JP2006266437A - Journal bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ジャーナル軸受に係り、特にガスタービンやターボ圧縮機などの高速回転機械に好適なジャーナル軸受に関する。 The present invention relates to a journal bearing, and more particularly to a journal bearing suitable for a high-speed rotating machine such as a gas turbine or a turbo compressor.
回転軸を支持するジャーナル軸受としては、例えば特開平11−303864号公報(特許文献1)に記載のものが知られている。このジャーナル軸受は、保持部材と、保持部材に回転自由に支持された複数のティルティングパッドでジャーナル軸受を構成している。このジャーナル軸受は、ばね材を介してハウジングに支持されると共に、ジャーナル軸受の外周面とハウジングの内周面との間にOリングを介して流体膜ダンパを形成している。 As a journal bearing for supporting a rotating shaft, for example, one described in JP-A-11-303864 (Patent Document 1) is known. This journal bearing constitutes a journal bearing by a holding member and a plurality of tilting pads rotatably supported by the holding member. The journal bearing is supported by the housing via a spring material, and a fluid film damper is formed between the outer peripheral surface of the journal bearing and the inner peripheral surface of the housing via an O-ring.
一般的に、ジャーナル軸受の流体潤滑膜が薄くなると、流体潤滑膜のばね定数が急激に増加する。ジャーナル軸受において、水などの低粘度の潤滑流体を用いる場合や、振動振幅が大きい場合には、流体潤滑膜が薄くなるため、回転軸の支持ばね定数の非線型性が強くなり、振動振幅ジャンプ現象や、分数調波共振、高調波共振などの異常振動が回転軸に発生しやすくなる。特許文献1では、ジャーナル軸受全体をばね材でハウジングに支持しているため、回転軸の異常振動を十分に抑制することが困難であった。
Generally, when the fluid lubrication film of the journal bearing becomes thin, the spring constant of the fluid lubrication film increases rapidly. In journal bearings, when a low-viscosity lubricating fluid such as water is used, or when the vibration amplitude is large, the fluid lubrication film becomes thin, so the nonlinearity of the support spring constant of the rotating shaft becomes stronger, and vibration amplitude jumps. Phenomenon and abnormal vibration such as subharmonic resonance and harmonic resonance are likely to occur on the rotating shaft. In
また、特許文献1のジャーナル軸受では、ハウジングの内周面とジャーナル軸受の外周面との間に流体膜ダンパ部を形成しているため、ダンパ可動部はジャーナル軸受全体であり、流体膜ダンパ部が機能するためには、ジャーナル軸受全体が回転軸とともに振動する必要がある。高速回転時には振動周波数が高くなるため、ジャーナル軸受の慣性力が大きくなり、ジャーナル軸受が動きにくくなる。このため、流体膜ダンパ部の振動減衰能力が低下するものであった。
In the journal bearing of
更に、特許文献1のジャーナル軸受において所定の減衰係数を得るためには、ハウジング内径、ジャーナル軸受外径、及び流体膜ダンパ部の幅を精密に調整する必要があり、流体膜ダンパ部の減衰係数の調整が難しいという問題があった。
Further, in order to obtain a predetermined damping coefficient in the journal bearing of
本発明の目的は、回転軸の支持ばね定数の線形性を良好にして回転軸の異常振動を抑制することができるジャーナル軸受を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a journal bearing that can improve the linearity of a support spring constant of a rotating shaft and suppress abnormal vibration of the rotating shaft.
本発明の別の目的は、流体膜ダンパの振動減衰能力を確保しつつ、回転軸の支持ばね定数の線形性を良好にして回転軸の異常振動を抑制することができるジャーナル軸受を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a journal bearing capable of suppressing the abnormal vibration of the rotating shaft by ensuring the linearity of the supporting spring constant of the rotating shaft while ensuring the vibration damping capability of the fluid film damper. It is in.
