JP2010151292A - Tilting-pad bearing - Google Patents
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Description
本発明は、回転軸を複数のパッドで支持するティルティングパッド軸受に関する。 The present invention relates to a tilting pad bearing that supports a rotating shaft with a plurality of pads.
ティルティングパッド軸受とは、揺動可能な複数のパッドで軸受面が構成されているジャーナル軸受又はスラスト軸受である。かかるティルティングパッド軸受は、安定領域が広く、高速回転機械、例えばターボ圧縮機,歯車装置などに用いられている。 The tilting pad bearing is a journal bearing or a thrust bearing in which a bearing surface is composed of a plurality of swingable pads. Such tilting pad bearings have a wide stable region and are used in high-speed rotating machines such as turbo compressors and gear devices.
上述したティルティングパッド軸受に関し、例えば特許文献1、2が既に提案されている。
For example,
特許文献1は、ティルティングパッドの保持とその軸受面への給油の2つの機能を一つの部材に担わせることができ、かつ上記部材をねじによることなく、容易にキャリアリングに取り付けることができ、特別の後加工をせずとも、その部材の抜け止めを行うことができるようにすることを目的とする。
In
そのため、特許文献1では、図4に示すように、キャリアリング51に取付孔52を設け、この取付孔52にスプリングピン53を、その先端部がティルティングパッド54の相互間に突出するように打ち込む。すると、スプリングピン53は割り溝を有しているので、縮径方向に弾性変形してその復元弾発力により取付孔52の内面に圧接し、その圧接による大きな摩擦力によって抜け止めされる。スプリングピン53は、ティルティングパッド54の相互間に位置してティルティングパッド54が周方向に移動しないように止めると共に、キャリアリング51の外周の油溝に供給された潤滑油を中空内部(油路55)を通じてティルティングパッド54の軸受面Bに供給するものである。
Therefore, in
特許文献2は、高速高荷重の回転軸を支承する軸受において、給油溝端部、軸受面両サイドが潤滑油不足を起さず、焼付の心配のない、ティルティングパッド方式のジャーナル軸受を目的とする。
そのため、特許文献2では、図5に示すように、ジャーナルの円弧に沿って複数個配置される軸受パッド65の回転軸61の回転方向上流側に、それぞれの幅方向に間隔をおいて、独立した穴径にされて径方向に穿設され、出口を軸受面63に開口させて、軸受面63に新油67を送り込むようにした給油管64、軸受パッド65の給油管64の外径側の軸受パッド内65に幅方向に穿設され、外部から給油通路64を介して内部に供給された新油67を給油管64のそれぞれに送り込む油ポケット66を設けるものである。
Therefore, in
ティルティングパッド軸受のうち、ジャーナル軸受の例を図6に示す。この図において、81は回転軸、82はパッド、83はパッド支点、84はハウジングである。回転軸81が回転すると、パッド82がパッド支点83を支点に揺動(チルト)し、パッド82の内面と回転軸81との間に先狭まりのテーパ状の隙間が形成され、この隙間に導入される潤滑油に動圧が発生し、この動圧により回転軸81を支持するようになっている。
しかし、ティルティングパッド軸受は、高速・高荷重荷になると軸受の温度が上昇し、焼付きや振動などの問題が生じることがあった。
An example of a journal bearing among the tilting pad bearings is shown in FIG. In this figure, 81 is a rotating shaft, 82 is a pad, 83 is a pad fulcrum, and 84 is a housing. When the rotating
However, tilting pad bearings sometimes suffer from problems such as seizure and vibration when the bearing temperature rises at high speeds and high loads.
