直线部12f1设置于轴向内侧,该倾斜部12f2相邻地设置于直线部12f1的轴向外侧。
各箔片12的延伸部12b插入于在周向一侧相邻的箔片12的插入口12d中(参照图4)。由此,各箔片12的延伸部12b与其他箔片12的面向插入口12的缘12e、12f在周向上卡合,因此限制了各箔片12相对于其他箔片12的相对的周向移动。并且,各箔片12的延伸部12b插入于箔片保持架11的内周面11a的轴向槽11c中(参照图1)。由此,限制了各箔片12相对于箔片保持架11的周向移动。另外,在图4中,为了理解的容易化,使各箔片12在轴向上稍微错开地示出。
各箔片12的下箔片部12c被配设于在周向另一侧相邻的箔片12的上箔片部12a与箔片保持架11的内周面11a之间。下箔片部12c的周向另一侧的端部被设置于在其上重叠的上箔片部12a的周向中间部。由此,上箔片部12a中的周向一侧的区域被其他箔片12的下箔片部12c从背后支承,周向另一侧的区域不会被其他箔片12的下箔片部12c支承,且与箔片保持架11的内周面11a接触。相邻的箔片12的上箔片部12a的周向一侧的缘12g与周向另一侧的缘12e在周向上卡合而相互抵靠。由此,各箔片12的上箔片部12a向外径侧伸出,弯曲成沿着箔片保持架11的内周面11a的形状。
当轴2向图1的箭头方向旋转时,在径向箔片轴承10的各箔片12的上箔片部12a的内径面(轴承面)与轴2的外周面2a之间形成有径向轴承间隙。此时,上箔片部12a中的周向一侧的区域搭在相邻的箔片的下箔片部12c上而弯曲,从而,径向轴承间隙形成为随着朝向周向一侧(轴旋转方向先行侧)而变窄的楔状。通过向这样的楔状的径向轴承间隙的窄幅侧压入空气,由此提高了径向轴承间隙的空气膜的压力,通过该压力而在径向方向上非接触地支承轴2。
此时,借助箔片12所具有的挠性,使得各箔片12的轴承面根据荷重或轴2的转速、周围温度等运转条件而任意变形,因此径向轴承间隙被自动调整成与运转条件对应的适当宽度。因此,即使在高温/高速旋转这样的严酷的条件下,也能够将径向轴承间隙管理成最佳宽度,从而能够稳定地支承轴2。另外,在轴2旋转时,通过与伴随着轴2的旋转而流动的流体(空气)的摩擦,各箔片12被向旋转方向先行侧压入,而与箔片保持架11的轴向槽11c的角部抵接。
在本实施方式中,使上箔片部12a的缘12e的轴向外侧区域12e2与轴向内侧区域12e1相比进一步向轴向一侧后退。由此,成为如下的状态:上箔片部12a中的、由于向插入口12d插入其他箔片12的延伸部12b而大幅上翘的区域(图3的散点区域P)被去除。由此,抑制了上箔片部12a的缘12e的上翘,因此能够避免上箔片部12a被轴2的外周面2a过度按压的情况,从而能够防止上箔片部12a的轴承面的异常磨损。
并且,在本实施方式中,使下箔片部12c的周向一侧的缘12f的轴向外侧区域12f2与轴向内侧区域12f1相比进一步向周向另一侧后退。在该情况下,如图4所示,在上箔片部12a中的与延伸部12b相邻的区域Q的背后配设有相邻的箔片12的插入口12d。即,该区域Q没有被相邻的箔片12的下箔片部12c从背后支承,且与箔片保持架11的内周面11a直接对置。上箔片部12a中的与延伸部12b相邻的区域Q由于以追随插入到箔片保持架11的轴向槽11c中的延伸部12b的方式发生变形而容易向内径侧突出。因此,如上所述,通过在与延伸部12b相邻的区域Q的背后不设置下箔片部12c,使得该区域Q的支承刚性降低而容易通过空气膜的压力向外径侧变形,因此,能够避免该区域Q与轴2的过度接触。
并且,在本实施方式中,如图2所示,通过在下箔片部12c的周向另一侧的缘上设置缺口部12c1,由此,在搭在其上的上箔片部12a上形成沿着缺口部12c1的台阶。由此,沿着上箔片部12a流动的流体沿着上述的台阶流动而集中到轴向中央侧,因此提高了压力提高效果(参照图4的箭头)。特别是,通过在上箔片部12a的周向一侧的缘的轴向两端附近设置微小的切口12a1,由此降低了该部分的刚性,因此容易使上箔片部12a沿着配设在其背后的下箔片部12c的缺口部12c1变形。
并且,各箔片12没有完全地固定于箔片保持架11,而是能够相对于箔片保持架11移动。因此,在轴2的旋转中,由于形成在径向轴承间隙中的空气膜的影响,箔片12被按压于箔片保持架11,与之相伴,在各箔片12与箔片保持架11之间,特别是在各箔片12的上箔片部12a及下箔片部12c的外径面与箔片保持架11的内周面11a之间产生微小滑动。能够借助该微小滑动的摩擦能量而使轴2的振动衰减。
另外,在轴2将要停止之前或刚刚启动之后的低速旋转时,各箔片12的轴承面与轴2的外周面接触地滑动,因此也可以在它们中的任意一方或者双方形成DLC膜、氮化钛铝膜、二硫化钨膜、或者二硫化钼膜等低摩擦化覆膜。并且,为了调节箔片12与箔片保持架11之间的基于微小滑动的摩擦力,也可以在它们中的任意一方或者双方形成上述这样的低摩擦化被膜。
本发明不限于上述的实施方式。以下,对本发明的其他实施方式进行说明,但省略与上述的实施方式重复的点的说明。
在图5所示的实施方式中,上箔片部12a的周向另一侧的缘12e由朝向轴向外侧而向轴向一侧倾斜的直线构成。该直线状的缘12e中的轴向内侧区域12e1面向插入口12d的定位部12d1,轴向外侧区域12e2面向插入口12d的宽幅部12d2。
