JP2010168934A - 滑り軸受装置および滑り軸受装置を備えたポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回止手段に主軸回転方向の大きな回転力が作用しても、弾性体が損傷するのを防止し、所定の緩衝性能を実現することができる滑り軸受装置を提供する。
【解決手段】軸受体２０とハウジング２１との間に弾性体２２が備えられ、ハウジング２１は、胴部２１ａと、上下一対の端部カバー２１ｂ，２１ｃとを有し、軸受体２０が主軸４と共回りするのを防止するための回止手段３５が備えられ、回止手段３５はブロック３６，３７とゴム製の回止部材３８，３９とを有し、ブロック３６，３７は軸受体２０に設けられ、回止部材３８，３９は端部カバー２１ｂ，２１ｃ内に固定され、ブロック３６，３７が回止部材３８，３９の挿入部内に挿入され、回止部材３８，３９の軸心１５方向における一端面とこの一端面に対向する端部カバー２１ｂ，２１ｃの内面との間に、挿入部に連通する変形用隙間４５が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えばドライ状態と水によって潤滑される状態との両方の状態で使用される滑り軸受装置およびこの滑り軸受装置を備えたポンプ装置に関する。

従来、例えば、図１７，図１８に示すように、立軸斜流ポンプ装置等の主軸８４は滑り軸受装置８７によって回転自在に支持されている。滑り軸受装置８７は、主軸８４の外周面に摺接する軸受体８８と、軸受体８８を収納するハウジング８９と、軸受体８８の外周部とハウジング８９の内周部との間に設けられた円筒形状の緩衝用ゴム９０（弾性体）とを有している。

ハウジング８９は、金属製の円筒形状の部材であり、ポンプケーシング内に設けられた固定部材９１に固定されている。ハウジング８９の内周面には、複数本の嵌合凹部９２が形成されている。

軸受体８８は円筒状の軸受シェル９３と摺接部材９４とで構成されている。摺接部材９４は、セラミックスや樹脂等からなり、軸受シェル９３の内側に圧入固定されている。摺接部材９４の内周面とポンプ装置の主軸８４の外周面とが摺接する。上記軸受シェル９３の外周面には、複数本の嵌合凹部９５が形成されている。

緩衝用ゴム９０の内外周面には、上記嵌合凹部９２，９５に嵌合する嵌合凸部９６，９７が形成されている。これら嵌合凹部９２，９５と嵌合凸部９６，９７とによって軸受体８８の回止手段９８が構成されている。

これによると、主軸８４が所定の回転方向に回転すると、主軸８４の外周面が摺接部材９４の内周面に摺接する。この際、緩衝用ゴム９０の各嵌合凸部９６，９７がハウジング８９の嵌合凹部９２と軸受シェル９３の嵌合凹部９５とに嵌合しているため、軸受体８８は、回り止めされ、主軸８４と共回りすることはない。

尚、上記のような滑り軸受装置については、下記特許文献１に記載されている。

特開２００２−２６６７９２

しかしながら上記の従来形式では、緩衝用ゴム９０の内外周面に、複数の嵌合凸部９６，９７を回止手段９８として形成しているため、緩衝用ゴム９０の形状が複雑になり、緩衝用ゴム９０の製作や取り付けに手間がかかるという問題がある。また、嵌合凸部９６，９７に主軸回転方向Ｃの大きな回転力が作用した場合、緩衝用ゴム９０が損傷し、緩衝用ゴム９０により軸受体８８を径方向において十分に受けることができなくなる虞がある。

本発明は、回止手段に主軸回転方向の大きな回転力が作用しても、弾性体が損傷するのを防止し、所定の緩衝性能を実現することができる滑り軸受装置および滑り軸受装置を備えたポンプ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、ポンプケーシング内で回転する主軸と摺接する軸受体と、軸受体を収納するハウジングと、軸受体の外周部とハウジングの内周部との間に設けられ且つ径方向において軸受体を受ける弾性体とを備えた滑り軸受装置であって、
軸受体が主軸と共回りするのを防止するための回止手段が備えられ、
回止手段は突部と回止部材とを有し、
突部は、軸受体に設けられて、軸心方向の少なくともいずれか一方へ突出し、
回止部材は、ポンプケーシングに対して回転不能に固定された回止部材固定体に取り付けられているとともに、弾性材を材質とし、且つ軸心方向に開口する挿入部を有し、
突部が軸心方向から挿入部内に挿入され、
突部が回止部材を主軸回転方向に押した時に回止部材の変形を許容するための変形用隙間が設けられているものである。