本発明のさらに別の目的は、流体膜ダンパの減衰係数の調整を容易にしつつ、回転軸の支持ばね定数の線形性を良好にして回転軸の異常振動を抑制することができるジャーナル軸受を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a journal bearing that can easily adjust the damping coefficient of a fluid film damper and improve the linearity of the support spring constant of the rotating shaft to suppress abnormal vibration of the rotating shaft. There is to do.
前述の目的を達成するために、本発明は、保持部材と、この保持部材に対して回転自由に支持される複数のティルティングパッドとを備え、回転軸と前記ティルティングパッドとの隙間に流体潤滑膜を形成して前記回転軸を支持するジャーナル軸受において、前記ティルティングパッドを半径方向に柔軟に支持する柔軟支持部材を前記保持部材に取り付けたものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention comprises a holding member and a plurality of tilting pads that are rotatably supported by the holding member, and a fluid is provided in a gap between the rotating shaft and the tilting pad. In a journal bearing that supports the rotating shaft by forming a lubricating film, a flexible support member that flexibly supports the tilting pad in the radial direction is attached to the holding member.
係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
(1)前記柔軟支持部材を前記ティルティングパッドに対応する数の板状部材で形成し、これらの柔軟支持部材の中央部に前記ティルティングパッドを回転自由に取り付け、前記柔軟支持部材の端部を前記保持部材に取り付けたこと。
(2)前記柔軟支持部材を板状部材で形成し、この柔軟支持部材と前記保持部材と隙間に流体膜ダンパを形成したこと。
(3)前記柔軟支持部材を板状部材で形成し、前記柔軟支持部材と前記保持部材との間に複数の流体室を形成し、この流体室間を細管を介して連通したこと。
A more preferable specific configuration example of the present invention is as follows.
(1) The flexible support member is formed of a number of plate-like members corresponding to the tilting pads, and the tilting pads are rotatably attached to the central portions of these flexible support members, and the end portions of the flexible support members Is attached to the holding member.
(2) The flexible support member is formed of a plate-like member, and a fluid film damper is formed between the flexible support member and the holding member.
(3) The flexible support member is formed of a plate-like member, a plurality of fluid chambers are formed between the flexible support member and the holding member, and the fluid chambers communicate with each other via a thin tube.
なお、前記(2)は上述した、別の目的を達成するための構成であり、前記(3)は上述した、さらに別の目的を達成するための構成である。 In addition, said (2) is a structure for achieving the another objective mentioned above, and said (3) is a structure for achieving the another objective mentioned above.
本発明のジャーナル軸受によれば、回転軸の支持ばね定数の線形性を良好にして回転軸の異常振動を抑制することができる。 According to the journal bearing of the present invention, it is possible to improve the linearity of the support spring constant of the rotating shaft and to suppress abnormal vibration of the rotating shaft.
本発明のジャーナル軸受によれば、流体膜ダンパの振動減衰能力を確保しつつ、回転軸の支持ばね定数の線形性を良好にして回転軸の異常振動を抑制することができる。 According to the journal bearing of the present invention, it is possible to improve the linearity of the support spring constant of the rotating shaft and suppress the abnormal vibration of the rotating shaft while ensuring the vibration damping capability of the fluid film damper.
本発明のジャーナル軸受によれば、流体膜ダンパの減衰係数の調整を容易にしつつ、回転軸の支持ばね定数の線形性を良好にして回転軸の異常振動を抑制することができる。 According to the journal bearing of the present invention, it is possible to improve the linearity of the support spring constant of the rotating shaft and to suppress abnormal vibration of the rotating shaft while facilitating the adjustment of the damping coefficient of the fluid film damper.
以下、本発明の複数の実施例について図を用いて説明する。各実施例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals in the drawings of the respective embodiments indicate the same or equivalent.
まず、本発明の第1実施例のジャーナル軸受を図1から図3を用いて説明する。 First, a journal bearing according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施例のジャーナル軸受11の全体構成に関して、図1を参照しながら説明する。図1は本発明の第1実施例のジャーナル軸受11を示す断面図である。 The overall configuration of the journal bearing 11 of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view showing a journal bearing 11 according to a first embodiment of the present invention.