在图6和图7所示的实施方式中,上箔片部12a的周向另一侧的缘12e中的轴向内侧区域12e1由与轴向平行的直线构成,轴向外侧区域12e2相对于轴向倾斜。在图6所示的例中,轴向外侧区域12e2由朝向轴向外侧而向周向一侧倾斜的直线构成。在图7所示的例中,轴向外侧区域12e2由向轴向另一侧突起的曲线构成。在这些实施方式中,上箔片部12a的缘12e的轴向内侧区域12e1与下箔片部12c的缘12f的轴向内侧区域12f1都由与轴向平行的直线构成,因此在它们的周向之间形成的定位部12d1的周向宽度在轴向上固定。由此,容易使定位部12d1与插入到这里的其他箔片12的延伸部12b在周向上卡合,从而容易使相邻的箔片12相互定位。
在图8所示的实施方式中,上箔片部12a的周向另一侧的缘12e中的轴向外侧区域12e2和轴向内侧区域12e1都由与轴向平行的直线构成,在它们之间形成有周向上的台阶。在该情况下,与上述的实施方式相比,将上箔片部12a去除的区域增加,因此防止上箔片部12a上翘的效果提高,但由于上箔片部12a的面积、即轴承面的面积减少,因此有可能导致轴承刚性降低。因此,为了更均衡地实现防止上箔片部12a上翘的效果和抑制轴承面减少的效果,优选像上述的实施方式那样,使上箔片部12a的周向另一侧的缘12e(特别是轴向外侧区域12e2)相对于轴向倾斜。
但是,当轴2以锥形模式振动时,轴2的外周面2a与各箔片12的上箔片部12a的轴向两端部、特别是各箔片12的上箔片部12a中的与其他箔片12的下箔片部12c重合的重合部中的轴向两端部接触,有可能导致箔片12损伤。
因此,在上箔片部12a与下箔片部12c的重合部中,也可以在它们中的任意一方或者双方的轴向两端部设置薄壁部。例如,在图9所示的实施方式中,在下箔片部12c的轴向两端部设置有比其他的区域薄的薄壁部12c2。这样,通过在下箔片部12c的轴向两端部设置薄壁部12c2,能够使上箔片部12a向外径侧退避与将下箔片部12c薄壁化的量X相对应的量。由此,上箔片部12a的轴向两端的刚性变小,能够降低与轴2的外周面2a的接触压力,因此能够防止箔片12的损伤。
另外,在图示例中,通过在下箔片部12c的内径面上设置台阶而形成薄壁部12c2,但不限于此。例如,也可以通过在下箔片部12c的外径面的轴向两端部或上箔片部12a的外径面的轴向两端部设置台阶来形成薄壁部。并且,也可以使这些薄壁部组合,例如,也可以通过在下箔片部12c的内径面的轴向两端部和与其对置的上箔片部12a的外径面的轴向两端部设置台阶而在下箔片部12c和上箔片部12a的双方形成薄壁部。并且,在图示例中,薄壁部12c2的厚壁是固定的,但不限于此,例如也可以使薄壁部朝向轴向端部侧逐渐变薄。
上述这样的下箔片部12c的薄壁部12c2例如能够通过冲压加工或轧制加工而形成。并且,下箔片部12c的薄壁部12c2例如能够在从作为材料的金属薄板冲裁出箔片12的同时形成,或者在冲裁前形成。
并且,在上述的实施方式中,使下箔片部12c的轴向一侧的缘12f中的轴向外侧区域12f2倾斜,但也可以使该区域呈与轴向内侧区域12f1连续的与轴向平行的直线。
并且,在上述的实施方式中,示出了在箔片保持架11的内周面11a上形成的轴向槽11c的开口部的周向宽度比较大的情况,但不限于此,例如,也可以在箔片保持架的内周面上形成开口部的周向宽度较小的狭缝状的轴向槽,并将箔片的端部插入该轴向槽中。这样的轴向槽能够通过例如线切割法而形成。
在以上的实施方式中,作为本发明的实施方式,示出了在径向方向上支承轴2的径向箔片轴承10,但不限于此,本发明还能够应用于在推力方向上支承轴2的推力箔片轴承。
推力箔片轴承具有圆盘状的箔片保持架以及在周向上排列安装于箔片保持架的端面上的多个箔片。各箔片具有:具有轴承面的上箔片部、设置于上箔片部的周向一侧的延伸部、以及设置于上箔片部的周向另一侧的下箔片部。各箔片的下箔片部配设在其他箔片的上箔片部与箔片保持架的端面之间。在各箔片的上箔片部与下箔片部的周向之间设置有供其他箔片的延伸部插入的插入口。延伸部和插入口例如设置于各箔片的半径方向两端部。插入口具有:定位部,其在周向上与其他箔片的延伸部卡合;以及在各箔片的半径方向端部开口的宽幅部,该宽幅部的周向宽度比定位部宽。上箔片部中的面向插入口的宽幅部的缘比面向插入口的定位部的缘进一步向周向一侧后退。
当轴2旋转时,在推力箔片轴承的各箔片的上箔片部的轴承面、与设置于轴2的止推环的端面之间形成楔状的推力轴承间隙。通过向该楔状的推力轴承间隙的窄幅侧压入空气,而提高推力轴承间隙的空气膜的压力,通过该压力而在推力方向上非接触地支承轴2和止推环。
另外,推力箔片轴承的各结构的功能或变形例与上述的径向箔片轴承10相同,因此省略说明。
关于本发明的箔片轴承的应用对象,能够适当地作为例如支承燃气轮机的涡轮轴的轴承、或支承涡轮增压机(增压器)的转子的轴承而使用。并且,本发明的箔片轴承不限于燃气轮机或涡轮增压机等涡轮机,也能够作为油的使用受限的车辆用轴承或产业设备用轴承而广泛使用。
并且,以上说明的各箔片轴承是使用了空气来作为压力产生流体的空气动压轴承,但不限于此,也可以是,使用其他的气体来作为压力产生流体,或者也可以使用水或油等液体来作为压力产生流体。
标号说明
2:轴;10:径向箔片轴承(箔片轴承);11:箔片保持架;12:箔片;12a:上箔片部;12b:延伸部;12c:下箔片部;12d:插入口;12d1:定位部;12d2:宽幅部;12e:缘;12e1:轴向内侧区域(面向插入口的定位部的缘);12e2:轴向外侧区域(面向插入口的宽幅部的缘)。