この問題を解決するために、上述した特許文献1では、しゅう動面(ティルティングパッド54の軸受面B)の近くに給油管(油路55)を配置して、しゅう動面を直接潤滑し、しゅう動面に入る潤滑油の温度を下げ、軸受温度を低下させている。
また、特許文献2では、パッド(軸受パッド65)に設けられた給油溝から直接しゅう動面に低温の油を供給し、しゅう動面に入る油の温度をさらに低減させている。
In order to solve this problem, in
Moreover, in
一方、図7に示すように、ティルティングパッド軸受は予圧をかけることにより全パッド82に油膜圧力85を生じさせることができる。しかし、図8に示すように、荷重が大きくなると反負荷側(図で上側)のパッド82には油膜圧力85が生じない場合がある。
このような油膜圧力85が生じないティルティングパッド軸受に対して特許文献2の技術を仮に適用しても、油膜圧力85によるパッド支点83周りのモーメントが釣合わない。そのためパッド82がパッド支点83周りに振動し、図9にAで示すパッド後端が回転軸81の外周面に接触して焼付きを起こすおそれがあった。
On the other hand, as shown in FIG. 7, the tilting pad bearing can generate an
Even if the technique of
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、荷重が大きい場合でも、油膜圧力によるパッドに作用するパッド支点周りのモーメントを釣合わすことができ、これによりパッドの振動を防止し、かつ発熱した潤滑油を効果的に冷却できるティルティングパッド軸受を提供することにある。 The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, the object of the present invention is to balance the moment around the pad fulcrum acting on the pad due to the oil film pressure even when the load is large, thereby preventing vibration of the pad and effectively generating the generated lubricating oil. An object of the present invention is to provide a tilting pad bearing that can be cooled.
本発明によれば、回転軸の回転支持面から間隔を隔てた固定支持面を有するハウジングと、
前記回転支持面と固定支持面の間に位置し、回転支持面に対向する揺動受圧面と固定支持面に対向する揺動支持面と固定支持面で揺動可能に支持された揺動支点とを有する複数の揺動パッドと、を備え、
前記揺動パッドは、前記揺動支点を挟んで揺動受圧面に設けられた複数の給油口と、該給油口から揺動支持面まで連通する給油貫通穴とを有し、
さらに前記ハウジングに取り付けられ、揺動パッドの揺動を阻害することなく前記給油貫通穴に潤滑油を供給する給油管を備える、ことを特徴とするティルティングパッド軸受が提供される。
According to the present invention, a housing having a fixed support surface spaced from the rotation support surface of the rotating shaft;
A swing support point that is positioned between the rotation support surface and the fixed support surface and is supported by the swing support surface facing the rotation support surface, the swing support surface facing the fixed support surface, and the fixed support surface so as to be swingable. A plurality of swing pads, and
The swing pad has a plurality of oil supply ports provided on a swing pressure receiving surface across the swing support point, and an oil supply through hole communicating from the oil supply port to the swing support surface,
There is further provided a tilting pad bearing provided with an oil supply pipe which is attached to the housing and supplies lubricating oil to the oil supply through hole without obstructing the swing of the swing pad.
本発明の好ましい第1実施形態によれば、前記ティルティングパッド軸受は、ジャーナル軸受であり、
前記回転支持面は円筒形外面であり、
前記固定支持面は中空円筒形内面であり、
前記給油口は、揺動支点の回転方向両側に2つ以上設けられる。
According to a first preferred embodiment of the present invention, the tilting pad bearing is a journal bearing,
The rotational support surface is a cylindrical outer surface;
The fixed support surface is a hollow cylindrical inner surface;
Two or more oil filler openings are provided on both sides in the rotational direction of the swing fulcrum.
本発明の好ましい第2実施形態によれば、前記ティルティングパッド軸受は、スラスト軸受であり、
前記回転支持面は円板又は中空円板であり、
前記固定支持面は円板又は中空円板であり、
前記給油口は、揺動支点を囲むように3つ以上設けられる。
According to a second preferred embodiment of the present invention, the tilting pad bearing is a thrust bearing,
The rotation support surface is a disc or a hollow disc,
The fixed support surface is a disc or a hollow disc,
Three or more oil filler ports are provided so as to surround the swing fulcrum.