ジャーナル軸受11は、保持部材2、ティルティングパッド1、及び柔軟支持部材5を備えて構成されている。
The journal bearing 11 includes a
保持部材2は、回転軸3と同心の円筒状部と、この円筒状部の両側に設けられた側壁部とを有して構成されている。保持部材2の中央を回転軸3が貫通している。
The
ティルティグパッド1は、回転軸3の外周面より若干大きな径の内周面と、その内周面とほぼ同心の外周面とを有して構成されている。ティルティグパッド1の内周面と回転軸3の外周面との隙間に流体潤滑膜が形成され、回転軸3は流体潤滑膜を介してティルティグパッド1に支持される。ティルティグパッド1は回転軸3の円周方向に複数(図示例では4つ)に分割されている。各ティルティグパッド1は、その中央部を中心として回転するように柔軟支持部材5に支持されている。
The
柔軟支持部材5は、板状部材(図示例では平板部材)で構成され、回転軸3の円周方向にティルティグパッド1の外側に対応して同じ数だけ設けられている。ティルティグパッド1と柔軟支持部材5と一対として構成され、複数組が設けられている。そして、柔軟支持部材5の両端部は保持部材2に固定され、柔軟性を有する柔軟支持部材5の中央部で保持部材2を半径方向に柔軟に支持している。従って、ティルティグパッド1は、柔軟支持部材5を介して保持部材2に支持されることとなる。
The
本実施例のジャーナル軸受11の機能及び効果を図2及び図3を参照しながら説明する。図2は図1のジャーナル軸受11のばね定数計算モデルを表す模式図、図3はジャーナル軸受における偏心率とばね定数の関係を表す模式図である。 The function and effect of the journal bearing 11 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 is a schematic diagram showing a spring constant calculation model of the journal bearing 11 of FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between the eccentricity and the spring constant in the journal bearing.
本実施例のジャーナル軸受11では、図2に示すように、回転軸3は、ティルティングパッド1を介して柔軟支持部材5のばね7と流体潤滑膜4のばね6とが直列になるように保持部材2に支持されている。
In the journal bearing 11 of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the rotating
流体潤滑膜4を用いたジャーナル軸受では、回転軸3とティルティグパッド1との偏心率が大きくなるほど流体潤滑膜4が薄くなり、偏心率が1に近づくと、図3に示すように、流体潤滑膜ばね定数が急激に増加する。柔軟支持部材5を用いないジャーナル軸受では、流体潤滑膜ばね定数がそのまま回転軸支持剛性に相当するため、回転軸支持剛性の非線型性が大きくなっていた。
In the journal bearing using the fluid lubrication film 4, the fluid lubrication film 4 becomes thinner as the eccentricity between the
これに対し、本実施例のジャーナル軸受11の回転軸支持剛性は、柔軟支持部材5のばね定数7と流体潤滑膜4のばね定数6との直列和に相当する。図3の例では、ばね定数10(N/m)の柔軟支持部材5で、ティルティングパッド1を支持しているため、偏心率が1に近づいても、図3に示すように、回転軸支持剛性の変化は小さく、回転軸支持剛性が柔軟支持部材ばね定数以上になることはない。従って、本実施例のジャーナル軸受11では、回転軸支持剛性の線形性が良好になり、回転軸支持剛性の非線型性に起因する、回転軸の異常振動を抑制することができる。
On the other hand, the rotational shaft support rigidity of the journal bearing 11 of this embodiment corresponds to the series sum of the
なお、本実施例では柔軟支持部材5は平面形状であるが、柔軟支持部材5は曲面形状であっても良い。
In this embodiment, the
次に、本発明の第2実施例について図4を用いて説明する。図4は本発明の第2実施例に係るジャーナル軸受11の断面図である。この第2実施例は、次に述べる点で第1実施例と相違するものであり、その他の点については第1実施例と基本的には同一である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the journal bearing 11 according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in the following points, and is basically the same as the first embodiment in other points.