Claims (4)

1.一种箔片轴承,其具有:箔片保持架;和在周向上排列安装于所述箔片保持架的多个箔片,其特征在于,
各箔片具有:上箔片部,其具有轴承面;延伸部,其设置于所述上箔片部的周向一侧;下箔片部,其设置于所述上箔片部的周向另一侧,且配设在其他箔片的所述上箔片部与所述箔片保持架之间;以及供其他箔片的所述延伸部插入的插入口,其在周向上设置于所述上箔片部与所述下箔片部之间,
所述插入口具有:定位部,其在周向上与其他箔片的所述延伸部卡合;和在各箔片的端部开口的宽幅部,其周向宽度比所述定位部的周向宽度宽,
在所述上箔片部中,面向所述插入口的宽幅部的缘比面向所述插入口的定位部的缘向周向一侧后退。
2.根据权利要求1所述的箔片轴承,其中,
所述上箔片部中的面向所述插入口的宽幅部的缘相对于与周向垂直的方向倾斜。
3.根据权利要求2所述的箔片轴承,其中,
所述上箔片部中的面向所述插入口的宽幅部的缘是向周向另一侧凸起的曲线。
4.一种箔片,其设置于箔片轴承,其特征在于,
该箔片具有:上箔片部,其具有轴承面;延伸部,其设置于所述上箔片部的周向一侧;下箔片部,其设置于所述上箔片部的周向另一侧,且配设于其他箔片的所述上箔片部的背后;以及供其他箔片的所述延伸部插入的插入口,其在周向上设置于所述上箔片部与所述下箔片部之间,
所述插入口具有:定位部;以及在箔片的端部开口的宽幅部,其周向宽度比所述定位部的周向宽度宽,
在所述上箔片部中,面向所述插入口的宽幅部的缘比面向所述插入口的定位部的缘向周向一侧后退。
CN201680066636.3A 2015-11-19 2016-11-04 箔片轴承 Active CN108350935B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-226413 2015-11-19
JP2015226413A JP6545605B2 (ja) 2015-11-19 2015-11-19 フォイル軸受
PCT/JP2016/082886 WO2017086190A1 (ja) 2015-11-19 2016-11-04 フォイル軸受