これによると、主軸が所定の回転方向に回転すると、主軸の外周面が軸受体の内周面に摺接する。この際、突部は、挿入部の主軸回転方向側の一側面に当接して、主軸回転方向側への移動を阻止され、これにより、軸受体が回り止めされる。このとき、上記挿入部の一側面は突部によって主軸回転方向へ押されるため、回止部材の主軸回転方向における一端部側が周方向（主軸回転方向）に圧縮される。この圧縮により、回止部材は、圧縮方向以外の方向に膨らんで逃げようとするが、その部分に変形用隙間を設けたことによって、変形用隙間内へ逃げて変形する。このように、上記回止部材の逃げが許容されるため、回止部材の周方向の圧縮剛性が過大にならず、主軸回転時の衝撃が回止部材で十分に吸収される。

本第２発明における滑り軸受装置は、ハウジングは、弾性体の外周を囲む筒状の胴部と、軸心方向における胴部の両端部に設けられる端部カバーとを有し、
回止部材固定体は端部カバーであり、
回止部材は少なくともいずれか一方の端部カバー内に固定され、
挿入部は回止部材の軸心方向における両端面に開口し、
変形用隙間は、回止部材の軸心方向における一端面とこの一端面に対向する一方の端部カバーの内面との間に設けられ、且つ、挿入部に連通しているものである。

これによると、変形用隙間が形成されている範囲では、回止部材の一端面は一方の端部カバーの内面から離間しており、回止部材の一端面が一方の端部カバーの内面に固着されることはない。これにより、挿入部の一側面が突部によって押された際、変形用隙間の形成範囲においては、回止部材の一端面付近に主軸回転方向のせん断力が集中することはなく、回止部材の一端面付近が破損するのを防止することができる。

また、上記特許文献１のように弾性体に嵌合凸部を設けていないため、弾性体の形状を簡素化でき、さらに、回止手段に主軸回転方向に大きな回転力が作用しても、弾性体が損傷するのを防止することができる。

本第３発明における滑り軸受装置は、回止部材は周方向において円周上に複数配置され、
隣同士の回止部材間に止め部材が配置され、
止め部材は回止部材固定体に取付けられ、
挿入部の主軸回転方向側の一側面から回止部材の一端部までの一方の肉厚が挿入部の主軸回転方向とは反対側の他側面から回止部材の他端部までの他方の肉厚よりも分厚いものである。

これによると、挿入部の一側面は突部によって主軸回転方向へ押されるため、回止部材の主軸回転方向における一端部側が周方向に圧縮される。この際、回止部材の一方の肉厚が他方の肉厚よりも分厚いため、回止部材の主軸回転方向における一端部側が十分に圧縮されて変形する。これにより、軸受体に作用する主軸回転方向の回転力を、回止部材の一方の肉厚の部分で、十分な圧縮変形量を伴って受け止めることができ、所定の緩衝性能を実現することができる。また、他方の肉厚が一方の肉厚よりも薄くなるため、回止部材の小型軽量化を図ることができる。

本第４発明における滑り軸受装置は、軸受体の軸心方向の少なくとも一端部に取付溝が形成され、
突部は、取付溝に嵌め込まれて、連結手段によって軸受体に連結されているものである。

これによると、連結手段に作用するせん断力が低減され、突部と軸受体との取り付け強度が向上する。
本第５発明における滑り軸受装置は、軸受体の径方向の荷重の増加分ΔＰに対する軸受体の径方向の変位の増加分をΔＲとすると、軸受装置のばね定数がΔＰ／ΔＲで定義され、
上記ばね定数は、軸受体の径方向への変位が所定値を超えると、径方向への変位が所定値以下のときよりも、大きな値になるように構成されているものである。

これによると、主軸の変位によって軸受体の径方向に荷重が作用した場合、荷重の大きさに応じて弾性体が径方向に変形する。この時、上記径方向の荷重が小さく、軸受体の径方向への変位が所定値以下となる場合、軸受装置のばね定数は上記所定値を超えた場合に比べて小さくなる。

このため、上記所定値以下に変位した場合のばね定数が上記所定値を超えて変位した場合と同じ値を有する大きなばね定数となる弾性体を用いた従来の滑り軸受装置に比べて、変位が上記所定値以下の範囲では、軸受装置の固有振動数が低下する。したがって、駆動装置を停止して、主軸がドライ状態で惰性で回転しながら所定の回転速度から次第に減速していく際、低下させた固有振動数と一致して共振が発生するのは、主軸の回転速度が十分に低下した場合である。この時点では、主軸が有する回転エネルギーは散逸して低下しており、これにより、共振時に発生する力（衝撃）が低減される。

