JP2010025862A - Rotary machine support device and design method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary machine support device capable of vibration inspection of a rotary machine in a sweep operation region with sufficient accuracy, and to provide its design method. <P>SOLUTION: The rotary machine support device 10 supports the rotary machine 1 having a turbine blade 3 driven and rotated by fluid and a rotational axis 7 to which the turbine blade 3 is fixed. Further, the rotary machine support device has a base part 50 and a support part 51 for supporting the rotary machine 1, and the support part 51 includes a mount member 15 for supporting a rotary machine 1, and a spring member 52 for attaching the mount member 15 to the base part 50. A first vibration measurement system including the support part 51 and the rotary machine 1 is constituted such that the resonance frequency at least in a vibration measurement direction may be lower than initial number of rotations of the sweep operation region of the rotary machine 1, and a second vibration measurement system excluding the spring member 52 from the first vibration measurement system is constituted such that the resonance frequency may be higher than final number of rotations of the sweep operation region of the rotary machine 1. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、流体により回転駆動される回転機械について回転バランス検査を行う際に支持可能な回転機械支持装置及びその設計方法に関する。   The present invention relates to a rotating machine support device that can be supported when a rotation balance inspection is performed on a rotating machine that is rotationally driven by a fluid, and a design method thereof.

流体により回転駆動される回転機械においては、回転バランスを修正することが行われている。このような回転機械には、過給機やターボ圧縮機やガスタービンなどがあるが、過給機を例として、従来における回転バランス修正について説明する。   In a rotating machine that is rotationally driven by a fluid, the rotational balance is corrected. Such a rotary machine includes a supercharger, a turbo compressor, a gas turbine, and the like. The conventional rotation balance correction will be described by taking a supercharger as an example.

過給機は、車両や船舶などに搭載されるエンジンの排ガスエネルギを利用して、エンジンに圧縮空気を供給する装置である。過給機は、エンジンの排ガスにより回転駆動されるタービン翼と、タービン翼と一体的に回転することで圧縮空気をエンジンに供給するコンプレッサ翼と、一端部にタービン翼が結合され他端部にコンプレッサ翼が結合される回転軸とを有する。また、過給機は、タービン翼を内部に収容するタービンハウジングと、コンプレッサハウジングを内部に収容するコンプレッサハウジングと、回転軸を支持する軸受けが内部に組み込まれる軸受けハウジングと、を備える。   A supercharger is a device that supplies compressed air to an engine by using exhaust gas energy of an engine mounted on a vehicle or a ship. The turbocharger includes a turbine blade that is rotationally driven by the exhaust gas of the engine, a compressor blade that supplies compressed air to the engine by rotating integrally with the turbine blade, and a turbine blade that is coupled to one end and the other end. And a rotating shaft to which the compressor blades are coupled. The supercharger includes a turbine housing that houses the turbine blades therein, a compressor housing that houses the compressor housing, and a bearing housing in which a bearing that supports the rotating shaft is incorporated.

過給機の回転バランス検査は、過給機を製品として出荷する前に行われる。
回転バランス検査は、例えば図11に示す装置により行われる。図11に示すように、全構成部品の組み立てが完成した過給機21からコンプレッサハウジング(図示せず)を取り外す。次いで、この過給機21のタービンハウジング(支持部)23をボルト25などで支持体(ベース部)27に取付ける。その後、エンジンの排ガスと同じ程度の圧力を有する圧縮ガスをタービン翼29に供給することで、タービン翼29、コンプレッサ翼31および回転軸33からなる回転体を回転駆動する。回転体が所定の回転速度に達したら、加速度ピックアップ35で回転体の加速度(即ち、振動)を検出しつつ、回転角検出器37により回転体の回転角を検出する。これにより、例えば、演算器38が、所定の回転速度において、どの回転角でどの程度の加速度(振動)が生じているかを検出する。この検出データに基づいて、アンバランス量を求める。このアンバランス量を無くすように回転体の一部(例えば、ナット39の一部)を除去加工することでバランス修正を行う(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−39904号公報
The supercharger rotational balance inspection is performed before the supercharger is shipped as a product.
For example, the rotation balance inspection is performed by the apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 11, a compressor housing (not shown) is removed from the supercharger 21 in which all the components have been assembled. Next, the turbine housing (support portion) 23 of the supercharger 21 is attached to the support body (base portion) 27 with bolts 25 or the like. Thereafter, the rotating body including the turbine blade 29, the compressor blade 31, and the rotating shaft 33 is rotationally driven by supplying the turbine blade 29 with compressed gas having the same pressure as the exhaust gas of the engine. When the rotating body reaches a predetermined rotation speed, the rotation angle detector 37 detects the rotation angle of the rotating body while detecting the acceleration (that is, vibration) of the rotating body with the acceleration pickup 35. Thereby, for example, the calculator 38 detects how much acceleration (vibration) is generated at which rotation angle at a predetermined rotation speed. An unbalance amount is obtained based on the detected data. Balance correction is performed by removing a part of the rotating body (for example, a part of the nut 39) so as to eliminate the unbalanced amount (for example, see Patent Document 1).
JP 2002-39904 A

ところで、バランス修正を行った後、過給機の使用範囲である数万〜10万rpm以上に徐々に回転数を上げていくスイープ運転を行い、このスイープ運転域の全ての回転数において有害な振動が無いことを確認するのが望ましい。
しかしながら、スイープ運転域において過給機の回転体の振動特性を計測する際、計測にバラツキが生じ、検査を精度良く行えないおそれがあった。
By the way, after performing the balance correction, a sweep operation is performed in which the rotational speed is gradually increased to tens of thousands to 100,000 rpm that is the range of use of the turbocharger, which is harmful at all the rotational speeds in this sweep operation range. It is desirable to confirm that there is no vibration.
However, when measuring the vibration characteristics of the rotating body of the supercharger in the sweep operation range, there is a possibility that the measurement varies and the inspection cannot be performed with high accuracy.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、スイープ運転域での回転機械の振動検査を精度良く行うことのできる、回転機械支持装置及びその設計方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a rotating machine support device and a design method thereof that can accurately perform vibration inspection of the rotating machine in the sweep operation region. Yes.

本発明者は、回転機械及びこの回転機械を支持する支持部との振動計測系の共振周波数がスイープ運転域に存在すると、共振により振動計測系(回転機械)の振動が増幅されることで振動計測のバラツキが大きくなり、正確な計測が困難となるという知見を得た。そして、このような知見に基づいて本発明を完成させた。   When the resonance frequency of the vibration measurement system between the rotating machine and the support portion that supports the rotating machine exists in the sweep operation region, the inventor vibrates by amplifying the vibration of the vibration measuring system (rotating machine) by resonance. We gained the knowledge that the variation in measurement becomes large and accurate measurement becomes difficult. And based on such knowledge, this invention was completed.

本発明の回転機械支持装置は、流体により回転駆動されるタービン翼、及び該タービン翼が固定される回転軸を有した回転機械を支持する回転機械支持装置において、ベース部と、前記回転機械を支持する支持部と、を有し、前記支持部は、前記回転機械を支持するマウント部材と、該マウント部材を前記ベース部に取付けるためのバネ部材と、を含んでおり、前記支持部及び前記回転機械を含む第1の振動計測系は、少なくとも振動計測方向における共振周波数が前記回転機械のスイープ運転域の初期回転数よりも低く構成され、前記第1の振動計測系から前記バネ部材を除いた第2の振動計測系は、共振周波数が前記回転機械のスイープ運転域の終期回転数よりも高く構成されることを特徴とする。   A rotating machine support device according to the present invention includes a turbine blade that is rotationally driven by a fluid, and a rotating machine support device that supports a rotating machine having a rotating shaft to which the turbine blade is fixed. A support member for supporting the rotating machine, and a spring member for attaching the mount member to the base part. The first vibration measurement system including the rotary machine is configured such that at least the resonance frequency in the vibration measurement direction is lower than the initial rotational speed in the sweep operation range of the rotary machine, and the spring member is excluded from the first vibration measurement system. The second vibration measurement system is characterized in that the resonance frequency is higher than the final rotation speed in the sweep operation region of the rotating machine.

