JP2001140877A - 予圧形円筒ころ軸受及びこれを用いた立形回転機械 - Google Patents

予圧形円筒ころ軸受及びこれを用いた立形回転機械

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JP2001140877A
JP2001140877A JP31800599A JP31800599A JP2001140877A JP 2001140877 A JP2001140877 A JP 2001140877A JP 31800599 A JP31800599 A JP 31800599A JP 31800599 A JP31800599 A JP 31800599A JP 2001140877 A JP2001140877 A JP 2001140877A
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Yasuyoshi Touzaki
康嘉 東▲崎▼
Takafumi Yoshida
孝文 吉田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • 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
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58Raceways; Race rings
    • F16C33/583Details of specific parts of races
    • F16C33/586Details of specific parts of races outside the space between the races, e.g. end faces or bore of inner ring
    • 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
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/36Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速・軽負荷で運転される立形回転機械にお
けるスキッディングを有効に防止し得る予圧形円筒ころ
軸受及びこれを用いた立形回転機械を提供する。 【解決手段】 外周面を三角形状に加工した外輪1を、
その外周側を拘束するハウジング2に収納することによ
り上記三角形状を外輪1の内周面に転写し、かかる状態
で外輪1と複数のコロ4及び真円形状の内輪3とを一体
化して一部のコロ4に所定の予圧荷重を付与するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は予圧形円筒ころ軸受
及びこれを用いた立形回転機械に関し、特に立形ガスタ
ービン等の高速軽負荷の回転機械に適用して有用なもの
である。 【0002】 【従来の技術】大型の排水ポンプには駆動源としてガス
タービンを用いたものが存在する。従来技術に係るこの
種のガスタービンは、通常横置き(地面に対して主軸が
水平)であるが、ガスタービン用主軸を縦置き(地面に
対して主軸が垂直;以下立形ガスタービンと称す。)に
したものも提案されている。排水ポンプは通常主軸が垂
直な立形回転機械であり、これに合わせて据え付けスペ
ースの縮小化を図るためである。ここで、この種のガス
タービンの主軸(回転軸)は、通常2個の軸受で支承さ
れており、そのうちの1つは円筒コロ軸受が用いられて
いる。当該ガスタービンの運転中に発生する主軸の軸伸
びを吸収する必要があるからである。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】従来横置きで使用して
いたガスタービン用主軸を縦置きにした立形ガスタービ
ンシステムを構築する場合、横置きの場合に作用してい
た主軸の自重に基づく外部荷重が円筒コロ軸受には全く
作用しなくなり、ころがり軌道輪上を転がらずにスキッ
ディングと呼称される損傷を生起する。この「スキッデ
ィング損傷」とは、高速軽負荷で、主として内輪と転動
体間で発生する摩耗に対する特別な呼称であり、一種の
スミアリングである。スキッディングが発生すると滑り
発熱により潤滑油粘度が低下し、コロと軌道輪間の油膜
破断が起こる。これにより、コロと軌道輪の金属接触の
割合が増加し、転動面に損傷乃至摩耗を生じ、早期に軸
受寿命に至る。すなわち、従来横置きで使用していたガ
スタービン用主軸を縦置きにした場合、主軸は高速で回
転するのに対し、その負荷は著しく軽減されるので、ス
キッディング防止対策を講じる必要がある。 【0004】本願発明は、上記従来技術に鑑み、高速・
軽負荷で運転される立形回転機械におけるスキッディン
グを有効に防止し得る予圧形円筒ころ軸受及びこれを用
いた立形回転機械を提供することを目的とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、次の点を特徴とする。 【0006】1) 内輪と外輪との間に周方向に亘り複
数個のコロを配設し、各コロの転動により内輪に固着さ
れた回転軸を支承するようになっている円筒ころ軸受に
おいて、外周面を非真円形状に加工するとともにその外
周側をハウジングで拘束してこのハウジングに収納する
ことにより上記非真円形状をその内周面に転写した外輪
と、支承する回転軸と一体となって回転する真円形状の
内輪と、上記外輪と内輪との間に形成された隙間分布に