また、主軸を回転駆動して揚水を行っている際、上記径方向の荷重が大きくなれば、軸受体の径方向への変位が所定値を超え、軸受装置のばね定数は上記所定値以下の場合に比べて大きくなる。これにより、上記径方向の荷重を十分に受けることができ、径方向の荷重に対する軸受体の径方向への変位量が低減される。したがって、径方向の荷重に対する主軸の径方向への変位量が低減されるため、羽根車がケーシングの内周面に接触するのを防止することができる。

本第６発明は、第１発明から第５発明のいずれか１項に記載の滑り軸受装置を備えたポンプ装置であって、揚水を行なう揚水運転と揚水を行なわない待機運転とに切り替え可能であるものである。

以上のように、本発明によると、回止手段に主軸回転方向の大きな回転力が作用しても、弾性体が損傷するのを防止することができる。
また、突部が回止部材を主軸回転方向に押した時に回止部材の変形を許容するための変形用隙間を設けることによって、回止部材の周方向の圧縮剛性が過大にならず、このため、主軸回転時の衝撃が回止部材で十分に吸収される。

本発明の実施の形態におけるポンプの縦断面図である。 同、ポンプの羽根車の部分の縦断面図である。 同、ポンプの滑り軸受装置の回止部材の位置における縦断面図である。 同、ポンプの滑り軸受装置の止め部材の位置における縦断面図である。 図３におけるＸ１−Ｘ１矢視図である。 図３におけるＸ２−Ｘ２矢視図である。 同、ポンプの滑り軸受装置の第一および第二の弾性部材の斜視図である。 同、ポンプの滑り軸受装置の第一の弾性部材の平面図である。 同、ポンプの滑り軸受装置の軸受体の径方向への変位と径方向の荷重との関係を示すグラフである。 図３におけるＸ３−Ｘ３矢視図である。 同、ポンプの滑り軸受装置のブロックと回止部材との斜視図である。 図１０におけるＹ−Ｙ矢視図であり、（ａ）はブロックが挿入部の一側面から僅かに離間している状態を示し、（ｂ）はブロックが挿入部の一側面に当接して回止部材が変形している状態を示す。 （ａ）は滑り軸受装置のハウジングの端部カバーの縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図である。 同、ポンプの滑り軸受装置の回止部材の図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図である。 同、ポンプの運転パターンと主軸の回転速度との関係を示すグラフである。 同、ポンプの主軸の角速度と振動伝達率との関係を示すグラフである。 従来のポンプの滑り軸受装置の縦断面図である。 同、ポンプの滑り軸受装置の一部分の平面図である。

以下、本発明における実施の形態を図面を参照して説明する。
図１，図２に示すように、１は先行待機運転が行える立軸斜流ポンプ装置（ポンプ装置の一例）である。立軸斜流ポンプ装置１のポンプケーシング２の下端には吸込口３が形成されている。ポンプケーシング２内には主軸４が挿通されており、主軸４の下端に羽根車５が設けられている。ポンプケーシング２の上方には、主軸４を回転駆動させるモータ等の駆動装置６が設けられている。

上記主軸４は上下複数の滑り軸受装置１１，１２によって軸心１５を中心に回転自在に支持されている。これら滑り軸受装置１１，１２はそれぞれ、ポンプケーシング２内に設けられた固定部材１６に設けられている。また、ポンプケーシング２には、吸込口３に空気を吸気する吸気管１７が設けられている。この吸気管１７は弁等からなる気水切替装置１８によって開閉されるように構成されている。尚、上記立軸斜流ポンプ１は、羽根車５が回転して水を吸い上げる揚水運転と、羽根車５が回転しているが水を吸い上げない待機運転（気中運転）とに切り替え可能である。

図３に示すように、上記主軸４は、軸本体４ａと、軸受箇所において軸本体４ａに外嵌された円筒状のスリーブ４ｂとで構成されており、固定部材１６を貫通している。
上記滑り軸受装置１１は以下のように構成されている。

図３〜図６に示すように、滑り軸受装置１１は、主軸４を回転自在に保持する円筒状の軸受体２０と、軸受体２０を収納する金属製のハウジング２１と、軸受体２０の外周部とハウジング２１の内周部との間に設けられ且つ径方向において軸受体２０を受ける弾性体２２とを有している。

軸受体２０は、金属製の円筒状のシェル２３と、シェル２３の内周側に取付けられた円筒状の摺接部材２４とで構成されている。摺接部材２４は、例えばセラミック製であり、主軸４に外嵌されており、内周面が主軸４のスリーブ４ｂに摺接自在である。