本発明の回転機械支持装置によれば、第1の振動計測系の少なくとも振動計測方向における共振周波数がスイープ運転域の初期回転数より低く設定されるので、スイープ運転域における振動計測中の外乱振動を絶縁することができる。また、第2の振動計測系の共振周波数がスイープ運転域の終期回転数より高く設定されるので、スイープ回転数内に有害な共振点が無くなって共振による振動の発生を抑制できる。
したがって、スイープ回転域での振動検査を精度良く行うことができる。
According to the rotating machine support device of the present invention, the resonance frequency in at least the vibration measurement direction of the first vibration measurement system is set lower than the initial rotational speed in the sweep operation region, so that disturbance vibration during vibration measurement in the sweep operation region Can be insulated. In addition, since the resonance frequency of the second vibration measurement system is set higher than the final rotation speed in the sweep operation region, there is no harmful resonance point in the sweep rotation speed, and generation of vibration due to resonance can be suppressed.
Therefore, vibration inspection in the sweep rotation range can be performed with high accuracy.

また、上記回転機械支持装置においては、前記第1の振動計測系は、6自由度それぞれの前記共振周波数が前記回転機械のスイープ運転域の初期回転数よりも低く設定されていることが好ましい。   In the rotary machine support device, it is preferable that the first vibration measurement system is set such that the resonance frequency of each of the six degrees of freedom is lower than the initial rotational speed in the sweep operation range of the rotary machine.

この構成によれば、6自由度の全ての共振周波数がスイープ運転域の初期回転数よりも低く設定されるので、外乱振動をより確実に絶縁することができる。   According to this configuration, all the resonance frequencies of six degrees of freedom are set lower than the initial rotational speed in the sweep operation region, so that disturbance vibration can be more reliably insulated.

また、上記回転機械支持装置においては、前記第2の振動計測系は、当該第2の振動計測系を構成する各構成部材の前記共振周波数の各々が前記終期回転数よりも高く設定されていることが好ましい。   In the rotary machine support device, the second vibration measurement system is configured such that each of the resonance frequencies of the constituent members constituting the second vibration measurement system is higher than the final rotation speed. It is preferable.

この構成によれば、スイープ回転域に有害な共振が含まれることを防止し、高精度な計測を行うことが可能となる。   According to this configuration, it is possible to prevent harmful resonance from being included in the sweep rotation range and perform highly accurate measurement.

また、本発明の回転機械支持装置の設計方法は、流体により回転駆動されるタービン翼、及び該タービン翼が固定される回転軸を有した回転機械を支持する回転機械支持装置の設計方法において、前記回転支持装置は、ベース部と、前記回転機械を支持するマウント部材および該マウント部材を前記ベース部に取付けるためのバネ部材を含む支持部と、を有しており、前記支持部及び前記回転機械を含む第1の振動計測系を、少なくとも振動計測方向における共振周波数が前記回転機械のスイープ運転域の初期回転数よりも低くなるように設計するとともに、前記第1の振動計測系から前記バネ部材を除いた第2の振動計測系を、共振周波数が前記回転機械のスイープ運転域の終期回転数よりも高くなるように設計する工程を備えることを特徴とする。   The rotating machine support device design method of the present invention is a turbine blade driven to rotate by a fluid, and a rotating machine support device design method for supporting a rotating machine having a rotating shaft to which the turbine blade is fixed. The rotation support device includes a base, and a support including a mount member that supports the rotating machine and a spring member for attaching the mount member to the base. The support and the rotation The first vibration measurement system including the machine is designed so that at least the resonance frequency in the vibration measurement direction is lower than the initial rotational speed in the sweep operation region of the rotary machine, and the first vibration measurement system and the spring And a step of designing the second vibration measurement system excluding the member so that the resonance frequency is higher than the final rotation speed in the sweep operation region of the rotary machine. To.

本発明の回転機械支持装置の設計方法によれば、第1の振動計測系の少なくとも振動計測方向における共振周波数がスイープ運転域の初期回転数より低く設定されるので、スイープ運転域における振動計測中の外乱振動を絶縁することができる。また、第2の振動計測系の共振周波数がスイープ運転域の終期回転数より高く設定されるので、スイープ運転域内に有害な共振点が無くなって共振による振動の発生を抑制できる。
したがって、スイープ運転域での振動検査を精度良く行うことを可能とする回転機械支持装置を得ることができる。
According to the design method of the rotating machine support device of the present invention, since the resonance frequency of at least the vibration measurement direction of the first vibration measurement system is set lower than the initial rotational speed of the sweep operation region, vibration measurement is being performed in the sweep operation region. Can be isolated. In addition, since the resonance frequency of the second vibration measurement system is set higher than the final rotational speed of the sweep operation region, there is no harmful resonance point in the sweep operation region, and the occurrence of vibration due to resonance can be suppressed.
Therefore, it is possible to obtain a rotating machine support device that can accurately perform vibration inspection in the sweep operation region.

また、上記回転機械支持装置の設計方法においては、前記第1の振動計測系については、6自由度それぞれの前記共振周波数を前記初期回転数よりも低くすることが好ましい。   Moreover, in the design method of the rotating machine support device, it is preferable that the resonance frequency of each of the six degrees of freedom is set lower than the initial rotational speed for the first vibration measurement system.

この構成によれば、6自由度の全ての共振周波数がスイープ運転域の初期回転数よりも低く設定されるので、外乱振動をより確実に絶縁することができる。   According to this configuration, all the resonance frequencies of six degrees of freedom are set lower than the initial rotational speed in the sweep operation region, so that disturbance vibration can be more reliably insulated.

また、上記回転機械支持装置の設計方法においては、前記第2の振動計測系については、該第2の振動計測系を構成する各構成部材のそれぞれの共振周波数を前記終期回転数よりも高くすることが好ましい。   Further, in the design method of the rotating machine support device, with respect to the second vibration measurement system, the resonance frequency of each component constituting the second vibration measurement system is set higher than the final rotation speed. It is preferable.

この構成によれば、スイープ運転域に有害な共振が存在することを防止することができ、高精度な計測を行うことが可能となる。   According to this configuration, it is possible to prevent harmful resonance from existing in the sweep operation range, and it is possible to perform highly accurate measurement.

また、上記回転機械支持装置の設計方法においては、前記バネ部材の形状及び/又は材質を変更することで前記第1の振動計測系の前記共振周波数を設定することが好ましい。   Moreover, in the design method of the rotating machine support device, it is preferable to set the resonance frequency of the first vibration measurement system by changing the shape and / or material of the spring member.

この構成によれば、バネ部材の形状及び/又は材質を変更することで、第1の振動計測系におけるバネ定数を低くすることができ、結果として第1の振動計測系における共振周波数をスイープ運転域の初期回転数よりも低くすることができる。   According to this configuration, the spring constant in the first vibration measurement system can be lowered by changing the shape and / or material of the spring member, and as a result, the resonance frequency in the first vibration measurement system is swept. It can be made lower than the initial rotational speed of the region.

また、上記回転機械支持装置の設計方法においては、前記マウント部材に補強部を設ける事で前記第2の振動系における前記共振周波数を設定することが好ましい。   Moreover, in the design method of the rotating machine support device, it is preferable that the resonance frequency in the second vibration system is set by providing a reinforcing portion on the mount member.

この構成によれば、マウント部材に補強部を設ける事で第2の振動計測系におけるバネ定数を向上させ、その結果、第2の振動計測系における共振周波数をスイープ運転域の終期回転数よりも高くすることができる。   According to this configuration, the spring constant in the second vibration measurement system is improved by providing the reinforcing portion on the mount member, and as a result, the resonance frequency in the second vibration measurement system is made higher than the final rotational speed in the sweep operation region. Can be high.

本発明によれば、回転機械に対し、スイープ回転域での振動検査を精度良く行うことができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vibration test | inspection in a sweep rotation area can be accurately performed with respect to a rotary machine.

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1(a)は、本実施形態に係る回転支持装置に支持される過給機の構成を示す図である。過給機1は、図1(a)に示されるように、エンジンの排ガスにより回転駆動されるタービン翼3と、タービン翼3と一体的に回転することで圧縮空気をエンジンに供給するコンプレッサ翼5と、一端部にタービン翼3が連結され他端部にコンプレッサ翼5が連結される回転軸7とを有する。また、過給機1は、タービン翼3を内部に収容するタービンハウジング9と、コンプレッサ翼5を内部に収容するコンプレッサハウジング(本実施例では取り外してあるため不図示となっている)と、回転軸7を支持する軸受け8a、8bが内部に組み込まれる軸受けハウジング8と、を備える。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Fig.1 (a) is a figure which shows the structure of the supercharger supported by the rotation support apparatus which concerns on this embodiment. As shown in FIG. 1A, the supercharger 1 includes a turbine blade 3 that is rotationally driven by the exhaust gas of the engine, and a compressor blade that supplies compressed air to the engine by rotating integrally with the turbine blade 3. 5 and a rotating shaft 7 having a turbine blade 3 connected to one end and a compressor blade 5 connected to the other end. The turbocharger 1 includes a turbine housing 9 that houses the turbine blades 3 therein, a compressor housing that houses the compressor blades 5 (not shown in the present embodiment because it is removed), rotation, And a bearing housing 8 in which bearings 8a and 8b for supporting the shaft 7 are incorporated.

タービンハウジング9には、タービン翼3を回転駆動する流体(エンジンからの排ガス)を流すスクロール流路9aが形成されている。軸受けハウジング8とタービンハウジング9とは、カップリング部材2により結合されている。   The turbine housing 9 is formed with a scroll flow path 9a through which a fluid (exhaust gas from the engine) for rotationally driving the turbine blades 3 flows. The bearing housing 8 and the turbine housing 9 are coupled by the coupling member 2.

図1(b)は、回転軸7の軸方向から視たカップリング部材2を示す図である。図1(b)に示されるように、カップリング部材2は、互いに分割されている1対の半円弧状部材2aと、1対の半円弧状部材2aを結合するボルト2bおよびナット2cとから構成される。なお、カップリング部材2を用いずに、軸受けハウジング8およびタービンハウジング9をボルトなどによって直接連結するようにしてもよい。   FIG. 1B is a diagram showing the coupling member 2 viewed from the axial direction of the rotating shaft 7. As shown in FIG. 1B, the coupling member 2 includes a pair of semicircular arc members 2a that are divided from each other, and a bolt 2b and a nut 2c that couple the pair of semicircular arc members 2a. Composed. In addition, you may make it connect the bearing housing 8 and the turbine housing 9 directly with a volt | bolt etc., without using the coupling member 2. FIG.

図2は、本実施形態に係る回転機械支持装置10の断面構成を示す図である。回転機械支持装置10は、上記過給機1の回転バランス検査を行う場合に支持可能な支持装置である。なお、図2では、図1(a)に示した過給機1が回転機械支持装置10に取付けられた状態を示している。図3は、図2のA−A線矢視図であり、図2は図3のB−B線矢視図である。また、図4は、回転機械支持装置10の詳細斜視図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of the rotating machine support device 10 according to the present embodiment. The rotating machine support device 10 is a support device that can be supported when the rotation balance inspection of the supercharger 1 is performed. 2 shows a state in which the supercharger 1 shown in FIG. 1A is attached to the rotating machine support device 10. 3 is a view taken along the line AA in FIG. 2, and FIG. 2 is a view taken along the line BB in FIG. FIG. 4 is a detailed perspective view of the rotary machine support device 10.

回転機械支持装置10は、ベース部50と、このベース部50上に取付けられ上記過給機1を支持するための支持部51と、を主体として構成される。
支持部51は、回転機械を支持するマウント部材15と、このマウント部材15を上記ベース部50に取付けるためのバネ部材52と、を含んでいる。さらに、支持部51は、その構成要素として、過給機取付け用のハウジング部材6と、押付部材11と、を備えている。
The rotating machine support device 10 is mainly configured by a base portion 50 and a support portion 51 that is mounted on the base portion 50 and supports the supercharger 1.
The support portion 51 includes a mount member 15 that supports the rotary machine, and a spring member 52 for attaching the mount member 15 to the base portion 50. Furthermore, the support part 51 is provided with the housing member 6 for supercharger attachment, and the pressing member 11 as the component.

支持部51は、マウント部材15に取付けられたバネ部材52の一端側がベース部50に設けられた不図示の取付部に固定されることで、ベース部50に取付けられたものとなっている。   The support portion 51 is attached to the base portion 50 by fixing one end side of the spring member 52 attached to the mount member 15 to an attachment portion (not shown) provided in the base portion 50.

すなわち、回転機械支持装置10に過給機1を支持する際には、過給機1のタービンハウジング9及び不図示のコンプレッサハウジングを取り外し、このタービンハウジング9の代わりとなるハウジング部材6を設ける。なお、ハウジング部材6(流路部分14)と完成品に取付けられている上記タービンハウジング9とは、形状および寸法の少なくともいずれかが異なっていていても良い。   That is, when the supercharger 1 is supported on the rotating machine support device 10, the turbine housing 9 and the compressor housing (not shown) of the supercharger 1 are removed, and the housing member 6 that replaces the turbine housing 9 is provided. The housing member 6 (flow channel portion 14) and the turbine housing 9 attached to the finished product may be different in at least one of shape and size.

ハウジング部材6は、流路部分14と取付部分13とから構成されている。流路部分14には、タービン翼3を回転駆動する流体を流す流路14aが形成されている。一方、取付部分13には流路14aは形成されていない。本実施形態では、流路部分14と取付部分13とは、互いに分割された別部材である。   The housing member 6 includes a flow path portion 14 and an attachment portion 13. The flow path portion 14 is formed with a flow path 14 a for flowing a fluid for rotationally driving the turbine blade 3. On the other hand, the flow path 14 a is not formed in the attachment portion 13. In the present embodiment, the flow path portion 14 and the attachment portion 13 are separate members that are divided from each other.

押付部材11は、流路14aよりもコンプレッサ翼5側の位置にて過給機1の被押付部1aに押付力を作用させるものである。図2〜図4に示されるように、被押付部1aは軸受けハウジング8の一部であり、軸受けハウジング8の外周面から回転軸7の半径方向に突出した突出部である。この被押付部1aは、図3に示されるように回転軸7の軸方向から視た場合、環状となっている。   The pressing member 11 applies a pressing force to the pressed portion 1a of the supercharger 1 at a position closer to the compressor blade 5 than the flow path 14a. As shown in FIGS. 2 to 4, the pressed portion 1 a is a part of the bearing housing 8, and is a protruding portion that protrudes from the outer peripheral surface of the bearing housing 8 in the radial direction of the rotating shaft 7. As shown in FIG. 3, the pressed portion 1 a has an annular shape when viewed from the axial direction of the rotating shaft 7.

また、マウント部材15には、押付部材11を被押付部1aに押し付ける押圧力発生装置12が設けられている。この押圧力発生装置12としては、例えば油圧式のものを用いた。すなわち、図2〜図4の例では、押付部材11は、油圧クランプのクランプロッドである。この場合、押付部材11は、油圧により旋回しながら回転軸7の軸方向に移動させられる公知のスイング式クランプロッドであってもよい。この油圧が供給される油圧室は油圧クランプ本体(押圧力発生装置12)の内部に形成され、油圧クランプ本体はマウント部材15に固定される。図2の例では、このようなクランプロッド(押付部材11)と油圧クランプ本体(押圧力発生装置12)からなる油圧クランプを、回転軸7の周方向に間隔をおいて4つ設けている。   The mount member 15 is provided with a pressing force generator 12 that presses the pressing member 11 against the pressed portion 1a. As this pressing force generator 12, for example, a hydraulic type was used. That is, in the example of FIGS. 2 to 4, the pressing member 11 is a clamp rod of a hydraulic clamp. In this case, the pressing member 11 may be a known swing-type clamp rod that is moved in the axial direction of the rotary shaft 7 while turning by hydraulic pressure. The hydraulic chamber to which the hydraulic pressure is supplied is formed inside the hydraulic clamp body (pressing force generator 12), and the hydraulic clamp body is fixed to the mount member 15. In the example of FIG. 2, four hydraulic clamps including such a clamp rod (pressing member 11) and a hydraulic clamp body (pressing force generator 12) are provided in the circumferential direction of the rotating shaft 7 at intervals.

取付部分13は、流路14aよりもコンプレッサ翼5側の位置にて被押付部1aを押付部材11との間に挟みこむ。これにより、被押付部1aが上記押付力により取付部分13に押し付けられるようになっている。
図4に示されるように、取付部分13はボルト孔16内に設けられた不図示のボルトによってマウント部材15に固定されている。また、図2に示されるように、マウント部材15には、流路部分14がボルト孔19に挿入されたボルト17などの結合手段により取り付け固定されている。なお、他の図(図2、3)では、ボルト孔16の図示を省略している。
The attachment portion 13 sandwiches the pressed portion 1a with the pressing member 11 at a position closer to the compressor blade 5 than the flow path 14a. Thereby, the to-be-pressed part 1a is pressed against the attachment part 13 with the said pressing force.
As shown in FIG. 4, the attachment portion 13 is fixed to the mount member 15 by a bolt (not shown) provided in the bolt hole 16. As shown in FIG. 2, the flow path portion 14 is attached and fixed to the mount member 15 by a coupling means such as a bolt 17 inserted into the bolt hole 19. In other figures (FIGS. 2 and 3), the bolt holes 16 are not shown.

具体的には、取付部分13は、図2に示されるように、内側部13aと延長部13bとを有している。内側部13aは、回転軸7の半径方向の位置が被押付部1aと同じとされており、上記押付力を受けるようになっている。   Specifically, as shown in FIG. 2, the attachment portion 13 has an inner portion 13a and an extension portion 13b. The inner portion 13a has the same position in the radial direction of the rotating shaft 7 as the pressed portion 1a, and receives the pressing force.

延長部13bは、内側部13aから半径方向の外方に流路部分14の外側まで延び、タービン翼3側の端部にてマウント部材15に上記ボルトにより結合されマウント部材15に押付力を作用させる。これにより、押圧力をタービンハウジング9に作用させず、又はほとんど作用させることなく、上記押圧力をマウント部材15に作用させることが可能となっている。   The extension portion 13b extends radially outward from the inner portion 13a to the outside of the flow path portion 14, and is coupled to the mount member 15 by the bolt at the end on the turbine blade 3 side to exert a pressing force on the mount member 15. Let As a result, the pressing force can be applied to the mount member 15 with little or no pressing force acting on the turbine housing 9.

図5は、図3において取付部分13以外の部材を省略した図であり、取付部分13の平面構成図を示している。図5に示されるように、取付部分13には、軸受けハウジング8が挿入される開口13c(図5を参照)が形成されている。すなわち、取付部分13は、その開口13cの形状と整合するように軸方向から視て円形とされ、軸受けハウジング8の外周面を取付部分13の開口13cに挿入かつ嵌合させるようになっている。   FIG. 5 is a diagram in which members other than the attachment portion 13 in FIG. 3 are omitted, and a plan configuration diagram of the attachment portion 13 is shown. As shown in FIG. 5, the attachment portion 13 is formed with an opening 13 c (see FIG. 5) into which the bearing housing 8 is inserted. That is, the mounting portion 13 is circular as viewed from the axial direction so as to match the shape of the opening 13c, and the outer peripheral surface of the bearing housing 8 is inserted and fitted into the opening 13c of the mounting portion 13. .

すなわち、マウント部材15は、上述のように取付部分13および押付部材11を含むハウジング部材6と、押付部材11を介して過給機1を支持したものとなっている。したがって、マウント部材15には押付部材11による押付力が取付部分13を介して作用される。   That is, the mount member 15 supports the supercharger 1 through the pressing member 11 and the housing member 6 including the attachment portion 13 and the pressing member 11 as described above. Therefore, a pressing force by the pressing member 11 is applied to the mount member 15 via the mounting portion 13.

上述の回転機械支持装置10に過給機1を取付けるには、まず完成品の過給機1(図11参照)からタービンハウジング9とコンプレッサハウジングとを取り外した状態にする。一方、マウント部材15には、流路部分14と取付部分13とをこの順で取り付ける(固定する)。次いで、開口13cにタービン翼3を通すとともに軸受けハウジング8の一部を取付部分13の開口13cに挿入した状態にする。この状態で、押付部材11により、軸受けハウジング8の被押付部1aを、取付部分13を介してマウント部材15に押し付ける。これにより、過給機1をマウント部材15に取り付け固定する。なお、流路部分14及び取付部分13のマウント部材15への取り付け(固定)は、上述のようにボルトなどの結合手段により行う。   In order to attach the supercharger 1 to the rotating machine support device 10 described above, the turbine housing 9 and the compressor housing are first removed from the finished supercharger 1 (see FIG. 11). On the other hand, the flow path portion 14 and the attachment portion 13 are attached (fixed) to the mount member 15 in this order. Next, the turbine blade 3 is passed through the opening 13 c and a part of the bearing housing 8 is inserted into the opening 13 c of the mounting portion 13. In this state, the pressed member 1 presses the pressed portion 1 a of the bearing housing 8 against the mount member 15 via the mounting portion 13. Thereby, the supercharger 1 is attached and fixed to the mount member 15. Note that attachment (fixation) of the flow path portion 14 and the attachment portion 13 to the mount member 15 is performed by a coupling means such as a bolt as described above.

ところで、一般的に、過給機などの回転機械は製品出荷前に回転バランス検査及び必要に応じてバランス修正加工を行っている。
回転バランス検査は、タービン翼、コンプレッサ翼および回転軸からなる回転体を回転機械支持装置に取付け、所定の回転数で回転駆動させることで、回転体のアンバランス量を求める。そして、このアンバランス量を無くすように回転体の一部(例えば、コンプレッサ翼と回転軸とを連結するナットの一部)を除去加工することで回転体のバランス修正を行う。
By the way, in general, a rotating machine such as a supercharger performs rotation balance inspection and balance correction processing as necessary before product shipment.
In the rotational balance inspection, a rotating body composed of a turbine blade, a compressor blade, and a rotating shaft is attached to a rotating machine support device, and is rotationally driven at a predetermined number of rotations to obtain an unbalance amount of the rotating body. Then, the balance of the rotating body is corrected by removing a part of the rotating body (for example, a part of the nut connecting the compressor blade and the rotating shaft) so as to eliminate the unbalance amount.

さらに、バランス修正を行った後、過給機を通常使用範囲である数万(例えば、4万)〜10万rpm以上に徐々に回転数を上げていくスイープ運転を行う。このとき、スイープ運転域の全ての回転数において有害な振動が生じないことを確認するようにしている。   Further, after performing the balance correction, a sweep operation is performed in which the turbocharger is gradually increased in speed to tens of thousands (for example, 40,000) to 100,000 rpm or more which is a normal use range. At this time, it is confirmed that no harmful vibration occurs at all the rotational speeds in the sweep operation region.

図6は、上記回転機械支持装置10に支持されたバランス修正後の過給機1について、スイープ運転域において回転検査を行った際の振動特性を示す図である。図7は、従来の回転機械支持装置において、スイープ回転域内で回転検査を行った場合に生じていた振動特性を示す比較図であり、図7(a)は図6(a)に対応し、図7(b)は図6(b)に対応する。なお、図6,7においては、過給機1の加振力毎に折れ線グラフが描かれている。すなわち、図6,7において、複数の折れ線グラフは、回転軸7の先端部に設けられる試し錘(不図示)の位置を変化させ、過給機1の加振力を異ならせた場合を示している。   FIG. 6 is a diagram showing vibration characteristics when a rotation inspection is performed in the sweep operation range for the supercharger 1 after balance correction supported by the rotating machine support device 10. FIG. 7 is a comparative view showing the vibration characteristics generated when the rotation inspection is performed in the sweep rotation range in the conventional rotating machine support device, and FIG. 7A corresponds to FIG. FIG. 7B corresponds to FIG. 6 and 7, a line graph is drawn for each excitation force of the supercharger 1. That is, in FIGS. 6 and 7, a plurality of line graphs show a case where the position of the test weight (not shown) provided at the tip of the rotating shaft 7 is changed and the excitation force of the supercharger 1 is varied. ing.

図6(a)、図7(a)において、横軸はタービンの回転数[Krpm]を示している。また、縦軸は影響係数αの相対値を示す。影響係数αは、α=G/Uで求められる値である。ここで、Gはタービンが回転駆動されている時に、過給機1の軸受け8a,8bが回転軸7から受ける加速度振幅[m/s]であり、Uはタービン翼3、回転軸7およびコンプレッサ翼5からなる回転体のアンバランス量[g]である。すなわち、影響係数αは、回転時の回転体における振動に影響を及ぼす度合いを示すものである。
また、図6(b)、図7(b)において、横軸はタービン翼の回転数[Krpm]を示し、縦軸は影響係数αの位相(すなわち、回転体の回転角)[deg]を示す。
In FIG. 6A and FIG. 7A, the horizontal axis indicates the rotational speed [Krpm] of the turbine. The vertical axis indicates the relative value of the influence coefficient α. The influence coefficient α is a value obtained by α = G / U. Here, G is the acceleration amplitude [m / s 2 ] that the bearings 8a, 8b of the supercharger 1 receive from the rotating shaft 7 when the turbine is driven to rotate, U is the turbine blade 3, the rotating shaft 7, and This is the unbalance amount [g] of the rotating body composed of the compressor blades 5. That is, the influence coefficient α indicates the degree of influence on the vibration in the rotating body during rotation.
In FIGS. 6B and 7B, the horizontal axis indicates the rotational speed [Krpm] of the turbine blade, and the vertical axis indicates the phase of the influence coefficient α (that is, the rotational angle of the rotating body) [deg]. Show.

図6と図7に基づいて本実施形態に係る回転機械支持装置と従来の回転機械支持装置との特性を比較する。
従来の回転機械支持装置においては、過給機のスイープ運転域と、過給機及びこの過給機を支持する支持部とから構成される振動計測系の共振周波数と、の相関関係が考慮されていなかったため、過給機のスイープ運転域内に上記振動計測系の共振周波数が存在するおそれがあった。このようにスイープ運転域内に振動計測系の共振周波数が存在すると、共振が生じることで振動計測系(回転機械)の振動が増幅されてしまい、振動計測のバラツキが大きくなって正確な計測が困難となってしまう。
Based on FIG. 6 and FIG. 7, the characteristics of the rotating machine support device according to the present embodiment and the conventional rotating machine support device are compared.
In the conventional rotating machine support device, the correlation between the sweep operation range of the supercharger and the resonance frequency of the vibration measurement system composed of the supercharger and the support portion that supports the supercharger is considered. Therefore, there is a possibility that the resonance frequency of the vibration measurement system exists in the sweep operation range of the turbocharger. If the resonance frequency of the vibration measurement system exists in the sweep operation range in this way, resonance will amplify the vibration of the vibration measurement system (rotary machine), resulting in large variations in vibration measurement and making accurate measurement difficult. End up.

このようにスイープ運転域内に共振周波数が存在すると、図7(a),(b)に示されるように影響係数αおよびその位相が加振力の違いによってばらつくことが分かる。すなわち、スイープ運転域内に共振周波数が存在すると、影響係数αにおける線形性が崩れてしまう(非線形性を示す)ことを意味している。このように影響係数αのバラツキが生じると、振動計測時の誤差が多くなり、スイープ領域内における振動現象を正確に把握することが難しくなる。   Thus, when the resonance frequency exists in the sweep operation range, it can be seen that the influence coefficient α and its phase vary depending on the difference in the excitation force, as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). That is, when the resonance frequency exists in the sweep operation region, it means that the linearity in the influence coefficient α is broken (indicating non-linearity). If the influence coefficient α varies in this manner, errors in vibration measurement increase, and it is difficult to accurately grasp the vibration phenomenon in the sweep region.

本発明者は、上述のように回転機械及びこの回転機械を支持する支持部との振動計測系の共振周波数がスイープ回転領域内に存在すると振動計測のバラツキが大きくなって正確な計測が困難となるという知見を得た。そして、この知見に基づき、本実施形態に係る回転機械支持装置10を以下のように構成した。   As described above, the inventor finds that when the resonance frequency of the vibration measurement system between the rotating machine and the support portion that supports the rotating machine exists in the sweep rotation region, variation in vibration measurement increases and accurate measurement is difficult. I got the knowledge that And based on this knowledge, the rotary machine support apparatus 10 which concerns on this embodiment was comprised as follows.

すなわち、本実施形態に係る回転機械支持装置10においては、上記支持部51及び過給機1を含む第1の振動計測系を、少なくとも振動計測方向における共振周波数が過給機1のスイープ運転域の初期回転数よりも低く構成されるようにした。さらに、本実施形態に係る回転機械支持装置10においては、上記第1の振動計測系から上記バネ部材52を除いた第2の振動計測系を、共振周波数が過給機1のスイープ運転領域の終期回転数よりも高く構成されるようにした。   That is, in the rotating machine support device 10 according to the present embodiment, the first vibration measurement system including the support portion 51 and the supercharger 1 is configured such that the resonance frequency in at least the vibration measurement direction has a sweep operation range of the supercharger 1. It was made to be configured to be lower than the initial rotational speed. Furthermore, in the rotary machine support device 10 according to the present embodiment, the second vibration measurement system obtained by removing the spring member 52 from the first vibration measurement system is used in the sweep operation region of the turbocharger 1. It was configured to be higher than the final rotation speed.

本実施形態では、後述の設計方法において説明するように、スイープ運転域内から第1の振動計測系及び第2の振動計測系における共振点を無くすようにそれぞれの形状を設計している。   In the present embodiment, as described in the design method described later, each shape is designed so as to eliminate resonance points in the first vibration measurement system and the second vibration measurement system from within the sweep operation range.

これにより、加振力の違いにより影響係数αがばらつかない(影響係数αが線形性を保っている)ようにすることができ、スイープ運転域内での振動計測のバラツキが抑制されて、図6(a),(b)に示されるように複数の折れ線が重なった状態となる。   As a result, the influence coefficient α does not vary due to the difference in the excitation force (the influence coefficient α maintains the linearity), and variations in vibration measurement within the sweep operation range are suppressed. 6 (a) and 6 (b), a plurality of broken lines are overlapped.

図8は、本実施形態に係る回転機械支持装置10及びその比較対象として従来の回転機械支持装置を用いた場合において、それぞれスイープ領域内において過給機1の回転バランス検査を行った結果を示すものであり、図8(a)は本実施形態に係る結果を示し、図8(b)は従来に係る結果を示している。なお、図8(a)、(b)における複数の折れ線は、各々が複数種類の過給機の振動特性を示している。   FIG. 8 shows the results of the rotational balance inspection of the supercharger 1 in the sweep region in the case where the rotary machine support device 10 according to the present embodiment and the conventional rotary machine support device are used as the comparison target. FIG. 8A shows the result according to the present embodiment, and FIG. 8B shows the result according to the prior art. In addition, the several broken line in Fig.8 (a), (b) has each shown the vibration characteristic of the multiple types of supercharger.

図8(b)に示されるように、従来はスイープ運転域内において影響関数がばらつくため、振動計測を良好に行うことができず、過給機の個体差による振動現象の違いが分かり難かった。一方、本実施形態によれば、図8(a)に示されるように、スイープ運転域内に共振点が存在しないため、過給機個体差による振動現象の違いを明確に把握することができる。   As shown in FIG. 8B, conventionally, since the influence function varies in the sweep operation range, the vibration measurement cannot be performed satisfactorily, and it is difficult to understand the difference in the vibration phenomenon due to the individual difference of the turbocharger. On the other hand, according to the present embodiment, as shown in FIG. 8A, since there is no resonance point in the sweep operation range, it is possible to clearly grasp the difference in the vibration phenomenon due to the individual difference in the supercharger.

したがって、本実施形態によれば、上述のようにアンバランス修正を行った後、スイープ回転域内において過給機1の回転バランスを確認する検査を行った場合でも、高精度な計測を行うことができる。   Therefore, according to the present embodiment, after performing the unbalance correction as described above, even when the inspection for confirming the rotational balance of the supercharger 1 is performed in the sweep rotational range, highly accurate measurement can be performed. it can.

(回転機械支持装置の設計方法)
続いて、上記回転機械支持装置10の設計方法について説明する。
まず、支持部51及びこの支持部51に支持される過給機1を含む第1の振動計測系を、少なくとも振動計測方向における共振周波数が過給機1のスイープ運転域の初期回転数よりも低くなるように設計する(ステップS1)。
(Design method of rotating machine support device)
Then, the design method of the said rotary machine support apparatus 10 is demonstrated.
First, in the first vibration measurement system including the support unit 51 and the supercharger 1 supported by the support unit 51, at least the resonance frequency in the vibration measurement direction is higher than the initial rotational speed in the sweep operation region of the supercharger 1. Design to be low (step S1).

図9は第1の振動計測系における振動解析用の3次元形状モデルを示す図であり、この図においては、回転軸の軸方向をX軸方向とし、このX軸にそれぞれ直交する方向をYZ軸方向としている。   FIG. 9 is a diagram showing a three-dimensional shape model for vibration analysis in the first vibration measurement system. In this figure, the axis direction of the rotation axis is the X axis direction, and the directions orthogonal to the X axis are YZ directions. Axial direction.

具体的に本実施形態では、3次元形状モデルMを用いて振動解析シミュレーションを行い、6自由度の全ての共振周波数がスイープ運転域の初期回転数より低くなるように第1の振動計測系を決定する。なお、6自由度としては、図9中のXYZ軸のそれぞれの軸方向における並進振動の3自由度と、XYZ軸のそれぞれの軸周りの回転方向の3自由度と、を含んでいる。   Specifically, in the present embodiment, a vibration analysis simulation is performed using the three-dimensional shape model M, and the first vibration measurement system is set so that all the resonance frequencies of six degrees of freedom are lower than the initial rotational speed of the sweep operation range. decide. Note that the six degrees of freedom include three degrees of freedom of translational vibration in each of the XYZ axes in FIG. 9 and three degrees of freedom in the rotational direction around each of the XYZ axes.

共振周波数を低く調整するには、例えばバネ部材52のバネ定数を下げることで対応することができる。具体的には、図9に示されるバネ部材52の2次元ブロックバネの1辺を細くする、或いはスリットSの切り込みを深くすることで、バネ定数を低下させることができる。   The resonance frequency can be adjusted to be low by, for example, reducing the spring constant of the spring member 52. Specifically, the spring constant can be lowered by narrowing one side of the two-dimensional block spring of the spring member 52 shown in FIG. 9 or deepening the slit S.

なお、本実施形態では、上記バネ部材52として2次元ブロックバネを用いているが、本発明はこれに限定されず、コイルバネや板バネを用いることもできる。コイルバネを用いる場合、コイルの線径を細くする、或いはバネの巻き密度を粗くすることで上述のようにバネ定数を下げることができる。板バネを用いる場合、板バネの厚みを薄くすることでバネ定数を下げることができる。なお、形状だけでなくバネ部材52の材料を変更し、ヤング率を低くすることによりバネ定数を低くするようにしてもよい。   In the present embodiment, a two-dimensional block spring is used as the spring member 52. However, the present invention is not limited to this, and a coil spring or a leaf spring can also be used. When using a coil spring, the spring constant can be lowered as described above by reducing the coil wire diameter or increasing the winding density of the spring. When using a leaf spring, the spring constant can be lowered by reducing the thickness of the leaf spring. The spring constant may be lowered by changing the material of the spring member 52 as well as the shape and lowering the Young's modulus.

上述のように、振動解析シミュレーションにおいては、第1の振動計測系における6自由度の全ての共振周波数が上記スイープ運転域の初期回転数よりも低くする条件で上述のバネ定数を設定することが最も望ましい。   As described above, in the vibration analysis simulation, the above-described spring constant may be set under the condition that all the resonance frequencies of the six degrees of freedom in the first vibration measurement system are lower than the initial rotational speed in the sweep operation range. Most desirable.

しかしながら、6自由度の全てにおいて共振周波数が上述の条件を満たされるようにバネ定数を設定するのは困難となる場合もある。そのような場合、回転機械支持装置10における振動計測センサの計測方向に影響を及ぼし難い振動モード(例えば、計測方向と直交する振動モード、計測方向を中心とする回転振動モード)については必ずしもスイープ運転域の初期回転数よりも低くする必要は無い。
すなわち、上記第1の振動計測系に関しては、少なくとも振動計測方向における共振周波数をスイープ運転域の初期回転数よりも低くするように上記バネ定数を設定することも可能とされる。
However, it may be difficult to set the spring constant so that the resonance frequency satisfies the above condition in all six degrees of freedom. In such a case, a sweep mode is not necessarily required for a vibration mode (for example, a vibration mode orthogonal to the measurement direction, a rotation vibration mode centered on the measurement direction) that hardly affects the measurement direction of the vibration measurement sensor in the rotating machine support device 10. It is not necessary to make it lower than the initial rotational speed of the region.
That is, with respect to the first vibration measurement system, it is possible to set the spring constant so that at least the resonance frequency in the vibration measurement direction is lower than the initial rotational speed in the sweep operation region.

例えば、回転機械支持装置10における振動計測センサの振動計測方向が図9におけるZ軸方向に一致する場合、X軸方向、Y軸方向、Z軸中心の回転のモード(共振周波数)はスイープ運転域に含まれてもよい。また、振動計測方向がY軸方向に一致する場合、X軸方向、Z軸方向、Y軸中心の回転のモード(共振周波数)はスイープ運転域に含まれてもよい。また、振動計測方向がX軸方向に一致する場合、Y軸方向、Z軸方向、X軸中心の回転のモード(共振周波数)がスイープ運転域に含まれてもよい。   For example, when the vibration measurement direction of the vibration measurement sensor in the rotating machine support device 10 coincides with the Z-axis direction in FIG. 9, the rotation mode (resonance frequency) in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis center is the sweep operation range. May be included. When the vibration measurement direction coincides with the Y-axis direction, the rotation mode (resonance frequency) about the X-axis direction, the Z-axis direction, and the Y-axis center may be included in the sweep operation range. When the vibration measurement direction matches the X-axis direction, the Y-axis direction, the Z-axis direction, and the rotation mode (resonance frequency) about the X-axis center may be included in the sweep operation region.

続いて、上述のステップS1に加えて、上記第1の振動計測系からバネ部材52を除いた第2の振動計測系を、その共振周波数が過給機1のスイープ運転域の終期回転数よりも高くなるように設計する(ステップS2)。
この場合、第2の振動計測系を構成する各部材の共振周波数をそれぞれ上記終期回転数よりも高くする。すなわち、各部材のうち、最も低い共振周波数が上記終期回転数よりも高くする。
Subsequently, in addition to the above-described step S1, the second vibration measurement system obtained by removing the spring member 52 from the first vibration measurement system has a resonance frequency higher than the final rotational speed of the sweep operation region of the turbocharger 1. (Step S2).
In this case, the resonance frequency of each member constituting the second vibration measurement system is set higher than the final rotation speed. That is, among the members, the lowest resonance frequency is set higher than the final rotation speed.

以下、マウント部材15の共振周波数を高く調整する場合を一例として説明する。
まず、マウント部材15に関する3次元形状モデルを形成し、このモデルについて振動解析シミュレーションを行う。
その結果、例えばマウント部材15に捩れが生じていた場合、捩れ方向のみに強度を向上させるように部材の肉厚を増加させる補強部材を設ける。なお、このような補強を行うとマウント部材15の質量が増加するが、この場合、上述の第1の振動計測系の共振振動数(バネ定数)が低下することとなるため、問題は無い。
Hereinafter, a case where the resonance frequency of the mount member 15 is adjusted to be high will be described as an example.
First, a three-dimensional shape model relating to the mount member 15 is formed, and vibration analysis simulation is performed on this model.
As a result, for example, when the mount member 15 is twisted, a reinforcing member that increases the thickness of the member is provided so as to improve the strength only in the twisting direction. If such reinforcement is performed, the mass of the mount member 15 increases, but in this case, there is no problem because the resonance frequency (spring constant) of the first vibration measurement system described above decreases.

図10はマウント部材15における共振周波数を高くする場合における3Dモデルの形状の変化を示すものであり、図10(a)は改良前(設計当初)のマウント部材の構成を示す図であり、図10(b)は改良後の上記マウント部材15の構成を示す図である。なお、各図はシミュレーション結果時の3Dモデルを図示しており、捩れが生じた状態となっている。   FIG. 10 shows changes in the shape of the 3D model when the resonance frequency of the mount member 15 is increased, and FIG. 10A is a diagram showing the configuration of the mount member before improvement (initial design). 10 (b) is a view showing the structure of the mount member 15 after improvement. Each figure shows a 3D model at the time of the simulation result, and is in a state where twisting occurs.

上記終期回転数よりも共振周波数を高くする場合、その値を2KHz以上に設定する必要がある。図10(a)に示されるように、設計当初のマウント部材100は、バネ部材の取付け位置をマウント下部100aとし、掘り込み部101を大きく取った構造とされており、その共振周波数が1904Hzであった。
これに対し、本実施形態に係るマウント部材15においては、図10(b)に示されるように上記掘り込み部101に起因して生じる捩れ方向に対する強度を向上させる補強部材としてハウジング6の一部をなす上記取付部分13を設けるようにした。さらに、本実施形態においては、バネ部材52の取付位置をマウント中央部15aに変更した。その結果、マウント部材15の共振周波数を2288KHzまで向上させることができた。
When the resonance frequency is made higher than the final rotation speed, it is necessary to set the value to 2 KHz or higher. As shown in FIG. 10A, the mount member 100 at the initial design has a structure in which the mounting position of the spring member is the mount lower portion 100a and the digging portion 101 is large, and the resonance frequency is 1904 Hz. there were.
On the other hand, in the mount member 15 according to the present embodiment, as shown in FIG. 10B, a part of the housing 6 is used as a reinforcing member that improves the strength against the twisting direction caused by the digging portion 101. The above-mentioned mounting portion 13 is provided. Furthermore, in this embodiment, the attachment position of the spring member 52 was changed to the mount center part 15a. As a result, the resonance frequency of the mount member 15 could be improved to 2288 KHz.

ところで、補強に伴ってマウント部材15自体の質量が増加してしまうと、結果として共振周波数が変化しないおそれもある。そのため、強度の向上を伴う形状変更においては、同じ質量で振動方向のヤング率を如何に向上する補強を行うかが重要となる。共振周波数は、√(弾性率/比重)の値に比例するため、マウント部材15の共振周波数を上げるためには、弾性率が高い材料、及び/又は比重の小さい材料を採用するのが好ましく、例えばファインセラミックスやMMC(Metal Matrix Composites)等を例示できる。   By the way, if the mass of the mount member 15 itself increases with reinforcement, the resonance frequency may not change as a result. Therefore, in the shape change accompanied with the improvement in strength, it is important how to perform the reinforcement to improve the Young's modulus in the vibration direction with the same mass. Since the resonance frequency is proportional to the value of √ (elastic modulus / specific gravity), in order to increase the resonance frequency of the mount member 15, it is preferable to employ a material having a high elastic modulus and / or a material having a low specific gravity. Examples thereof include fine ceramics and MMC (Metal Matrix Composites).

また、共振周波数を終期回転数よりも高くする設定する場合においても、回転機械支持装置10における振動計測センサの計測方向に影響を及ぼし難い振動モードについては必ずしもスイープ運転域の終期回転数よりも高くする必要は無い。   Even when the resonance frequency is set to be higher than the final rotation speed, the vibration mode that hardly affects the measurement direction of the vibration measurement sensor in the rotating machine support device 10 is not necessarily higher than the final rotation speed in the sweep operation region. There is no need to do.

例えば、回転機械支持装置10における振動計測センサの振動計測方向が図10におけるZ軸方向に一致し、マウント部材15にZ軸を中心とする捩れ(回転)が生じる場合、上記捩れモードがスイープ運転域内に入るようにしてもよい。また、回転機械支持装置10における振動計測方向がY軸方向に一致する場合、マウント部材15に生じるY軸中心の振れの振動モードの共振周波数はスイープ運転域に含まれてもよい。同様に、回転機械支持装置10における振動計測方向がX軸方向に一致する場合、マウント部材15に生じるX軸中心の振れの振動モードの共振周波数はスイープ運転域に含まれてもよい。   For example, when the vibration measurement direction of the vibration measurement sensor in the rotary machine support device 10 coincides with the Z-axis direction in FIG. 10 and the mount member 15 is twisted (rotated) about the Z-axis, the torsion mode is the sweep operation. You may be allowed to enter the area. When the vibration measurement direction in the rotary machine support device 10 coincides with the Y-axis direction, the resonance frequency of the vibration mode of the Y-axis center vibration generated in the mount member 15 may be included in the sweep operation region. Similarly, when the vibration measurement direction in the rotary machine support device 10 coincides with the X-axis direction, the resonance frequency of the vibration mode of the vibration about the X-axis center generated in the mount member 15 may be included in the sweep operation region.

本実施形態に係る回転機械支持装置の設計方法によれば、第1の振動計測系の少なくとも振動計測方向における共振周波数がスイープ運転域の初期回転数より低く設定されるので、スイープ運転域における振動計測中の外乱振動を絶縁することができる。また、第2の振動計測系の共振周波数がスイープ運転域の終期回転数より高く設定されるので、スイープ運転域内に有害な共振点が無くなって共振による振動の発生を抑制できる。
したがって、スイープ運転域での振動検査を精度良く行うことを可能とする上記回転機械支持装置10を設計できる。
According to the design method of the rotating machine support device according to the present embodiment, the resonance frequency in at least the vibration measurement direction of the first vibration measurement system is set lower than the initial rotational speed of the sweep operation region. The disturbance vibration during measurement can be isolated. In addition, since the resonance frequency of the second vibration measurement system is set higher than the final rotational speed of the sweep operation region, there is no harmful resonance point in the sweep operation region, and the occurrence of vibration due to resonance can be suppressed.
Therefore, it is possible to design the rotating machine support device 10 that enables the vibration inspection in the sweep operation range to be accurately performed.

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本発明の回転機械支持装置は、過給機以外にターボ圧縮機やガスタービン等の他の回転機械にも適用可能である。すなわち、タービン翼に流体を供給することで回転駆動される回転機械であれば、本発明の回転機械支持装置を適用することができる。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
The rotating machine support device of the present invention can be applied to other rotating machines such as a turbo compressor and a gas turbine in addition to the supercharger. That is, the rotary machine support device of the present invention can be applied to any rotary machine that is rotationally driven by supplying fluid to the turbine blades.

本実施形態に係る回転支持装置に支持される過給機の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the supercharger supported by the rotation support apparatus which concerns on this embodiment. 回転機械支持装置の断面構成を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure of a rotary machine support apparatus. 図2のA−A線矢視図である。It is an AA arrow directional view of FIG. 回転機械支持装置の詳細な構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the detailed structure of a rotary machine support apparatus. 取付部分の平面構成図を示すものである。The plane block diagram of an attachment part is shown. 回転機械支持装置に支持された回転機械の振動特性を示す図である。It is a figure which shows the vibration characteristic of the rotary machine supported by the rotary machine support apparatus. 従来の回転機械支持装置に支持された回転機械の振動特性を示す図である。It is a figure which shows the vibration characteristic of the rotary machine supported by the conventional rotary machine support apparatus. 本実施形態に係る回転機械支持装置の効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of the rotating machine support apparatus which concerns on this embodiment. 回転機械支持装置の設計方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the design method of a rotary machine support apparatus. 図9に続く、回転機械支持装置の設計方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the design method of a rotating machine support apparatus following FIG. 従来における過給機の回転バランス検査を行うための構成図である。It is a block diagram for performing the rotation balance test | inspection of the conventional supercharger.

符号の説明Explanation of symbols

1…過給機(回転機械)、3…タービン翼、7…回転軸、10…回転機械支持装置、15…マウント部材、50…ベース部、51…支持部、52…バネ部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Supercharger (rotary machine), 3 ... Turbine blade, 7 ... Rotary shaft, 10 ... Rotary machine support apparatus, 15 ... Mount member, 50 ... Base part, 51 ... Support part, 52 ... Spring member

Claims (8)

流体により回転駆動されるタービン翼、及び該タービン翼が固定される回転軸を有した回転機械を支持する回転機械支持装置において、
ベース部と、前記回転機械を支持する支持部と、を有し、
前記支持部は、前記回転機械を支持するマウント部材と、該マウント部材を前記ベース部に取付けるためのバネ部材と、を含んでおり、
前記支持部及び前記回転機械を含む第1の振動計測系は、少なくとも振動計測方向における共振周波数が前記回転機械のスイープ運転域の初期回転数よりも低く構成され、
前記第1の振動計測系から前記バネ部材を除いた第2の振動計測系は、共振周波数が前記回転機械のスイープ運転域の終期回転数よりも高く構成されることを特徴とする回転機械支持装置。
In a rotating machine support device for supporting a rotating machine having a turbine blade rotationally driven by a fluid and a rotating machine to which the turbine blade is fixed,
A base part and a support part for supporting the rotating machine,
The support part includes a mount member that supports the rotating machine, and a spring member for attaching the mount member to the base part,
The first vibration measurement system including the support unit and the rotary machine is configured such that at least the resonance frequency in the vibration measurement direction is lower than the initial rotational speed of the sweep operation range of the rotary machine
The second vibration measurement system obtained by removing the spring member from the first vibration measurement system has a resonance frequency higher than the final rotation speed in the sweep operation range of the rotary machine. apparatus.
前記第1の振動計測系は、6自由度それぞれの前記共振周波数が前記回転機械のスイープ運転域の初期回転数よりも低く設定されていることを特徴とする請求項1に記載の回転機械支持装置。   2. The rotary machine support according to claim 1, wherein the resonance frequency of each of the six degrees of freedom is set to be lower than an initial rotational speed of a sweep operation range of the rotary machine. apparatus. 前記第2の振動計測系は、当該第2の振動計測系を構成する各構成部材の前記共振周波数の各々が前記終期回転数よりも高く設定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の回転機械支持装置。   3. The second vibration measurement system according to claim 1, wherein each of the resonance frequencies of the constituent members constituting the second vibration measurement system is set higher than the final rotation speed. A rotating machine support device according to claim 1. 流体により回転駆動されるタービン翼、及び該タービン翼が固定される回転軸を有した回転機械を支持する回転機械支持装置の設計方法において、
前記回転支持装置は、ベース部と、前記回転機械を支持するマウント部材および該マウント部材を前記ベース部に取付けるためのバネ部材を含む支持部と、を有しており、
前記支持部及び前記回転機械を含む第1の振動計測系を、少なくとも振動計測方向における共振周波数が前記回転機械のスイープ運転域の初期回転数よりも低くなるように設計するとともに、前記第1の振動計測系から前記バネ部材を除いた第2の振動計測系を、共振周波数が前記回転機械のスイープ運転域の終期回転数よりも高くなるように設計する工程を備えることを特徴とする回転機械支持装置の設計方法。
In a method of designing a rotating machine support device that supports a rotating machine having a turbine blade that is rotationally driven by a fluid and a rotating machine to which the turbine blade is fixed.
The rotation support device includes a base part, and a support part including a mount member that supports the rotating machine and a spring member for attaching the mount member to the base part,
The first vibration measurement system including the support portion and the rotary machine is designed so that at least a resonance frequency in the vibration measurement direction is lower than an initial rotational speed in a sweep operation range of the rotary machine, and the first A rotary machine comprising a step of designing a second vibration measurement system obtained by removing the spring member from a vibration measurement system so that a resonance frequency is higher than a final rotation speed in a sweep operation range of the rotary machine. Support device design method.
前記第1の振動計測系については、6自由度それぞれの前記共振周波数を前記初期回転数よりも低くすることを特徴とする請求項4に記載の回転機械支持装置の設計方法。   5. The method for designing a rotating machine support device according to claim 4, wherein the resonance frequency of each of the six degrees of freedom is set lower than the initial rotational speed for the first vibration measurement system. 前記第2の振動計測系については、該第2の振動計測系を構成する各構成部材のそれぞれの共振周波数を前記終期回転数よりも高くすることを特徴とする請求項4又は5に記載の回転機械支持装置の設計方法。   6. The second vibration measurement system according to claim 4 or 5, wherein a resonance frequency of each component member constituting the second vibration measurement system is set higher than the final rotational speed. Design method for rotating machine support device. 前記バネ部材の形状及び/又は材質を変更することで前記第1の振動計測系の前記共振周波数を設定することを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項に記載の回転機械支持装置の設計方法。   The rotary machine support device according to any one of claims 4 to 6, wherein the resonance frequency of the first vibration measurement system is set by changing a shape and / or a material of the spring member. Design method. 前記マウント部材に補強部を設ける事で前記第2の振動系の前記共振周波数を設定することを特徴とする請求項4〜7のいずれか一項に記載の回転機械支持装置の設計方法。   The method for designing a rotary machine support device according to any one of claims 4 to 7, wherein the resonance frequency of the second vibration system is set by providing a reinforcing portion on the mount member.
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