JP2015124775A - 軸受装置、回転機械 - Google Patents
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Abstract
【課題】軸受パッドの不安定振動を確実に抑える。【解決手段】軸受装置1は、回転軸30の外周面に摺接するパッド面を有し、周方向に間隔をあけて複数設けられた軸受パッド4と、軸受パッド4を外周側から揺動自在に支持する支持部材3と、を備え、回転軸30の中心よりも上方に位置する軸受パッド4Uは、支持部材3による支持位置よりも前縁方向のパッド面の表面積が、支持位置よりも後縁方向のパッド面の表面積より大きくなるように、支持位置が軸受パッド4Uの軸受しゅう動面の中心Cpよりも、回転軸30の周方向に沿って軸受パッド4Uの後縁4r側にオフセットして設けられている。【選択図】図4
Description
本発明は、軸受パッドを備える軸受装置、及び、該軸受装置を備える回転機械に関する。
蒸気タービンやガスタービン、ポンプ、エンジン等、回転軸を有した回転機械においては、回転軸を回転可能に支持するために軸受装置が用いられている。
このような軸受装置としては、回転軸に摺接するパッド面を有する軸受パッドを備えたジャーナル軸受やスラスト軸受がある。
これらのパッド面を有した軸受においては、回転機械の安全な運転を可能にするためにパッド面と回転軸との間に潤滑油が介在されている。これにより、パッド面と回転軸との間には油膜が形成されている。
このような軸受装置としては、回転軸に摺接するパッド面を有する軸受パッドを備えたジャーナル軸受やスラスト軸受がある。
これらのパッド面を有した軸受においては、回転機械の安全な運転を可能にするためにパッド面と回転軸との間に潤滑油が介在されている。これにより、パッド面と回転軸との間には油膜が形成されている。
このような軸受において、軸受の下半部に配置された軸受パッドには、回転軸の荷重が作用するため、潤滑油に圧力が発生して、回転軸の回転中も、軸受パッドが安定な姿勢を維持する。これに対し、上半部に配置された軸受パッドには、回転軸の荷重が作用しない。したがって、上半部の軸受パッドは不安定となりやすく、回転軸の回転にともなって振動が生じることがある。振動が生じると、軸受パッドの特に前縁部が回転軸に繰り返し衝突し、パッド面に設けられた軸受合金の疲労剥離等を招くことがある。
これに対し、軸受パッドの不安定振動を抑えるための工夫が様々になされている。
例えば、特許文献1には、上半部の軸受パッドを回転軸側にオフセットしておくことで、軸受パッドに予圧を付与する構成が開示されている。
例えば、特許文献1には、上半部の軸受パッドを回転軸側にオフセットしておくことで、軸受パッドに予圧を付与する構成が開示されている。
また、特許文献2には、上半部の軸受パッドに、回転軸側に沿って溝を形成し、溝の下流側に堰き止め部を備える構成が開示されている。このような構成においては、溝内に潤滑油が押し込められるため、潤滑油による油膜圧力が発生する。
これ以外にも、軸受パッドが外周側に変位するのを、外周側に設けたバネやストッパにより阻止し、軸受パッドと回転軸とのクリアランスを適正に維持する手法、潤滑油を増やす手法等がある。
しかしながら、特許文献1に記載の構成においては、上半部の軸受パッドに予圧を付与した結果、回転軸を介して下半部の軸受パッドにも余分な圧力が作用する。その結果、回転軸と下半部の軸受パッドとのクリアランスが狭まって下半部の軸受パッドのパッド面が温度上昇し、回転軸の焼き付きを招くという問題がある。
また、特許文献2に記載の構成においては、溝によって軸受パッドと回転軸表面との間のクリアランスが過大となり、軸受パッドを安定化させるために十分な油膜圧力を確保できないという問題がある。
さらに、バネやストッパを備えた構成は、部品点数が増え、コスト上昇を招く要因となる。
また、潤滑油量を増やすにしても、潤滑油の増加量にも限界がある。
また、潤滑油量を増やすにしても、潤滑油の増加量にも限界がある。
このように、従来の手法においては、軸受パッドの不安定振動を確実かつ有効には抑えることができていないのが現状である。