また、ハウジング２１は、固定部材１６に設けられ且つ軸受体２０の外周を囲む円筒状の胴部２１ａと、軸心１５方向（上下方向）における胴部２１ａの両端部に設けられた上方および下方の端部カバー２１ｂ，２１ｃとを有している。

弾性体２２は、金属製で円筒状の保持部材２６と、保持部材２６の内周面に取り付けられた第一および第二の弾性部材２７，２８とを有している。保持部材２６は、軸心１５方向において複数個（図３では３個）の保持リング３０に分割されており、ハウジング２１の胴部２１ａ内に嵌め込まれ、径方向の複数のねじ２９によって胴部２１ａに取付け固定されている。尚、保持部材２６は３個の保持リング３０からなるが、３個以外の複数個でもよい。

第一および第二の弾性部材２７，２８は円環状に形成され、第二の弾性部材２８は保持部材２６の軸心１５方向における両端部（上下両端部）に位置し、第一の弾性部材２７は両第二の弾性部材２８間に位置している。このような構成により、第一又は第二の弾性部材２７，２８を備えた複数の保持リング３０を積み重ねることで、弾性体２２を形成することができるため、組み立て性が向上する。尚、保持部材２６は円筒状でなくてもよく、円筒の一部や角筒状であってもよい。

図７に示すように、第一の弾性部材２７の内周面には、周方向において複数の凹部３１と凸部３２とが形成されている。この凹部３１の大きさを変えることで軸受装置１１のばね定数を調整することができる。尚、第一の弾性部材２７はシェル２３の軸心１５方向（上下方向）における中央部に接触している。

第一の弾性部材２７の内周面は、主軸４が停止しているときであっても、軸受体２０のシェル２３の外周面に接触している（或いは非常に近接している）。また、第二の弾性部材２８の内周面は、主軸４が停止しているとき、上記シェル２３の外周面から径方向へ所定の間隔Ｓをあけて離間している。

また、図７に示すように、第二の弾性部材２８の径方向における厚さｔ２を第一の弾性部材２７の径方向における厚さｔ１よりも薄くし、その分、第二の弾性部材２８の保持リング３０の厚さを第一の弾性部材２７の保持リング３０の厚さよりも分厚くしている。

第一および第二の弾性部材２７，２８の材質はゴムであり、このうち、第一の弾性部材２７には柔軟なゴムが用いられている。また、第二の弾性部材２８には、第一の弾性部材２７よりも硬いゴムが用いられている。尚、第二の弾性部材２８の弾性係数は第一の弾性部材２７の弾性係数の約２〜１０倍に設定されている。

図８に示すように、弾性体２２の径方向の荷重Ｐの増加分ΔＰに対する径方向の変位Ｒの増加分をΔＲとすると、軸受装置１１のばね定数がΔＰ／ΔＲで定義される。また、図９のグラフは、軸受体２０の径方向への変位Ｒと径方向の荷重Ｐとの関係を示すものである。

これによると、ばね定数（実線のグラフ（イ）の傾きに相当）は、軸受体２０の径方向への変位Ｒが所定値Ａを超えると、上記変位Ｒが所定値Ａ以下のときよりも、大きな値になるように構成されている。第二の弾性部材２８の内周面は、軸受体２０の径方向への変位Ｒが所定値Ａに達したときに、所定の間隔Ｓが０になって、軸受体２０のシェル２３の外周面に接触するように構成されている。

ここで、図９のグラフ（イ）において、径方向への変位Ｒが０から所定値Ａまでの範囲のばね定数（グラフ（イ）の傾き）は、第一の弾性部材２７のみが軸受体２０のシェル２３に接触し、第二の弾性部材２８はシェル２３から離間しているため、第一の弾性部材２７のみが関与する第１のばね定数ｋａになる。

また、径方向への変位Ｒが所定値Ａよりも大きい範囲のばね定数は、第一の弾性部材２７と第二の弾性部材２８とが共にシェル２３に接触しているため、第一の弾性部材２７と第二の弾性部材２８とを合わせた第２のばね定数ｋｂになる。この第２のばね定数ｋｂは第１のばね定数ｋａよりも大きな値である。尚、参考として、二点鎖線のグラフ（ロ）は第一の弾性部材２７のみで軸受装置１１を構成したときのばね定数を示し、点線のグラフ（ハ）は第二の弾性部材２８のみで軸受装置１１を構成したときのばね定数を示している。このように弾性率の異なる弾性部材２７，２８を用いることで、所定値Ａの変位量を境にして軸受装置１１のばね定数を大きく変えることができる。また、厚さｔ１，ｔ２の異なる弾性部材２７，２８を用いることで、軸受装置１１のばね定数をさらに変えることができる。

尚、従来の軸受装置であってもゴムの材料特性やその構造から、主軸の径方向の変位が大きくなるとばね定数は徐々に増加するが、本発明で言うばね定数の変化は図９に示すような大きな変化を言う。

軸受装置１１には、軸受体２０が主軸４と共回りするのを防止するための回止手段３５が設けられている。回止手段３５は、金属製の上部および下部のブロック３６，３７（突部の一例）と、ゴム等の弾性材を材質とする上部および下部の回止部材３８，３９とを有している。

図３，図１０〜図１２に示すように、上部のブロック３６は、軸受体２０のシェル２３の上端の周方向における複数箇所に、複数のボルト４０（連結手段の一例）により連結されており、上方（軸心１５方向の一方の一例）へ突出している。図１０に示すように、上部のブロック３６は、周方向の長さＬが径方向の幅Ｔに比べて長大な部材であり、周方向の両端に、半円状の端面４１を有している。尚、図１２に示すように、シェル２３の上端部（軸心１５方向の一端部の一例）には複数の取付溝４２が形成され、各上部のブロック３６の下端部が各取付溝４２に嵌め込まれている。

図１３に示すように、上部の回止部材３８は、回止部材固定体の一例である上方の端部カバー２１ｂ（一方の端部カバーの一例）内に接着されて固定され、周方向において円周上に複数配置されている。また、図１４に示すように、上部の回止部材３８は、軸心１５方向から見て円弧状に形成されており、上下両端面（軸心１５方向の両端面の一例）と内周面とに開口する凹形状の挿入部４３を有している。図１０に示すように、各上部のブロック３６は下方から上部の回止部材３８の各挿入部４３に挿入されている。尚、挿入部４３の周方向の長さＢは上部のブロック３６の周方向の長さＬよりも若干長い。

図１４に示すように、挿入部４３の主軸回転方向Ｃ側の一側面４３ａから上部の回止部材３８の一端部３８ａまでの一方の肉厚Ｔａが挿入部４３の主軸回転方向Ｃとは反対側の他側面４３ｂから上部の回止部材３８の他端部３８ｂまでの他方の肉厚Ｔｂよりも分厚い。

また、各上部の回止部材３８の上端面（軸心方向における一端面の一例）には、一段低くなった陥没部４４が形成されている。陥没部４４は挿入部４３の一側面４３ａから上部の回止部材３８の一端部３８ａに至る手前までの所定範囲Ｅに形成されている。上記陥没部４４によって、図３，図１２，図１３に示すように、各上部の回止部材３８の上端面と上方の端部カバー２１ｂの内側下面との間には、挿入部４３の上部に連通する変形用隙間４５が設けられる。また、各上部の回止部材３８の下端面と軸受体２０のシェル２３の上端面との間にも変形用隙間４９が形成されている。

また、周方向において隣同士の上部の回止部材３８間には、金属製の止め部材４６が配置されている。各止め部材４６はボルト４７によって上方の端部カバー２１ｂの内側下面に取り付けられている。尚、上記複数の上部の回止部材３８と止め部材４６とによって、円環形状の上部の回止体４８が構成される。

また、下部のブロック３７と回止部材３９とは、上部のブロック３６と回止部材３８と同じ材質および形状の部材であり、且つ、上下が逆転した状態で設けられている。すなわち、下部のブロック３７は、シェル２３の下端に連結されており、下方（軸心１５方向の他方の一例）へ突出している。また、下部の回止部材３９は、回止部材固定体の一例である下方の端部カバー２１ｃ（他方の端部カバーの一例）内に接着され固定されている。軸受体２０のシェル２３は下位の各止め部材４６によって支持されている。

尚、図２に示す別の滑り軸受装置１２は、上記滑り軸受装置１１と同じ構造であり、滑り軸受装置１１とは上下反対向きに設けられている。
以下、上記構成における作用を説明する。

駆動装置６により主軸４が主軸回転方向Ｃ（所定の回転方向）に回転すると、羽根車５が回転し、この際、主軸４のスリーブ４ｂの外周面が軸受体２０の摺接部材２４の内周面に摺接する。このとき、図１０，図１１，図１２（ｂ）に示すように、上部および下部のブロック３６，３７はそれぞれ、上部および下部の回止部材３８，３９の挿入部４３の一側面４３ａに当接して、主軸回転方向Ｃ側への移動を阻止される。このため、軸受体２０が回り止めされ、軸受体２０が主軸４と共回りするのを防止することができる。

この際、図１２（ｂ）に示すように、挿入部４３の一側面４３ａは各ブロック３６，３７によって主軸回転方向Ｃへ押されるため、各回止部材３８，３９の一端部３８ａ，３９ａ側が周方向（主軸回転方向Ｃ）に圧縮される。この圧縮により、回止部材３８，３９は、圧縮方向以外の方向に膨らんで逃げようとするが、その部分に変形用隙間４５，４９を設けたことによって、変形用隙間４５，４９内へ逃げて変形する。このように、上記回止部材３８，３９の逃げが許容されるため、回止部材３８，３９の周方向の圧縮剛性が過大にならない。これにより、主軸回転時の衝撃が回止部材３８，３９で十分に吸収される。

また、変形用隙間４５が形成されている範囲では、上部の回止部材３８の上端面は上方の端部カバー２１ｂの内側下面から離間しているため、上部の回止部材３８の上端面が上方の端部カバー２１ｂの内側下面に固着されることはない。これにより、挿入部４３の一側面４３ａが上部のブロック３６によって押された際、変形用隙間４５の形成範囲においては、上部の回止部材３８の上端部（上端面付近）に主軸回転方向Ｃのせん断力が集中することはなく、このため、上部の回止部材３８の上端部が破損するのを防止することができる。

また、図１２に示すように、上部のブロック３６の上面は陥没部４４の上面よりも上方に位置することにより、半円状の端面４１で挿入部４３の一側面４３ａの上端から下端に至る範囲を押すことができるので、上部のブロック３６の端面４１の上端が挿入部４３の一側面４３ａへ食い込んで破損するのを防止することができる。

また、下部のブロック３７と下部の回止部材３９とについても同様に、挿入部４３の一側面４３ａが下部のブロック３７によって押された際、変形用隙間４５の形成範囲においては、下部の回止部材３９の下端部（下端面付近）に主軸回転方向Ｃのせん断力が集中することはなく、下部の回止部材３９の下端部が破損するのを防止することができる。

また、弾性体２２に上記特許文献１のような嵌合凸部を設けないため、弾性体２２の形状を簡素化でき、さらには、回止手段３５に主軸回転方向Ｃの過大な回転力が作用しても、弾性体２２が損傷するのを防止することができる。

また、図１４に示すように、各回止部材３８，３９の一方の肉厚Ｔａが他方の肉厚Ｔｂよりも分厚いため、軸受体２０に作用する主軸回転方向Ｃの回転力を各回止部材３８，３９の一方の肉厚Ｔａの部分で十分な変形を伴って受け止めることができる。また、上記他方の肉厚Ｔｂが一方の肉厚Ｔａよりも薄くなるため、各回止部材３８，３９の小型軽量化を図ることができる。

また、図１２に示すように、上部のブロック３６は、下端部が取付溝４２に嵌め込まれて、ボルト４０によりシェル２３に連結されているため、ボルト４０に作用するせん断力が低減され、上部のブロック３６とシェル２３との取り付け強度が向上する。さらに、上記と同様に、下部のブロック３７とシェル２３との取り付け強度も向上する。

上記実施の形態では、ハウジング２１の端部カバー２１ｂ，２１ｃを回止部材固定体の一例とし、回止部材３８，３９を端部カバー２１ｂ，２１ｃに設けているが、ポンプケーシング２に設けられた固定部材１６に円環状の回止部材固定体を上下一対設け、これら回止部材固定体に回止部材３８，３９を設けてもよい。

また、上記変形用隙間４５は、上記実施の形態に限定されるものではなく、ブロック３６，３７に対して隙間を有する穴により形成されてもよく、回止部材３８，３９の変形の一部を許容する隙間であってもよい。

また、このような軸受装置１１，１２を用いるポンプの一例として、先行待機運転を行う立軸斜流ポンプ装置１があり、図１５のグラフに示すように、運転開始時は、気水切替装置１８を開いて待機運転に切り替え、この状態で、駆動装置６を駆動し、主軸４の回転速度を所定の回転速度Ｖまで次第に上昇させる。この際、滑り軸受装置１１，１２は自揚水による潤滑作用が発揮されないドライ状態である。

主軸４の回転速度が所定の回転速度Ｖに達した後、吸水位が上昇して設定水位Ｈに達すると、気水切替装置１８を閉じて待機運転から揚水運転に切り替え、揚水を開始する。この際、主軸４の回転速度（角速度）は所定の回転速度Ｖに保たれており、また、自揚水によって滑り軸受装置１１，１２が潤滑および冷却されるため、滑り軸受装置１１，１２に対する主軸４の摺動抵抗が減少する。

その後、吸水位が設定水位Ｈよりも低下し、立軸斜流ポンプ装置１を引き続き駆動させる必要が無いと判断された場合、気水切替装置１８を開き、駆動装置６の駆動を停止させて、ケーシング２内の水を吸込口３から排出し、運転を停止する。この際、主軸４には駆動装置６の駆動トルクが作用せず、主軸４は、自揚水による潤滑作用が発揮されないドライ状態で、惰性で回転しながら所定の回転速度Ｖから次第に減速し、最終的に停止する。

運転中、主軸４によって軸受体２０の径方向に荷重Ｐが作用した場合、この荷重Ｐが小さく、軸受体２０の径方向への変位Ｒが所定値Ａ以下であれば、第一の弾性部材２７のみが軸受体２０のシェル２３に接触し、第二の弾性部材２８はシェル２３から離間した状態となる。これにより、弾性体２０のばね定数は第２のばね定数ｋｂよりも小さい第１のばね定数ｋａとなる。

また、上記径方向の荷重Ｐが大きく、軸受体２０の径方向への変位Ｒが所定値Ａを超えれば、第一の弾性部材２７が軸受体２０のシェル２３に接触した状態で、さらに、第二の弾性部材２８もシェル２３に接触する。これにより、軸受装置１１のばね定数は第１のばね定数ｋａよりも大きい第２のばね定数ｋｂとなる。

ここで、図１６のグラフは、主軸４の回転角速度ω（周波数（Ｈｚ））と振動伝達率Ｔｒと回転不釣合い力との関係を示すものである。実線のグラフ（ニ）は従来のポンプ装置における回転角速度ωと振動伝達率Ｔｒとの関係を示しており、大きなばね定数ｋｂを有する滑り軸受装置である。また、点線のグラフ（ホ）は本実施の形態のポンプ装置１における回転角速度ωと振動伝達率Ｔｒとの関係を示しており、大小２種類のばね定数ｋａ，ｋｂを有する滑り軸受装置１１（１２）である。

これによると、本実施の形態では第１のばね定数ｋａが第２のばね定数ｋｂより小さいため、グラフ（ホ）に示すように、本実施の形態のポンプ装置１の固有振動数Ｊ１が従来のポンプ装置の固有振動数Ｊ２よりも低下する。

したがって、図１５のグラフに示すように、運転停止時、駆動装置６が停止して、主軸４がドライ状態で惰性で回転しながら所定の回転速度Ｖから次第に減速していく際、すなわち、図１６に示すように主軸４の角速度ωが左へ低下していく際、固有振動数Ｊ２より低くなった固有振動数Ｊ１に達したときに共振が発生するが、この時の主軸４の角速度ω（すなわち回転速度）が十分に低下しているので、共振時に発生する力（衝撃）が低減される。

また、上記図１６の一点鎖線のグラフ（ヘ）は主軸４の回転角速度ωと回転不釣合い力との関係を示すものであり、回転不釣合い力は、図８に示すように、主軸４が所定の方向Ｃに回転しているときの軸受体２０の摺接面（すなわち摺接部材２４の内周面）に対する垂直抗力Ｎと同じになり、下記の式１で示される。
回転不釣合い力＝垂直抗力Ｎ＝Ｍ×ｅ×ω^２ 式１
尚、Ｍは主軸４の質量、ｅは比不釣合量（主軸４の図心と重心との距離）である。

また、主軸４が回転しているときの摩擦力Ｆとその偶力−Ｆとは下記の式２，式３で示される。
Ｆ＝μ×Ｎ＝μ×Ｍ×ｅ×ω^２ 式２
尚、μは摩擦係数である。
−Ｆ＝−μ×Ｍ×ｅ×ω^２ 式３
上記式３に示すように、偶力−Ｆは主軸４の角速度の２乗に比例するため、本実施の形態のポンプ装置１が固有振動数Ｊ１（図１６のグラフ（ホ））で共振しているときの偶力−Ｆ１は、上記角速度ωが低いので、従来のポンプ装置が固有振動数Ｊ２（図１６のグラフ（ニ））で共振しているときの偶力−Ｆ２よりも大幅に小さくなる。これにより、主軸４の重心が主軸４の回転方向Ｃとは反対方向へ移動することによって生じる自励振動（後ろ回り振動）を抑制することができる。