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108350935A true CN108350935A (zh) 2018-07-31
CN108350935B CN108350935B (zh) 2020-03-20

Family

ID=58718024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680066636.3A Active CN108350935B (zh) 2015-11-19 2016-11-04 箔片轴承

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10352356B2 (zh)
EP (1) EP3379096B1 (zh)
JP (1) JP6545605B2 (zh)
CN (1) CN108350935B (zh)
WO (1) WO2017086190A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018105329A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 Ntn株式会社 フォイル軸受
CN111963572B (zh) * 2020-08-14 2021-10-22 北京稳力科技有限公司 一种气体压缩机、电机及箔片径向气体动压轴承
JP2022147351A (ja) * 2021-03-23 2022-10-06 Ntn株式会社 フォイル軸受
US11852153B1 (en) 2023-01-31 2023-12-26 Copeland Lp Foil bearing assembly including perforated inner foil assembly and compressor including same

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01145418A (ja) * 1987-10-23 1989-06-07 Abg Semca Sa 動圧すべり軸受及びその組立て方法
WO2012043416A1 (ja) * 2010-09-28 2012-04-05 Ntn株式会社 フォイル軸受
CN102734205A (zh) * 2011-04-04 2012-10-17 哈米尔顿森德斯特兰德公司 用于小轴直径的轴颈空气轴承
CN103423299A (zh) * 2013-08-02 2013-12-04 湖南大学 一种具有沿径向分布搭接式弹性箔片的空气动压轴承
CN103649572A (zh) * 2011-07-22 2014-03-19 株式会社Ihi 径向箔轴承
JP2015143572A (ja) * 2013-12-24 2015-08-06 Ntn株式会社 フォイル、フォイル軸受、及びフォイル軸受の組立方法
JP2015194252A (ja) * 2014-03-19 2015-11-05 Ntn株式会社 フォイル軸受