そこでなされた本発明の目的は、軸受パッドの不安定振動を確実かつ有効に抑えることのできる軸受装置、回転機械を提供することである。
そこでなされた本発明の目的は、軸受パッドの不安定振動を確実かつ有効に抑えることのできる軸受装置、回転機械を提供することである。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る軸受装置は、回転軸の外周面に摺接するパッド面を有し、周方向に間隔をあけて複数設けられた軸受パッドと、前記軸受パッドを外周側から揺動自在に支持する支持部材と、を備え、前記軸受パッドは軸中心より上部に配置される上半部の軸受パッドと下部に配置される下半部の軸受パットからなり、前記上半部の軸受パッドは、前記支持部材による支持位置よりも前縁方向の前記パッド面の表面積が、前記支持位置よりも後縁方向の前記パッド面の表面積より大きくなることを特徴とする。
すなわち、本発明に係る軸受装置は、回転軸の外周面に摺接するパッド面を有し、周方向に間隔をあけて複数設けられた軸受パッドと、前記軸受パッドを外周側から揺動自在に支持する支持部材と、を備え、前記軸受パッドは軸中心より上部に配置される上半部の軸受パッドと下部に配置される下半部の軸受パットからなり、前記上半部の軸受パッドは、前記支持部材による支持位置よりも前縁方向の前記パッド面の表面積が、前記支持位置よりも後縁方向の前記パッド面の表面積より大きくなることを特徴とする。
上記構成では、潤滑油の油膜圧力による荷重は、支持位置よりも前縁側のパッド面に作用する荷重の方が、支持位置よりも後縁側のパッド面に作用する荷重よりも大きくなる。
そして、油膜圧力を受けた軸受パッドは、支持部材による支持位置を中心として、前縁側が回転軸の外周側に向けて変位し、後縁側が回転軸の内周側に向けて変位するように揺動する。その結果、軸受パッドのパッド面と回転軸の外周面との間のクリアランスは、前縁側から後縁側に行くにしたがい漸次狭く、いわゆるクサビ状となる。これにより、軸受パッドと回転軸との間で、十分な油膜圧力が確保される。
また、回転軸の中心よりも下半部の軸受パッドに対しては、余分な荷重がかかることもなく、潤滑油温度の過度な上昇を招くこともない。
そして、油膜圧力を受けた軸受パッドは、支持部材による支持位置を中心として、前縁側が回転軸の外周側に向けて変位し、後縁側が回転軸の内周側に向けて変位するように揺動する。その結果、軸受パッドのパッド面と回転軸の外周面との間のクリアランスは、前縁側から後縁側に行くにしたがい漸次狭く、いわゆるクサビ状となる。これにより、軸受パッドと回転軸との間で、十分な油膜圧力が確保される。
また、回転軸の中心よりも下半部の軸受パッドに対しては、余分な荷重がかかることもなく、潤滑油温度の過度な上昇を招くこともない。
また、前記軸受パッドは、前記パッド面の前記回転方向の後縁部に、前記回転軸の径方向外側に向けて後退する切欠き部が形成されているようにしてもよい。
このような構成により、軸受パッドの外形寸法の中心に対し、軸受パッド単体における軸受しゅう動面の中心が、支持部材による支持位置よりも前縁側にオフセットする。つまり、軸受パッドの支持位置を、軸受しゅう動面の中心よりも、軸受パッドの後縁側にオフセットさせることができる。
このような構成により、軸受パッドの外形寸法の中心に対し、軸受パッド単体における軸受しゅう動面の中心が、支持部材による支持位置よりも前縁側にオフセットする。つまり、軸受パッドの支持位置を、軸受しゅう動面の中心よりも、軸受パッドの後縁側にオフセットさせることができる。
ここで、前記切欠き部は、後縁方向に向けて、前記パッド面から前記径方向外側に傾斜した傾斜面が形成されているようにしてもよい。
また、前記切欠き部は、前記パッド面に対して前記径方向外側に向けて後退した段部が形成されていることようにしてもよい。
また、前記切欠き部は、前記パッド面に対して前記径方向外側に向けて後退した段部が形成されていることようにしてもよい。
また、本発明の回転機械は、回転軸と、前記回転軸を支持する、上記したような軸受装置と、を備えていることを特徴とする。