より所定の予圧荷重を付与して外輪及び内輪の間に配設
したコロとを有すること。 【0007】2) 内輪と外輪との間に周方向に亘り複
数個のコロを配設し、各コロの転動により内輪に固着さ
れた回転軸を支承する円筒ころ軸受の製造方法におい
て、外輪の外周面を非真円形状に加工し、その後この外
輪をその外周側を拘束するハウジングに収納することに
より上記非真円形状を外輪の内周面に転写し、かかる状
態で外輪とコロ及び真円形状の内輪とを一体化して外輪
と内輪との間に所定の隙間分布を形成し、コロに所定の
予圧荷重を付与するようにしたこと。 【0008】3) 垂直な回転軸を有し、この回転軸の
軸受として上記求項1)に記載する軸受を有すること。 【0009】4) 上記3)に記載する立形回転機械は
立形ガスタービンであること。 【0010】5) 上記3)に記載する立形回転機械
は、水平に配置した圧縮機及び燃焼器で形成した高圧の
ガスで駆動される出力タービンを有するL形ガスタービ
ンであり、このL形ガスタービンで垂直な回転軸を有す
る排水ポンプを駆動するように構成したこと。 【0011】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【0012】図1は本発明の実施の形態に係る予圧形円
筒ころ軸受を概念的に示す説明図である。同図に示すよ
うに、リング状の外輪1は、その外周面が真円の内周面
を有するハウジング2に拘束されてその内周面に外周面
が当接した状態でこのハウジング2に嵌め込まれてい
る。この結果、外輪1の内周面は三角形状となってい
る。すなわち、外輪1は、その外周面を三角形状に加工
するとともに、その外周側をハウジング2で拘束してこ
のハウジング2に収納することにより形成したもので、
加工した外周面の三角形状をその内周面に転写したもの
となっている。内輪3は外輪1よりも小径の真円に形成
したリング状の部材で回転軸5に焼きばめ等により固着
されている。この回転軸5は高速・軽負荷で運転される
回転機械の主軸等である。例えば、垂直な主軸を有する
立形タービンの回転軸である。 【0013】なお、図1における外輪1の内周面形状
は、理解を容易にするため極端な三角形状としている。 【0014】上記外輪1の内周面の形状は三角形状であ
るのに対し、内輪3の外周面の形状は真円であるため、
両者の間には所定の隙間分布が形成される。回転軸5及
び内輪3の回転に伴い自転しながら公転する複数のコロ
4は、かかる隙間分布が形成された外輪1と内輪3との
間の隙間に配設される。この結果、一部のコロ4には、
常に所定の予圧荷重が付与された状態となっている。 【0015】上記予圧形円筒ころ軸受の製造方法を図2
乃至図4に基づき説明しておく。図2に示すように、先
ず外輪1の外周面を三角形状に加工する。その後、図3
に示すように、内周面が真円に加工されたハウジング2
内に外輪1の外周側を拘束すように収納する。このこと
により、図4に示すように、上記三角形状を外輪1の内
周面に転写する。かかる状態で、外輪1とコロ4及び真
円形状の内輪3とを一体化して外輪1と内輪3との間に
所定の隙間分布を形成し、コロ4に所定の予圧荷重を付
与した状態で完成する。完成品の形状を図1に示す。 【0016】上記実施の形態においては、外輪1の外周
面を三角形状に加工しているので、外輪1の内周面を加
工して直接所望の三角形状を形成する場合に較べ格段に
加工が容易になる。 【0017】なお、上記実施の形態においては、外輪1
の外周形状は三角形状に加工するようにしたが、この三
角形状に限るものではない。基本的に非真円形状であれ
ば良く、例えば楕円形状、三角形状以外の多角形状であ
っも勿論良い。要は、外輪1と内輪3との間に所定の隙
間分布を形成することができるような形状であれば良
い。 【0018】図5は図1に示す予圧形円筒ころ軸受を軸
受として組み込んだ回転機械であるL形ガスタービン6
で排水ポンプ7を駆動するシステムを概念的に示す説明
図である。同図に示すように、L形ガスタービン6は圧
縮機8、燃焼器9及び出力タービン10からなる。これ
らのうち圧縮機8及び燃焼器9は横置きであるが、出力
タービン10はその回転軸11が垂直に形成された立軸
回転機械である。排水ポンプ7も立軸回転機械として構
成してあり、その回転軸13は減速機9を介して回転軸
11と直列に連結してある。このように出力タービン1
0を排水ポンプ7とともに立軸回転機械として構成する
ことにより当該排水ポンプシステムの据え付けスペース
の低減を図っている。この結果、出力タービン10の軸
受が立軸回転軸11を有する高速回転体を支承する軽負
荷の軸受となる。そこで、この出力タービン10の軸受
を図1に示す予圧形円筒ころ軸受とした。 【0019】かかる排水ポンプシステムでは出力タービ
ン10が高速で回転してもその予圧形円筒ころ軸受には
所定の予圧が付与されているので、スキッディングを生
起することなく円滑な高速回転を維持することができ
る。 【0020】 【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り、〔請求項1〕に記載する発明は、内輪と外輪との
間に周方向に亘り複数個のコロを配設し、各コロの転動
により内輪に固着された回転軸を支承するようになって
いる円筒ころ軸受において、外周面を非真円形状に加工
しするとともにその外周側をハウジングで拘束してこの
ハウジングに収納することにより上記非真円形状をその
内周面に転写した外輪と、支承する回転軸と一体となっ
て回転する真円形状の内輪と、上記外輪と内輪との間に
形成された隙間分布により所定の予圧荷重を付与して外