上記本発明の構成によれば、揺動パッドが、揺動受圧面に揺動支点を挟んで設けられ回転軸の回転方向に分散した複数の給油口と、該給油口から固定部材側の外面まで連通する給油貫通穴とを有し、さらにハウジングに取り付けられ、揺動パッドの揺動を阻害することなく前記給油貫通穴に潤滑油を供給する給油管を備えるので、給油管から給油貫通穴を通して複数の給油口に潤滑油を供給することができる。
また、複数の給油口は揺動支点を挟んで設けられているので、潤滑油の供給により給油口周辺に発生する油膜圧力の圧力分布は揺動支点を挟んでほぼ対称となり、荷重が大きい場合でも、油膜圧力による揺動パッドに作用する揺動支点周りのモーメントを釣合わすことができ、これにより揺動パッドの振動を防止し、かつ発熱した潤滑油を効果的に冷却できる。
According to the configuration of the present invention described above, the swing pad is provided on the swing pressure receiving surface with the swing fulcrum interposed therebetween and dispersed in the rotation direction of the rotation shaft, and the outer surface on the fixed member side from the fuel fill port And an oil supply through hole that is attached to the housing and supplies lubricating oil to the oil supply through hole without obstructing the swing of the swing pad. Lubricating oil can be supplied to the plurality of oil filler ports.
In addition, since multiple oil supply ports are provided across the swing fulcrum, the pressure distribution of the oil film pressure generated around the oil supply port due to the supply of lubricating oil is almost symmetrical across the swing fulcrum, and the load is large However, the moment around the oscillating fulcrum acting on the oscillating pad due to the oil film pressure can be balanced, thereby preventing the oscillation of the oscillating pad and effectively cooling the generated lubricating oil.
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明によるティルティングパッド軸受の第1実施形態図である。この例において、本発明のティルティングパッド軸受10は、回転軸1の外周面2を支持するジャーナル軸受である。
FIG. 1 is a first embodiment of a tilting pad bearing according to the present invention. In this example, the tilting pad bearing 10 of the present invention is a journal bearing that supports the outer
図1において、本発明のティルティングパッド軸受10は、ハウジング12、複数の揺動パッド14、および給油管16を備える。
In FIG. 1, the tilting pad bearing 10 of the present invention includes a
ハウジング12は、回転軸1の回転支持面2から間隔を隔てた固定支持面12aを有する。この例において、回転支持面2は円筒形外面(外周面2)であり、固定支持面12aは中空円筒形内面である。
The
複数(この例で5つ)の揺動パッド14は、回転支持面2と固定支持面12aの間に位置する。また各揺動パッド14は、回転支持面2に対向する揺動受圧面14aと、固定支持面12aに対向する揺動支持面14bと、固定支持面12aで揺動可能に支持された揺動支点14cとを有する。
A plurality (five in this example) of
揺動受圧面14aは、ハウジング12とほぼ同心に形成され、回転軸1がハウジング12の中心に位置するとき、回転支持面2との間にほぼ一定の隙間を形成するようになっている。なおこの構成は必須ではなく、回転支持面2との隙間が回転方向又は逆回転方向に楔状であってもよい。
揺動支持面14bは、固定支持面12aより小さい円弧面であり、揺動支点14cを中心に自由に揺動(チルト)できるようになっている。なおこの例で、揺動支点14bは、揺動支持面14bと固定支持面12aが単に接する接点である。しかし、本発明はこれに限定されず、接点位置にピン、ボール等を設けて、揺動を容易にしてもよい。
The swing
The
またこの図において、揺動パッド14は、複数の給油口15aと給油貫通穴15bとを有する。複数の給油口15aは、揺動支点14cを挟んで揺動受圧面14aに設けられている。またこの例で、給油口15aは、揺動支点14cを挟んで回転方向両側に2つ設けられる。なお給油口15aは、3つ以上でもよい。
給油貫通穴15bは、給油口15aから揺動支持面14bまで連通する。この例で給油貫通穴15bは、各給油口15aからそれぞれ半径方向外方に延びる2本の半径方向貫通穴である。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば2つ以上の給油口15aを1本の半径方向貫通穴と揺動パッド14の内部マニホールドで連通させてもよい。
Further, in this figure, the
The oil supply through
給油管16は、ハウジング12に取り付けられ、給油貫通穴15bの内側を半径方向に延びる中空管であり、揺動パッド14の揺動を阻害することなく給油貫通穴15bを通して給油口15aに潤滑油を供給する。
なお、この例では、給油貫通穴15bと給油管16の間には、揺動パッド14の揺動を許容する隙間があり、この隙間から少量の潤滑油が逆流する。そのため、この逆流を抑制するために、給油貫通穴15bと給油管16の間に弾性シール材を設けてもよい。
The
In this example, there is a gap that allows the
ハウジング12に取り付けられ給油管16の外端には、図示しない給油配管が接続され、所定の圧力に設定された潤滑油3を供給するようになっている。
なお、この例では、揺動パッド14の回転方向上流側と下流側に同一圧力の潤滑油3を供給しているが、上流側と下流側で圧力を変えてもよい。
An oil supply pipe (not shown) is connected to the outer end of the
In this example, the lubricating
図2は、図1のティルティングパッド軸受の作動説明図である。この図は、回転軸1に作用する下向きの荷重が大きくなり、反負荷側(図で上側)の2つ揺動パッド14には回転軸1のみでは油膜圧力が生じない状態を示している。なお、この状態において、負荷側(図で下側)の3つの揺動パッド14には、図に破線で示す油膜圧力5が生じている。
FIG. 2 is an operation explanatory view of the tilting pad bearing of FIG. This figure shows a state in which the downward load acting on the
上述した本発明の構成によれば、給油管16から給油貫通穴15bを通して2つ以上の給油口15aに潤滑油3を供給することにより、2つ以上の給油口15aは揺動支点15cを挟んで設けられているので、潤滑油3の供給により給油口15a周辺に油膜圧力6を発生させることができる。供給する潤滑油3の圧力は、回転軸1のみで発生する油膜圧力5と同等であるのが好ましいが、油膜圧力6を発生できる限りで、油膜圧力5より低くてもよい。
反負荷側(図で上側)の揺動パッド14も、揺動支点14c周りに揺動するので、油膜圧力6の圧力分布は揺動支点14cを挟んでほぼ対称となり、荷重が大きい場合でも、油膜圧力6による揺動パッド14に作用する揺動支点周りのモーメントを釣合わすことができ、これにより揺動パッド14の振動を防止し、かつ発熱した潤滑油を効果的に冷却できる。
According to the above-described configuration of the present invention, the lubricating
The
図3は、本発明によるティルティングパッド軸受の第2実施形態図である。この例において、本発明のティルティングパッド軸受10は、回転軸1のスラストを支持するスラスト軸受である。
FIG. 3 is a second embodiment of the tilting pad bearing according to the present invention. In this example, the tilting pad bearing 10 of the present invention is a thrust bearing that supports the thrust of the
図3(A)は、回転軸1の軸方向から本発明のティルティングパッド軸受10(スラスト軸受)を見た図であり、図3(B)はB−B断面図、図3(C)はC−C断面図である。
図3(A)(B)(C)において、本発明のティルティングパッド軸受10は、第1実施形態と同様に、ハウジング12、複数の揺動パッド14、および給油管16を備える。
FIG. 3A is a view of the tilting pad bearing 10 (thrust bearing) of the present invention viewed from the axial direction of the
3A, 3B, and 3C, the tilting pad bearing 10 of the present invention includes a
この例において、回転軸1の回転支持面2はドーナツ状の中空円板であるが、円板であってもよい。また、ハウジング12の固定支持面12aもこの例ではドーナツ状の中空円板であるが、円板であってもよい。
In this example, the
複数(この例で8つ)の揺動パッド14は、回転軸1の回転支持面2(この場合、平面)とハウジング12の固定支持面12a(この場合、平面)の間に位置する。
また各揺動パッド14は、回転支持面2に対向する揺動受圧面14aと、固定支持面12aに対向する揺動支持面14bと、固定支持面12aで揺動可能に支持された揺動支点14cとを有する。
揺動受圧面14aと揺動支持面14bは、この例では円弧状であるが、平面であってもよい。また揺動支点14cは、この例では、ボールであるが、その他の構成(例えばピン)であってもよい。
A plurality (eight in this example) of
Each
The swing
また図3(A)(B)(C)において、揺動パッド14は、複数の給油口15aと、給油貫通穴15bとを有する。複数の給油口15aは、揺動受圧面14aに揺動支点14cを挟んで設けられ、回転軸1の回転方向に分散している。この例で、給油口15aは、揺動支点14c(ボール)を囲むように3つ設けられる。なお、給油口15aは、4つ以上でもよい。
その他の構成は、第1実施形態と同様である。
3A, 3B, and 3C, the
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
上述した本発明の構成によれば、給油管16から給油貫通穴15bを通して3つ以上の給油口15aに潤滑油3を供給することにより、3つ以上の給油口15aは揺動支点15cを挟んで設けられているので、潤滑油3の供給により給油口15a周辺に油膜圧力6を発生させることができる。
また各揺動パッド14は、揺動支点14c(ボール)の周りに揺動するので、油膜圧力6の圧力分布は揺動支点14cを挟んでほぼ対称となり、荷重が大きい場合でも、油膜圧力6による揺動パッド14に作用する揺動支点周りのモーメントを釣合わすことができ、これにより揺動パッド14の振動を防止し、かつ発熱した潤滑油を効果的に冷却できる。
According to the configuration of the present invention described above, the lubricating
Further, since each
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention.