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4178046A (en) * 1976-05-24 1979-12-11 The Garrett Corporation Foil bearing
JPS5935723U (ja) * 1982-08-31 1984-03-06 石川島播磨重工業株式会社 ガス軸受構造
WO1997002437A1 (en) * 1995-06-30 1997-01-23 Alliedsignal Inc. Hybrid foil/magnetic bearing
JP3233840B2 (ja) * 1995-09-25 2001-12-04 三菱重工業株式会社 フォイルガス軸受
US7553086B2 (en) * 2004-07-20 2009-06-30 Honeywell International Inc. Hydrodynamic journal bearing
JP2008241015A (ja) * 2007-03-29 2008-10-09 Daido Metal Co Ltd 多円弧フォイル流体軸受及びその製造方法
EP2740951B1 (en) * 2011-08-01 2018-09-12 NTN Corporation Thrust foil bearing
JP6113444B2 (ja) * 2011-09-22 2017-04-12 Ntn株式会社 フォイル軸受
JP5862186B2 (ja) * 2011-10-13 2016-02-16 株式会社Ihi ラジアルフォイル軸受
CN107061495B (zh) * 2012-12-19 2020-01-07 Ntn株式会社 薄衬垫轴承
WO2015074686A1 (de) * 2013-11-20 2015-05-28 Lux Powertrain S.A. Folie, folienanordnung mit einer anzahl von wenigstens drei gleichartigen folien, radialluftlager, mikrogasturbine und herstellungsverfahren für ein radialluftlage
JP6305748B2 (ja) * 2013-12-12 2018-04-04 Ntn株式会社 フォイル軸受と、これを有するフォイル軸受ユニット及びターボ機械
WO2015087675A1 (ja) * 2013-12-12 2015-06-18 Ntn株式会社 フォイル軸受と、これを有するフォイル軸受ユニット及びターボ機械
WO2016158359A1 (ja) * 2015-03-27 2016-10-06 Ntn株式会社 フォイル軸受、およびフォイル軸受装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01145418A (ja) * 1987-10-23 1989-06-07 Abg Semca Sa 動圧すべり軸受及びその組立て方法
WO2012043416A1 (ja) * 2010-09-28 2012-04-05 Ntn株式会社 フォイル軸受
CN102734205A (zh) * 2011-04-04 2012-10-17 哈米尔顿森德斯特兰德公司 用于小轴直径的轴颈空气轴承
CN103649572A (zh) * 2011-07-22 2014-03-19 株式会社Ihi 径向箔轴承
CN103423299A (zh) * 2013-08-02 2013-12-04 湖南大学 一种具有沿径向分布搭接式弹性箔片的空气动压轴承
JP2015143572A (ja) * 2013-12-24 2015-08-06 Ntn株式会社 フォイル、フォイル軸受、及びフォイル軸受の組立方法
JP2015194252A (ja) * 2014-03-19 2015-11-05 Ntn株式会社 フォイル軸受

Also Published As

Publication number Publication date
EP3379096A1 (en) 2018-09-26
JP2017096324A (ja) 2017-06-01
WO2017086190A1 (ja) 2017-05-26
EP3379096B1 (en) 2020-05-13
US10352356B2 (en) 2019-07-16
JP6545605B2 (ja) 2019-07-17
US20180313401A1 (en) 2018-11-01
CN108350935B (zh) 2020-03-20
EP3379096A4 (en) 2019-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108350935A (zh) 箔片轴承
JP6479456B2 (ja) フォイル、フォイル軸受、及びフォイル軸受の組立方法
JP6314689B2 (ja) 密封装置
US10480568B2 (en) Foil bearing
WO2016080207A1 (ja) スラストころ軸受の保持器、およびその製造方法
CN108350933B (zh) 推力箔片轴承
JP6800637B2 (ja) フォイル軸受
CN108350934B (zh) 箔片轴承及其制造方法、以及箔片轴承的中间制造体
US9188157B2 (en) Axial sliding bearing
JP2017187166A (ja) フォイル軸受
JP6651397B2 (ja) フォイル軸受
EP2700832A1 (en) Fluid dynamic pressure bearing device
JP2015132333A (ja) フォイル軸受
WO2017169676A1 (ja) フォイル軸受
JP2019019914A (ja) フォイル軸受
EP2202418B1 (en) Rolling bearing
WO2017051658A1 (ja) フォイル軸受及びその製造方法
JP2020041589A (ja) フォイル軸受
JP2018105329A (ja) フォイル軸受
JP2002188636A (ja) すべり軸受
JP2016114154A (ja) スラストころ軸受の保持器、およびその製造方法
JP2010101464A (ja) ニードル軸受
JP2008281101A (ja) 流体動圧軸受機構およびモータ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant