JP2012062979A - Gear train - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はギアトレインに関し、アイドラギアの不安定振動を抑制することができるように工夫したものである。 The present invention relates to a gear train and is devised so that unstable vibration of an idler gear can be suppressed.
増速機内蔵型のギアド圧縮機では、増速用のギアトレインを備えている。図4は、従来のギアド圧縮機のギアトレインを模式的に示す平面図であり、図5は、従来のギアド圧縮機のギアトレインを模式的に示す正面図である。 The geared compressor with built-in gearbox has a gear train for speedup. FIG. 4 is a plan view schematically showing a gear train of a conventional geared compressor, and FIG. 5 is a front view schematically showing a gear train of the conventional geared compressor.
両図に示すように、駆動ギア1の右側にはアイドラギア11が噛み合っており、アイドラギア11の右側には従動ギア12が噛み合っている。また、駆動ギア1の左側にはアイドラギア21が噛み合っており、アイドラギア21の左側には従動ギア22が噛み合っている。
しかも、駆動ギア1のギア軸1aと、アイドラギア11,21のギア軸11a,21aと、従動ギア12,22のギア軸12a,22aは、同一の水平面内に位置するように、構成・配置されている。
なお、ギア軸1a、ギア軸11a,21a、ギア軸12a,22aは、それぞれ、図示しないすべり軸受を介して、図示しないケーシングに支持されている。
As shown in both figures, an
Moreover, the
The
駆動ギア1のギア軸1aは、図示しないモータにより回転駆動され、駆動ギア1の回転力は、アイドラギア11,21を介して従動ギア12,22に伝達される。
従動ギア12のギア軸12aの両端部には、羽根車31,32が取り付けられており、従動ギア22のギア軸22aの両端部には、羽根車41,42が取り付けられている。
羽根車31,32,41,42が回転することにより、気体を圧縮・吐出することができる。
The
By rotating the
ここで、図5を参照して、駆動ギア1が右回転しているときの、各歯車に作用する力の関係を説明する。
駆動ギア1には鉛直方向下方に歯車自重W1が作用し、アイドラギア11には鉛直方向下方に歯車自重W11が作用し、従動ギア12には鉛直方向下方に歯車自重W12が作用し、アイドラギア21には鉛直方向下方に歯車自重W21が作用し、従動ギア22には鉛直方向下方に歯車自重W22が作用する。
Here, with reference to FIG. 5, the relationship of the force which acts on each gear when the drive gear 1 rotates right is demonstrated.
A gear self-weight W1 acts on the drive gear 1 vertically downward, a gear self-weight W11 acts on the
駆動ギア1からアイドラギア11に対して作用力F1が作用し、その反力としてアイドラギア11から駆動ギア1に対して作用力F2が作用する。また、アイドラギア11から従動ギア12に対して作用力F3が作用し、その反力として従動ギア12からアイドラギア11に対して作用力F4が作用する。
同様に、駆動ギア1からアイドラギア21に対して作用力F11が作用し、その反力としてアイドラギア21から駆動ギア1に対して作用力F12が作用する。また、アイドラギア21から従動ギア22に対して作用力F13が作用し、その反力として従動ギア22からアイドラギア21に対して作用力F14が作用する。
An acting force F1 acts on the
Similarly, the acting force F11 acts on the
ここでアイドラギア21に作用する力について検討する。
駆動ギア1からアイドラギア21に対して作用する作用力F11の鉛直分力は鉛直方向上方に向かい、従動ギア22からアイドラギア21に対して作用する作用力F14の鉛直分力は鉛直方向上方に向かう。これに対して、アイドラギア21に作用する歯車自重W21は鉛直方向下方に作用する。
アイドラギア21で伝達する作用力F11と作用力F14は等しく
F11=F14
である。圧力角をαとして、上式にsinαを乗算して変形すると、次式(1)が得られる。
F14sinα−F11sinα=0 ・・・(1)
式(1)は、アイドラギア21の圧力角がαのときに、アイドラギア21に水平方向(Y方向)に作用する力が回転数に依存せずにつり合うことを意味する。つまり、アイドラギア21を支持するすべり軸受の軸受荷重の水平分力は、ギア回転速度が変化しても常につり合うことを意味する。
また、鉛直方向(Z方向)に作用する力は次式(2)で表すことができる。
F14cosα+F11cosα−W21 ・・・(2)
Here, the force acting on the
The vertical component force of the acting force F11 acting on the
The acting force F11 and the acting force F14 transmitted by the
It is. When the pressure angle is α and the above equation is multiplied by sin α and transformed, the following equation (1) is obtained.
F14sinα−F11sinα = 0 (1)
Equation (1) means that when the pressure angle of the
The force acting in the vertical direction (Z direction) can be expressed by the following equation (2).
F14cosα + F11cosα-W21 (2)
一方、ギアの回転速度が零から定格速度に向かって増加するときや、ギアの回転速度が定格速度から零に向かって減速するときに、作用力F11,F14が時間と共に変化していくため、ある時間において、アイドラギア21を支持するすべり軸受の軸受荷重の鉛直分力は、ある時点においてつり合う可能性がある。
つまり、F14cosα+F11cosα=W21となり、アイドラギア21を支持するすべり軸受の軸受荷重の鉛直分力が、ある時点において零になる(または極めて小さくなる)可能性がある。
On the other hand, when the gear rotation speed increases from zero toward the rated speed or when the gear rotation speed decreases from the rated speed toward zero, the acting forces F11 and F14 change with time. At a certain time, the vertical component force of the bearing load of the slide bearing that supports the
That is, F14cosα + F11cosα = W21, and the vertical component of the bearing load of the slide bearing that supports the
なお、アイドラギア11においては、駆動ギア1からアイドラギア11に対して作用する作用力F1の鉛直分力は鉛直方向下方に向かい、従動ギア12からアイドラギア11に対して作用する作用力F4の鉛直分力は鉛直方向下方に向かい、アイドラギア11に作用する歯車自重W11は鉛直方向下方に作用する。
このため、アイドラギア11を支持するすべり軸受の軸受荷重は、常に存在する。
In the
For this reason, the bearing load of the slide bearing which supports the
前述したように、アイドラギア21を支持するすべり軸受の軸受荷重の水平方向分力が常に零である上に、アイドラギア21を支持するすべり軸受の軸受荷重の鉛直方向分力が、ある時点において零になる(または極めて小さくなる)ことがあるため、この時点においては、すべり軸受による軸支状態が不安定になり、アイドラギア21が大きく振動してしまうことがある。
このような不安定振動が過大になると、すべり軸受や、歯面が損傷する可能性が出てくると共に、安全装置によりギアド圧縮機の運転が緊急停止されることがある。
As described above, the horizontal component of the bearing load of the sliding bearing that supports the
When such unstable vibration becomes excessive, there is a possibility that the slide bearing and the tooth surface may be damaged, and the safety device may urgently stop the operation of the geared compressor.
本発明は、上記従来技術に鑑み、ギアトレインのうちアイドラギアに発生する可能性のある不安定振動を抑制することができるギアトレインを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a gear train that can suppress unstable vibration that may occur in an idler gear of the gear train.
上記課題を解決する本発明の構成は、
駆動ギアと、前記駆動ギアに噛み合うアイドラギアと、前記アイドラギアに噛み合う従動ギアとを備えると共に、前記駆動ギアのギア軸と前記アイドラギアのギア軸とが同一の水平面内に位置し、しかも前記駆動ギアから前記アイドラギアに作用する作用力の鉛直分力及び前記従動ギアから前記アイドラギアに作用する作用力の鉛直分力が鉛直方向上方に向かうギアトレインにおいて、
前記従動ギアと前記アイドラギアとの噛み合い位置が、前記アイドラギアの周面と前記水平面とが交差する位置で且つ前記アイドラギアが前記駆動ギアと噛み合う位置と反対側の位置を基準として、前記アイドラギアの回転方向に沿いずれていることを特徴とする。
The configuration of the present invention for solving the above problems is as follows.
A drive gear, an idler gear that meshes with the drive gear, and a driven gear that meshes with the idler gear, and the gear shaft of the drive gear and the gear shaft of the idler gear are located in the same horizontal plane, and from the drive gear In the gear train in which the vertical component of the acting force acting on the idler gear and the vertical component of the acting force acting on the idler gear from the driven gear are directed upward in the vertical direction,
The meshing position of the driven gear and the idler gear is a position where the peripheral surface of the idler gear intersects the horizontal plane and a position opposite to the position where the idler gear meshes with the driving gear. It is characterized by being along the line.
また本発明の構成は、前記のギアトレインにおいて、
前記アイドラギアのギア軸を、すべり軸受により支持していること、
または、前記すべり軸受の外周に、オイルフィルムダンパを配置し、前記アイドラギアのギア軸を、前記すべり軸受及び前記オイルフィルムダンパにより支持していることを特徴とする。
The configuration of the present invention is the above gear train.
The gear shaft of the idler gear is supported by a plain bearing;
Alternatively, an oil film damper is disposed on the outer periphery of the slide bearing, and a gear shaft of the idler gear is supported by the slide bearing and the oil film damper.
本発明によれば、ギアトレインのうちアイドラギアに発生する可能性のある不安定振動を確実に抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to reliably suppress unstable vibration that may occur in the idler gear of the gear train.
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on examples.
図1は、本発明の実施例に係るギアド圧縮機のギアトレインを模式的に示す平面図であり、図2は、本発明の実施例に係るギアド圧縮機のギアトレインを模式的に示す正面図である。 FIG. 1 is a plan view schematically showing a gear train of a geared compressor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front view schematically showing a gear train of the geared compressor according to the embodiment of the present invention. FIG.
両図に示すように、駆動ギア101の右側にはアイドラギア111が噛み合っており、アイドラギア111の右側には従動ギア112が噛み合っている。また、駆動ギア101の左側にはアイドラギア121が噛み合っており、アイドラギア121の左側には従動ギア122が噛み合っている。
本例では、駆動ギア101のギア軸101aと、アイドラギア111,121のギア軸111a,121aと、従動ギア112のギア軸112aは、同一の水平面H内に位置するように、構成・配置されている。一方、従動ギア122のギア軸122aは、前記の水平面Hよりも下方に位置するように、構成・配置されている。アイドラギア121と従動ギア122との噛み合い位置の詳細は後述する。
なお、ギア軸101a、ギア軸111a,121a、ギア軸112a,122aは、それぞれ、図示しないすべり軸受を介して、図示しないケーシングに支持されている。
As shown in both figures, the
In this example, the
The
駆動ギア101のギア軸101aは、図示しないモータにより回転駆動され、駆動ギア101の回転力は、アイドラギア111,121を介して従動ギア112,122に伝達される。
従動ギア112のギア軸112aの両端部には、羽根車131,132が取り付けられており、従動ギア122のギア軸122aの両端部には、羽根車141,142が取り付けられている。
羽根車131,132,141,142が回転することにより、気体を圧縮・吐出することができる。
The
By rotating the
次に、アイドラギア121と従動ギア122との噛み合い位置について説明する。
図2において位置Pは基準位置である。基準位置Pは、アイドラギア121の周面と前記水平面Hとが交差する位置で且つアイドラギア121が駆動ギア101と噛み合う位置と反対側の位置として規定している。
アイドラギア121と従動ギア122との噛み合い位置は、位置Pを基準位置として、アイドラギア121の回転方向(左回転方向)に沿いずれた位置である。
Next, the meshing position between the
In FIG. 2, position P is a reference position. The reference position P is defined as a position where the peripheral surface of the
The meshing position between the
図2に示すように、アイドラギア121の回転中心と、アイドラギア121と従動ギア122との噛み合い位置とを結ぶ線と、前記の水平面とで成す角度を「ずれ角度θ」とする。
As shown in FIG. 2, an angle formed by a line connecting the rotation center of the
ここで、図2を参照して、駆動ギア101が右回転しているときの、各歯車に作用する力の関係を説明する。
駆動ギア101には鉛直方向下方に歯車自重W101が作用し、アイドラギア111には鉛直方向下方に歯車自重W111が作用し、従動ギア112には鉛直方向下方に歯車自重W112が作用し、アイドラギア121には鉛直方向下方に歯車自重W121が作用し、従動ギア122には鉛直方向下方に歯車自重W122が作用する。
Here, with reference to FIG. 2, the relationship of the force which acts on each gear when the
A gear self-weight W101 acts on the
駆動ギア101からアイドラギア111に対して作用力F101が作用し、その反力としてアイドラギア111から駆動ギア101に対して作用力F102が作用する。また、アイドラギア111から従動ギア112に対して作用力F103が作用し、その反力として従動ギア112からアイドラギア111に対して作用力F104が作用する。
同様に、駆動ギア101からアイドラギア121に対して作用力F111が作用し、その反力としてアイドラギア121から駆動ギア101に対して作用力F112が作用する。また、アイドラギア121から従動ギア122に対して作用力F113が作用し、その反力として従動ギア122からアイドラギア121に対して作用力F114が作用する。
The acting force F101 acts on the
Similarly, an acting force F111 acts on the
ここでアイドラギア121に作用する力について検討する。
駆動ギア101からアイドラギア121に対して作用する作用力F111の鉛直分力は鉛直方向上方に向かい、従動ギア122からアイドラギア121に対して作用する作用力F114の鉛直分力は鉛直方向上方に向かう。これに対して、アイドラ121に作用する歯車自重W121は鉛直方向下方に作用する。
アイドラギア121で伝達する作用力F111と作用力F114は等しく
F111=F114
である。sin(α−θ)≠sinαになるように、圧力角α、ずれ角度θを設定すると、次式(3)が得られる。
F114sin(α−θ)−F111sinα≠0 ・・・(3)
式(3)は、アイドラギア121を支持するすべり軸受の軸受荷重の水平分力が、ギア回転数が変化しても常につり合わないことを意味する。
また、鉛直方向(Z方向)に作用する力は次式(4)で表すことができる。
F114cos(α−θ)+F111cosα−W121 ・・・(4)
Here, the force acting on the
The vertical component force of the acting force F111 acting on the
The acting force F111 and the acting force F114 transmitted by the
It is. When the pressure angle α and the deviation angle θ are set so that sin (α−θ) ≠ sinα, the following equation (3) is obtained.
F114sin (α−θ) −F111sinα ≠ 0 (3)
Equation (3) means that the horizontal component of the bearing load of the slide bearing that supports the
The force acting in the vertical direction (Z direction) can be expressed by the following equation (4).
F114cos (α−θ) + F111cosα−W121 (4)
一方、ギアの回転速度が零から定格速度に向かって増加するときや、ギアの回転速度が定格速度から零に向かって減速するときに、作用力F111,F114が時間と共に変化していくため、ある時間において、アイドラギア121を支持するすべり軸受の軸受荷重の鉛直分力は、ある時点においてつり合う可能性がある。
On the other hand, when the gear rotation speed increases from zero toward the rated speed or when the gear rotation speed decreases from the rated speed toward zero, the acting forces F111 and F114 change with time. At a certain time, the vertical component force of the bearing load of the slide bearing that supports the
このように、アイドラギア121を支持するすべり軸受の軸受荷重の水平分力が、ギア回転速度が変化しても常につり合わないため、ギアの回転速度が定格速度であるときのみならず、ギアの回転速度が零から定格速度に向かって増加するときや、ギアの回転速度が定格速度から零に向かって減速するときであっても、アイドラギア121を支持するすべり軸受に一定以上の軸受荷重が発生する。
Thus, since the horizontal component of the bearing load of the slide bearing that supports the
このように、アイドラギア121と従動ギア122との噛み合い位置を、位置Pを基準位置として、アイドラギア121の回転方向(左回転方向)に沿いずれた位置とすることにより、アイドラギア121を支持するすべり軸受に一定以上の軸受荷重が発生させることができるため、アイドラギア121の不安定振動の発生を抑制することができる。
As described above, the meshing position of the
ずれ角度θは、sin(α−θ)≠sinαになるように設定すれば本発明は成立する。
一方でアイドラギア111,112は、羽車131,132,141,142を大径化しても羽根車141,142と駆動ギア101のギア軸101aが干渉しないように(つまりギア軸122aとギア軸101a間の軸間距離を稼ぐために)採用したものであるが、θを大きくとると、ギア軸122aとギア軸101a間の軸間距離が短くなってしまう。
例として、駆動ギア直径=アイドラギア直径=a、従動ギア直径=a/2の時に、ギア軸122aとギア軸101a間の軸間距離が、θ=0°のときの9割を確保するためには、ずれ角度θは約40°が上限となり、0°<θ<40°の範囲でθを設定するのが妥当となる。
The present invention is established if the deviation angle θ is set so that sin (α−θ) ≠ sinα.
On the other hand, the idler gears 111 and 112 prevent the
As an example, in order to secure 90% of the distance between the
なお上記実施例では、駆動ギア101が右回転する場合の例であるが、駆動ギア101が左回転する場合には、アイドラギア111に不安定振動が発生することを防止するため、次のようにする。
即ち、アイドラギア111の周面と前記水平面Hとが交差する位置で且つアイドラギア111が駆動ギア101と噛み合う位置と反対側の位置を基準として、アイドラギア111と従動ギア112との噛み合い位置を、アイドラギア111の回転方向(右回転方向)に沿いずれた位置とする。
このとき、駆動ギア101のギア軸101aと、アイドラギア111,121のギア軸111a,121aと、従動ギア121のギア軸121aは、同一の水平面H内に位置するように、構成・配置する。
In the above embodiment, the
That is, the meshing position of the
At this time, the
図3は実施例2を示しており、図1,図2に示す実施例1において、従動ギア121のギア軸121aを支持するすべり軸受200の外周に、オイルフィルムダンパ201を配置している。
このようにオイルフィルムダンパ201を配置しているため、不安定振動の発生を更に効果的に抑制することができる。
FIG. 3 shows a second embodiment. In the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, an
Since the
1、101 駆動ギア
11,12,111,112 アイドラギア
21,22,121,122 従動ギア
31,32,41,42,131,132,141,142 羽根車
200 すべり軸受
201 オイルフィルダンパ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記従動ギアと前記アイドラギアとの噛み合い位置が、前記アイドラギアの周面と前記水平面とが交差する位置で且つ前記アイドラギアが前記駆動ギアと噛み合う位置と反対側の位置を基準として、前記アイドラギアの回転方向に沿いずれていることを特徴とするギアトレイン。 A drive gear, an idler gear that meshes with the drive gear, and a driven gear that meshes with the idler gear, and the gear shaft of the drive gear and the gear shaft of the idler gear are located in the same horizontal plane, and from the drive gear In the gear train in which the vertical component of the acting force acting on the idler gear and the vertical component of the acting force acting on the idler gear from the driven gear are directed upward in the vertical direction,
The meshing position of the driven gear and the idler gear is a position where the peripheral surface of the idler gear intersects the horizontal plane and a position opposite to the position where the idler gear meshes with the driving gear. A gear train characterized by
前記アイドラギアのギア軸を、すべり軸受により支持していることを特徴とするギアトレイン。 In claim 1,
A gear train, wherein a gear shaft of the idler gear is supported by a slide bearing.
前記すべり軸受の外周に、オイルフィルムダンパを配置し、前記アイドラギアのギア軸を、前記すべり軸受及び前記オイルフィルムダンパにより支持していることを特徴とするギアトレイン。 In claim 2,
An oil film damper is disposed on an outer periphery of the sliding bearing, and a gear shaft of the idler gear is supported by the sliding bearing and the oil film damper.
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