このような構成によれば、上半部に位置する軸受パッドにおいて、潤滑油の油膜圧力による荷重は、支持位置よりも前縁側のパッド面に作用する荷重の方が、支持位置よりも後縁側のパッド面に作用する荷重よりも大きくなる。これにより、軸受パッドと回転軸との間で、十分な油膜圧力が確保される。
このような構成によれば、上半部に位置する軸受パッドにおいて、潤滑油の油膜圧力による荷重は、支持位置よりも前縁側のパッド面に作用する荷重の方が、支持位置よりも後縁側のパッド面に作用する荷重よりも大きくなる。これにより、軸受パッドと回転軸との間で、十分な油膜圧力が確保される。
本発明によれば、軸受パッドと回転軸との間で、十分な油膜圧力が確保されるので、軸受パッドの不安定振動を確実かつ有効に抑えることができる。
以下、添付図面を参照して、本発明による軸受、回転機械を実施するための形態を説明する。しかし、本発明はこの実施形態のみに限定されるものではない。
(第1の実施形態)
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の実施形態に係る蒸気タービン(回転機械)100について説明する。
図1に示すように、蒸気タービン100は、蒸気Sのエネルギーを回転動力として取り出す外燃機関であって、発電所における発電機等に用いられるものである。
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の実施形態に係る蒸気タービン(回転機械)100について説明する。
図1に示すように、蒸気タービン100は、蒸気Sのエネルギーを回転動力として取り出す外燃機関であって、発電所における発電機等に用いられるものである。
蒸気タービン100は、タービンケーシング90と、該タービンケーシング90を貫通するように軸線Oに沿って延びる回転軸30と、タービンケーシング90に保持された静翼40と、回転軸30に設けられた動翼70と、回転軸30を軸線O回りに回転可能に支持する軸受部60とを備えている。
なお、軸受部60は、ジャーナル軸受(軸受装置)1及びスラスト軸受62を備えており、回転軸30を回転可能に支持している。
なお、軸受部60は、ジャーナル軸受(軸受装置)1及びスラスト軸受62を備えており、回転軸30を回転可能に支持している。
図2は、本実施形態に係る軸受装置1の概略構成を図であり、回転軸の軸線に直交する断面図である。図3は、軸受パッドの斜視図である。図4は、回転軸が回転している状態の軸受パッドの状態を示す軸受装置の上半部の断面図である。
図2に示すように、軸受装置1には、タービンの回転軸30が回転可能に支持されている。
軸受装置1は、環状の軸受ケーシング2と、軸受ケーシング2の内周面に等角度間隔で設けられた複数の支持部材3と、各々の支持部材3に揺動可能に支持された軸受パッド4と、を備えている。即ち、支持部材3は、軸受パッド4と軸受ケーシング2との間に介在している。
図2に示すように、軸受装置1には、タービンの回転軸30が回転可能に支持されている。
軸受装置1は、環状の軸受ケーシング2と、軸受ケーシング2の内周面に等角度間隔で設けられた複数の支持部材3と、各々の支持部材3に揺動可能に支持された軸受パッド4と、を備えている。即ち、支持部材3は、軸受パッド4と軸受ケーシング2との間に介在している。
各支持部材3は、軸受ケーシング2より回転軸30の径方向内周側に突出して形成されている。支持部材3の突出方向の先端部3aは略半球状に形成されている。
軸受パッド4は、回転軸30の周方向に間隔をあけて、支持部材3と同数が設けられている。各軸受パッド4は、回転軸30の軸線Oに直交する断面視において円弧状をなし、かつ、幅広な湾曲板形状をなしている。
図3に示すように、軸受パッド4は、湾曲板状をなした裏金層51と、裏金層51の湾曲方向内周側の表面51aに形成された軸受層52と、から形成されている。
図3に示すように、軸受パッド4は、湾曲板状をなした裏金層51と、裏金層51の湾曲方向内周側の表面51aに形成された軸受層52と、から形成されている。
裏金層51は、例えば鉄、クロム鋼等から形成されている。
軸受層52は、ホワイトメタル、アルミ合金、銅−鉛合金、鉛オーバーレイ等の軟質金属や、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン,Polytetrafluoroethylene)樹脂、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン,Polyetheretherketone)樹脂等から形成され、裏金層51の表面51aに、定められた膜厚で形成されている。
軸受層52は、ホワイトメタル、アルミ合金、銅−鉛合金、鉛オーバーレイ等の軟質金属や、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン,Polytetrafluoroethylene)樹脂、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン,Polyetheretherketone)樹脂等から形成され、裏金層51の表面51aに、定められた膜厚で形成されている。
軸受パッド4において、軸受層52の湾曲方向内周側の表面が、回転軸30の外周面に対向するパッド面5とされる。
図2に示すように、軸受パッド4のパッド面5の曲率半径は、回転軸30の外周面の曲率半径よりやや大きく形成されている。即ち、軸受パッド4のパッド面5全面が回転軸30と接触することはない。
図2に示すように、軸受パッド4のパッド面5の曲率半径は、回転軸30の外周面の曲率半径よりやや大きく形成されている。即ち、軸受パッド4のパッド面5全面が回転軸30と接触することはない。
図3、図4に示すように、このような軸受パッド4は、裏金層51の湾曲方向外周側の背面中央の支持位置P1において、支持部材3の先端部3aに支持されている。
これにより、軸受パッド4は、支持部材3の先端部3aを中心として、任意の方向に揺動可能とされている。即ち、支持部材3と軸受パッド4とは、点接触による接触状態であり、回転軸30と軸受装置1との間にミスアライメント(回転軸30の外周面と軸受パッド4のパッド面5との軸方向隙間が不均一になる)が発生した場合には、軸受パッド4が回転軸30に追従することができる。
これにより、軸受パッド4は、支持部材3の先端部3aを中心として、任意の方向に揺動可能とされている。即ち、支持部材3と軸受パッド4とは、点接触による接触状態であり、回転軸30と軸受装置1との間にミスアライメント(回転軸30の外周面と軸受パッド4のパッド面5との軸方向隙間が不均一になる)が発生した場合には、軸受パッド4が回転軸30に追従することができる。
さて、回転軸30の中心よりも上方の上半部に位置する軸受パッド4Uは、支持部材3による支持位置P1が、軸受パッド4Uの軸受しゅう動面の中心Cpに対し、軸受パッド4Uの後縁4r側にオフセットしている。
ここで、後縁側とは、回転軸30に対する軸受パッド4Uの相対的な回転方向における後方である。言い換えると、回転軸30の回転方向S1に対向する側が前縁Fであり、その反対側が後縁Rである。
軸受パッド4Uは、回転軸30の回転時には、回転軸30の外周面との間に介在する潤滑油の油膜圧力により、回転軸30に対して外周側に向けて押圧される。軸受しゅう動面の中心Cpとは、この油膜圧力による押圧力をパッド面5が受けたときの軸受パッド4U単体でのバランス中心である。
ここで、後縁側とは、回転軸30に対する軸受パッド4Uの相対的な回転方向における後方である。言い換えると、回転軸30の回転方向S1に対向する側が前縁Fであり、その反対側が後縁Rである。
軸受パッド4Uは、回転軸30の回転時には、回転軸30の外周面との間に介在する潤滑油の油膜圧力により、回転軸30に対して外周側に向けて押圧される。軸受しゅう動面の中心Cpとは、この油膜圧力による押圧力をパッド面5が受けたときの軸受パッド4U単体でのバランス中心である。
軸受しゅう動面の中心Cpに対して支持位置P1をオフセットさせるには、軸受パッド4Uのパッド面5において、支持部材3による支持位置P1よりも前縁方向の領域A1の表面積よりも、支持位置P1よりも後縁方向の領域A2の表面積の方が小さくなるようにする。
具体的には、軸受パッド4Uのパッド面5の回転方向の後縁部に、回転軸30の径方向外側に向けて後退する切欠き部20を形成する。切欠き部20は、軸受層52を除去して裏金層51を露出させることによって、パッド面5に対して径方向外側に向けて後退した段部21を形成することによって構成されている。
ここで、段部21とパッド面5との境界部分R1、露出した裏金層51と軸受パッド4Uの後縁4rとの境界部分R2は、それぞれC面取り加工やR加工が施されている。
具体的には、軸受パッド4Uのパッド面5の回転方向の後縁部に、回転軸30の径方向外側に向けて後退する切欠き部20を形成する。切欠き部20は、軸受層52を除去して裏金層51を露出させることによって、パッド面5に対して径方向外側に向けて後退した段部21を形成することによって構成されている。
ここで、段部21とパッド面5との境界部分R1、露出した裏金層51と軸受パッド4Uの後縁4rとの境界部分R2は、それぞれC面取り加工やR加工が施されている。
このように切欠き部20を形成すると、軸受パッド4U単体における軸受しゅう動面の中心Cpが、裏金層51の湾曲方向外周側の背面中央の位置、すなわち支持部材3による支持位置P1に対し、回転軸30の回転方向S1に沿って前縁側にオフセットする。
したがって、このような軸受パッド4Uを支持部材3により支持位置P1で支持すると、支持位置P1が、軸受パッド4Uの軸受しゅう動面の中心Cpに対し、軸受パッド4Uの後縁4r側にオフセットすることとなる。すると、軸受パッド4Uのパッド面5と回転軸30の外周面との間に介在する潤滑油の油膜圧力による荷重は、パッド面5において支持位置P1よりも前縁側の領域A1に作用する荷重の方が、支持位置P1よりも後縁側の領域A2に作用する荷重よりも大きくなる。
したがって、このような軸受パッド4Uを支持部材3により支持位置P1で支持すると、支持位置P1が、軸受パッド4Uの軸受しゅう動面の中心Cpに対し、軸受パッド4Uの後縁4r側にオフセットすることとなる。すると、軸受パッド4Uのパッド面5と回転軸30の外周面との間に介在する潤滑油の油膜圧力による荷重は、パッド面5において支持位置P1よりも前縁側の領域A1に作用する荷重の方が、支持位置P1よりも後縁側の領域A2に作用する荷重よりも大きくなる。
その結果、油膜圧力を受けた軸受パッド4Uは、支持部材3による支持位置P1を中心として、図4に示すように、前縁方向F側が回転軸30の外周側に向けて変位し、後縁方向R側が回転軸30の内周側に向けて変位するように揺動する。これにより、軸受パッド4Uのパッド面5と回転軸30の外周面との間のクリアランスは、前縁側Fから後縁側Rに行くにしたがい漸次狭くなり、いわゆるクサビ状となる。したがって、軸受パッド4Uと回転軸30との間で、十分な油膜圧力が確保される。
図5は、本実施形態に係る切欠き部を備えた軸受パッドと、切欠き部を備えない軸受パッドとの油膜状態を比較する図であり、(a)は軸受パッドの周方向における油膜厚さの分布を示す図、(b)は軸受パッドの周方向における油膜圧力の分布を示す図である。
図5(a)に示すように、切欠き部20を備えた軸受パッド4U(図中の実線)は、油膜厚さが周方向に沿って前縁側から後縁側に向けて漸次小さくなっている。そして、図5(b)に示すように、切欠き部20を備えた軸受パッド4Uは、油膜圧力が大きく、特に回転方向後半部で特に大きくなっている。このことから、特に軸受パッド4Uの後縁4rが回転軸に衝突するのを防ぐことが可能となっている。
これに対し、図5(a)、(b)に示すように、切欠き部を備えない従来の軸受パッドにおいては、周方向において油膜厚さが小さく、油膜圧力も非常に小さくなっている。
図5(a)に示すように、切欠き部20を備えた軸受パッド4U(図中の実線)は、油膜厚さが周方向に沿って前縁側から後縁側に向けて漸次小さくなっている。そして、図5(b)に示すように、切欠き部20を備えた軸受パッド4Uは、油膜圧力が大きく、特に回転方向後半部で特に大きくなっている。このことから、特に軸受パッド4Uの後縁4rが回転軸に衝突するのを防ぐことが可能となっている。
これに対し、図5(a)、(b)に示すように、切欠き部を備えない従来の軸受パッドにおいては、周方向において油膜厚さが小さく、油膜圧力も非常に小さくなっている。