また、揚水運転中に径方向の荷重Ｐが増大して、図９に示すように、軸受体２０の径方向への変位Ｒが所定値Ａを超えると、弾性体２２のばね定数が小さな値の第１のばね定数ｋａから大きな値の第２のばね定数ｋｂに変わる。これにより、上記径方向の荷重Ｐを十分に受けることができ、径方向の荷重Ｐに対する軸受体２０の径方向への変位量Ｒが低減される。したがって、径方向の荷重Ｐに対する主軸４の径方向への変位量が低減されるため、羽根車５がケーシング２の内周面に接触するのを防止することができる。

上記実施の形態では、回止手段３５として、上部および下部のブロック３６，３７と上部および下部の回止部材３８，３９とを設けたが、ブロックと回止部材とを上部および下部のいずれか片方のみ設けてもよい。

上記実施の形態では、主軸４を軸本体４ａとスリーブ４ｂとで構成したが、スリーブ４ｂを設けず、軸本体４ａのみで構成してもよい。

１ ポンプ装置
２ ポンプケーシング
４ 主軸
１１，１２ 滑り軸受装置
１５ 軸心
２０ 軸受体
２１ ハウジング
２１ａ 胴部
２１ｂ，２１ｃ 端部カバー
２２ 弾性体
３５ 回止手段
３６，３７ ブロック（突部）
３８，３９ 回止部材
３８ａ 回止部材の一端部
３８ｂ 回止部材の他端部
４０ ボルト（連結手段の一例）
４２ 取付溝
４３ 挿入部
４３ａ 挿入部の一側面
４３ｂ 挿入部の他側面
４５，４９ 変形用隙間
４６ 止め部材
Ｒ 径方向の変位
Ｐ 径方向の荷重
Ａ 所定値
Ｃ 主軸回転方向
Ｔａ 一方の肉厚
Ｔｂ 他方の肉厚
ｋａ，ｋｂ ばね定数

Claims (6)

1. ポンプケーシング内で回転する主軸と摺接する軸受体と、軸受体を収納するハウジングと、軸受体の外周部とハウジングの内周部との間に設けられ且つ径方向において軸受体を受ける弾性体とを備えた滑り軸受装置であって、
   軸受体が主軸と共回りするのを防止するための回止手段が備えられ、
   回止手段は突部と回止部材とを有し、
   突部は、軸受体に設けられて、軸心方向の少なくともいずれか一方へ突出し、
   回止部材は、ポンプケーシングに対して回転不能に固定された回止部材固定体に取り付けられているとともに、弾性材を材質とし、且つ軸心方向に開口する挿入部を有し、
   突部が軸心方向から挿入部内に挿入され、
   突部が回止部材を主軸回転方向に押した時に回止部材の変形を許容するための変形用隙間が設けられていることを特徴とする滑り軸受装置。
2. ハウジングは、弾性体の外周を囲む筒状の胴部と、軸心方向における胴部の両端部に設けられる端部カバーとを有し、
   回止部材固定体は端部カバーであり、
   回止部材は少なくともいずれか一方の端部カバー内に固定され、
   挿入部は回止部材の軸心方向における両端面に開口し、
   変形用隙間は、回止部材の軸心方向における一端面とこの一端面に対向する一方の端部カバーの内面との間に設けられ、且つ、挿入部に連通していることを特徴とする請求項１記載の滑り軸受装置。
3. 回止部材は周方向において円周上に複数配置され、
   隣同士の回止部材間に止め部材が配置され、
   止め部材は回止部材固定体に取付けられ、
   挿入部の主軸回転方向側の一側面から回止部材の一端部までの一方の肉厚が挿入部の主軸回転方向とは反対側の他側面から回止部材の他端部までの他方の肉厚よりも分厚いことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の滑り軸受装置。
4. 軸受体の軸心方向の少なくとも一端部に取付溝が形成され、
   突部は、取付溝に嵌め込まれて、連結手段によって軸受体に連結されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の滑り軸受装置。
5. 軸受体の径方向の荷重の増加分ΔＰに対する軸受体の径方向の変位の増加分をΔＲとすると、軸受装置のばね定数がΔＰ／ΔＲで定義され、
   上記ばね定数は、軸受体の径方向への変位が所定値を超えると、径方向への変位が所定値以下のときよりも、大きな値になるように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の滑り軸受装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の滑り軸受装置を備えたポンプ装置であって、揚水を行なう揚水運転と揚水を行なわない待機運転とに切り替え可能であることを特徴とするポンプ装置。

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