第2実施例は、柔軟支持部材5と保持部材2との間隙に流体膜を形成することにより流体膜ダンパ8を設けた点で、第1実施例と相違している。この第2実施例では、回転軸3の振動がティルティングパッド1に伝わり、ティルティングパッド1が半径方向に振動することにより、流体膜ダンパ8による減衰力が得られる。ジャーナル軸受11の外周側に流体膜ダンパを設ける場合と比較して、ダンパ可動部の質量が非常に小さくなるので、高速回転時の振動周波数の高い状態でも、流体膜ダンパ8の振動減衰能力を維持することができる。
The second embodiment is different from the first embodiment in that a
従って、第2実施例によれば、支持ばね定数の線形性が良好で、振動減衰特性が良好なジャーナル軸受を提供できる。 Therefore, according to the second embodiment, it is possible to provide a journal bearing in which the linearity of the support spring constant is good and the vibration damping characteristics are good.
なお、本実施例では流体膜ダンパ8は平面形状であるが、流体膜ダンパ8は曲面形状であっても良い。また、本実施例では、流体膜ダンパ8に流体供給孔と流体排出孔を図示していない、流体膜ダンパ8に流体供給孔と流体排出孔を設けて、作動流体を循環させるようになっている。流体膜ダンパ8の作動流体を循環させると、流体膜ダンパ8の作動流体の温度上昇を抑制することができる。
In the present embodiment, the
次に、本発明の第3実施例について図5を用いて説明する。図5は本発明の第3実施例に係るジャーナル軸受11の断面図である。この第3実施例は、次に述べる点で第1実施例と相違するものであり、その他の点については第1実施例と基本的には同一である。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a sectional view of a journal bearing 11 according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment is different from the first embodiment in the following points, and is basically the same as the first embodiment in other points.
第3実施例は、柔軟支持部材5と保持部材2との間に流体室9を設け、流体室9間を細管10で接続した点で、第1実施例と相違している。この第3実施例では、回転軸3の振動によりティルティングパッド1が半径方向に移動すると、ティルティングパッド1背面の流体室9の容積が減少するため、流体室9内の流体は細管10を通って他の流体室9に移動する。このとき、細管10の流路抵抗により、回転軸3の振動が減衰される。本ダンパの減衰係数は、オリフィスなどを用いて細管10の流路抵抗を調整することにより容易に調整可能である。従って、第3実施例によれば、支持ばね定数の線形性が良好で、振動減衰特性が良好なジャーナル軸受を提供できる。
The third embodiment is different from the first embodiment in that a
なお、第3実施例では流体室9を接続する細管10はジャーナル軸受11内部に設けてあるが、細管10をジャーナル軸受11外部に位置するように設けても良い。
In the third embodiment, the
1…ティルティングパッド、2…保持部材、3…回転軸、4…流体潤滑膜、5…柔軟支持部材、6…流体潤滑膜のばね、7…柔軟支持部材のばね、8…流体膜ダンパ、9…流体室、10…細管、11…ジャーナル軸受。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ティルティングパッドを半径方向に柔軟に支持する柔軟支持部材を前記保持部材に取り付けたことを特徴とするジャーナル軸受。 A journal comprising a holding member and a plurality of tilting pads that are rotatably supported with respect to the holding member, and forming a fluid lubrication film in a gap between the rotating shaft and the tilting pad to support the rotating shaft In bearings,
A journal bearing, wherein a flexible support member that flexibly supports the tilting pad in a radial direction is attached to the holding member.
Priority Applications (1)
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JP2005087885A JP2006266437A (en) | 2005-03-25 | 2005-03-25 | Journal bearing |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017201208A (en) * | 2016-04-18 | 2017-11-09 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | bearing |
JP2020525728A (en) * | 2017-06-26 | 2020-08-27 | アトラス コプコ エアーパワー, ナームローゼ フェンノートシャップATLAS COPCO AIRPOWER, naamloze vennootschap | Bearing attenuator element, bearing and compressor element provided with such bearing attenuator element, and method of manufacturing such bearing attenuator element |
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2005
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