1 回転軸、2 回転支持面、
3 潤滑油、5 油膜圧力、6 油膜圧力
10ティルティングパッド軸受、
12 ハウジング、12a 固定支持面、
14 揺動パッド、14a 揺動受圧面、
14b 揺動支持面、14c 揺動支点(ボール)、
15a 給油口、15b 給油貫通穴、16 給油管
1 rotation axis, 2 rotation support surface,
3 lubricating oil, 5 oil film pressure, 6
12 housing, 12a fixed support surface,
14 rocking pad, 14a rocking pressure receiving surface,
14b swing support surface, 14c swing support point (ball),
15a Refueling port, 15b Refueling through hole, 16 Refueling pipe
Claims (3)
前記回転支持面と固定支持面の間に位置し、回転支持面に対向する揺動受圧面と固定支持面に対向する揺動支持面と固定支持面で揺動可能に支持された揺動支点とを有する複数の揺動パッドと、を備え、
前記揺動パッドは、前記揺動支点を挟んで揺動受圧面に設けられた複数の給油口と、該給油口から揺動支持面まで連通する給油貫通穴とを有し、
さらに前記ハウジングに取り付けられ、揺動パッドの揺動を阻害することなく前記給油貫通穴に潤滑油を供給する給油管を備える、ことを特徴とするティルティングパッド軸受。 A housing having a fixed support surface spaced from the rotation support surface of the rotating shaft;
A swing support point located between the rotation support surface and the fixed support surface and supported by the swing support surface facing the rotation support surface, the swing support surface facing the fixed support surface, and the fixed support surface so as to be swingable. A plurality of swing pads, and
The swing pad has a plurality of oil supply ports provided on a swing pressure receiving surface across the swing support point, and an oil supply through hole communicating from the oil supply port to the swing support surface,
Further, the tilting pad bearing is provided with an oil supply pipe which is attached to the housing and supplies lubricating oil to the oil supply through hole without obstructing the swing of the swing pad.
前記回転支持面は円筒形外面であり、
前記固定支持面は中空円筒形内面であり、
前記給油口は、揺動支点の回転方向両側に2つ以上設けられる、ことを特徴とする請求項1に記載のティルティングパッド軸受。 The tilting pad bearing is a journal bearing,
The rotational support surface is a cylindrical outer surface;
The fixed support surface is a hollow cylindrical inner surface;
2. The tilting pad bearing according to claim 1, wherein two or more oil supply ports are provided on both sides in the rotation direction of the swing fulcrum.
前記回転支持面は円板又は中空円板であり、
前記固定支持面は円板又は中空円板であり、
前記給油口は、揺動支点を囲むように3つ以上設けられる、ことを特徴とする請求項1に記載のティルティングパッド軸受。 The tilting pad bearing is a thrust bearing,
The rotation support surface is a disc or a hollow disc,
The fixed support surface is a disc or a hollow disc,
The tilting pad bearing according to claim 1, wherein three or more oil filler ports are provided so as to surround a swing fulcrum.
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