輪及び内輪の間に配設したコロとを有するので、高速・
軽負荷の場合でもスキッディングを生起することなく良
好な回転を持続させることができる。しかも、かかる効
果を奏する予圧形円筒ころ軸受を、内周面を直接所定の
形状に加工する場合に較べ、格段に効率良く製作するこ
とができる。 【0021】〔請求項2〕に記載する発明は、内輪と外
輪との間に周方向に亘り複数個のコロを配設し、各コロ
の転動により内輪に固着された回転軸を支承する円筒こ
ろ軸受の製造方法において、外輪の外周面を非真円形状
に加工し、その後この外輪をその外周側を拘束するハウ
ジングに収納することにより上記非真円形状を外輪の内
周面に転写し、かかる状態で外輪とコロ及び真円形状の
内輪とを一体化して外輪と内輪との間に所定の隙間分布
を形成し、コロに所定の予圧荷重を付与するようにした
ので、内周面を直接所定の形状に加工する場合に較べ、
格段に加工効率が向上する。 【0022】〔請求項3〕に記載する発明は、垂直な回
転軸を有し、この回転軸の軸受として〔請求項1〕に記
載する軸受を有するので、軽負荷となってもスキッディ
ングを生起することなく円滑な回転が持続される。 【0023】〔請求項4〕に記載する発明は、〔請求項
3〕に記載する立形回転機械が立形ガスタービンである
場合であるので、〔請求項3〕に記載する発明と同様の
作用・効果を奏する。 【0024】〔請求項5〕に記載する発明は、〔請求項
3〕に記載する立形回転機械が、水平に配置した圧縮機
及び燃焼器で形成した高圧のガスで駆動される出力ター
ビンを有するL形ガスタービンであり、このL形ガスタ
ービンで垂直な回転軸を有する排水ポンプを駆動するよ
うに構成したので、据え付けスペースの低減を図ること
ができるばかりでなく、出力タービンにスキッディング
を生起することなく良好な回転を持続することができる
という効果も奏する。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態に係る予圧形円筒ころ軸受
を概念的に示す説明図である。 【図2】図1に示す予圧形円筒ころ軸受の外輪を概念的
に示す説明図である。 【図3】図1に示す予圧形円筒ころ軸受のハウジングを
概念的に示す説明図である。 【図4】図1に示す予圧形円筒ころ軸受の外輪をハウジ
ングに嵌め込んだ状態を概念的に示す説明図である。 【図5】図1に示す予圧形円筒ころ軸受の外輪を適用す
る排水ポンプのL形ガスタービンを概念的に示す説明図
である。 【符号の説明】 1 外輪 2 ハウジング 3 内輪 4 コロ 5 回転軸 6 L形ガスタービン 7 排水ポンプ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 内輪と外輪との間に周方向に亘り複数個
    のコロを配設し、各コロの転動により内輪に固着された
    回転軸を支承するようになっている円筒ころ軸受におい
    て、 外周面を非真円形状に加工するとともにその外周側をハ
    ウジングで拘束してこのハウジングに収納することによ
    り上記非真円形状をその内周面に転写した外輪と、 支承する回転軸と一体となって回転する真円形状の内輪
    と、 上記外輪と内輪との間に形成された隙間分布により所定
    の予圧荷重を付与して外輪及び内輪の間に配設したコロ
    とを有することを特徴とする予圧形円筒ころ軸受。 【請求項2】 内輪と外輪との間に周方向に亘り複数個
    のコロを配設し、各コロの転動により内輪に固着された
    回転軸を支承する円筒ころ軸受の製造方法において、 外輪の外周面を非真円形状に加工し、その後この外輪を
    その外周側を拘束するハウジングに収納することにより
    上記非真円形状を外輪の内周面に転写し、かかる状態で
    外輪とコロ及び真円形状の内輪とを一体化して外輪と内
    輪との間に所定の隙間分布を形成し、コロに所定の予圧
    荷重を付与するようにしたことを特徴とする予圧形円筒
    ころ軸受の製造方法。 【請求項3】 垂直な回転軸を有し、この回転軸の軸受
    として〔請求項1〕に記載する軸受を有することを特徴
    とする立形回転機械。 【請求項4】 〔請求項3〕に記載する立形回転機械は
    立形ガスタービンであることを特徴とする立形回転機
    械。 【請求項5】 〔請求項3〕に記載する立形回転機械
    は、水平に配置した圧縮機及び燃焼器で形成した高圧の
    ガスで駆動される出力タービンを有するL形ガスタービ
    ンであり、このL形ガスタービンで垂直な回転軸を有す
    る排水ポンプを駆動するように構成したことを特徴とす
    る立形回転機械。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007239955A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Ntn Corp 転がり軸受
WO2009047973A1 (ja) * 2007-10-10 2009-04-16 Ntn Corporation 軸支持装置
JP2010149596A (ja) * 2008-12-24 2010-07-08 Nsk Ltd 電動式パワーステアリング装置
CN114199566A (zh) * 2021-11-11 2022-03-18 上海交通大学 一种用于立式转子-浮动轴承试验的约束装置与调节方法

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