上述したような構成によれば、支持部材3による軸受パッド4Uの支持位置P1を、軸受パッド4Uの軸受しゅう動面の中心Cpよりも、軸受パッド4Uの後縁4r側にオフセットさせることによって、軸受パッド4Uと回転軸30との間で、十分な油膜圧力を確保することが可能となる。
これによって、軸受装置1、および軸受装置1を備えた蒸気タービン100において、上半部の軸受パッド4Uの不安定振動を確実に防ぐことができる。しかも、潤滑油の流量を特に高める必要もない。また、下半部の軸受パッド4に対して余分な荷重が加わることもないため、潤滑油の温度上昇による回転軸30の焼き付きを防ぐことができる。
これによって、軸受装置1、および軸受装置1を備えた蒸気タービン100において、上半部の軸受パッド4Uの不安定振動を確実に防ぐことができる。しかも、潤滑油の流量を特に高める必要もない。また、下半部の軸受パッド4に対して余分な荷重が加わることもないため、潤滑油の温度上昇による回転軸30の焼き付きを防ぐことができる。
また、軸受パッド4Uに切欠き部20として段部21を形成すれば上記構成は実現できるため、部品点数が増えることもなく、低コストで上記作用効果を得ることができる。
また、このような構成は、既存の蒸気タービン100の軸受装置1に対しても、軸受パッド4Uに段部21を追加工すれば容易かつ低コストで実現できる。
また、このような構成は、既存の蒸気タービン100の軸受装置1に対しても、軸受パッド4Uに段部21を追加工すれば容易かつ低コストで実現できる。
次に、本発明に係る軸受装置、回転機械の他の実施形態について説明する。なお、以下に説明する各実施形態においては、上記第1の実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。
(第2の実施形態)
第2の実施形態においては、蒸気タービン100や、軸受装置1の全体的な構成については上記第1の実施形態と共通する。第2の実施形態において、上記第1の実施形態との差異は、上半部の軸受パッド4Uの形状のみである。
図6、図7に示すように、本実施形態に係る軸受パッド4Uは、支持部材3による支持位置P1が、軸受パッド4Uの軸受しゅう動面の中心Cpに対して後縁4r側にオフセットしている。
第2の実施形態においては、蒸気タービン100や、軸受装置1の全体的な構成については上記第1の実施形態と共通する。第2の実施形態において、上記第1の実施形態との差異は、上半部の軸受パッド4Uの形状のみである。
図6、図7に示すように、本実施形態に係る軸受パッド4Uは、支持部材3による支持位置P1が、軸受パッド4Uの軸受しゅう動面の中心Cpに対して後縁4r側にオフセットしている。
軸受しゅう動面の中心Cpに対して支持位置P1をオフセットさせるには、軸受パッド4Uのパッド面5の回転方向の後縁部に、回転軸30の径方向外側に向けて後退する切欠き部20を形成する。本実施形態において、切欠き部20は、軸受層52に、後縁側に向けて、パッド面5から径方向外側に傾斜した傾斜面23を形成することによって構成されている。ここで、傾斜面23は、軸受層52のみに形成してもよいが、軸受層52から裏金層51にわたって傾斜するよう形成してもよい。
傾斜面23とパッド面5との境界部分R3、傾斜面23と軸受パッド4Uの後縁4rとの境界部分R4は、それぞれC面取り加工やR加工が施されている。
傾斜面23とパッド面5との境界部分R3、傾斜面23と軸受パッド4Uの後縁4rとの境界部分R4は、それぞれC面取り加工やR加工が施されている。
このような切欠き部20を形成することによっても、軸受装置1、および軸受装置1を備えた蒸気タービン100において、上記第1の実施形態と同様に、軸受パッド4Uの不安定振動を防ぐことができる。しかも、潤滑油の流量を特に高める必要もない。また、下半部の軸受パッド4に対して余分な荷重が加わることもないため、潤滑油の温度上昇による回転軸30の焼き付きを防ぐことができる。
また、切欠き部20として傾斜面23を形成することによって、上記第1の実施形態における段部21に比較し、パッド面5の後縁側における油膜圧力の変動が滑らかになる。したがって、軸受パッド4Uの不安定振動を、より効果的に抑えることができる。
また、軸受パッド4Uに切欠き部20として傾斜面23を形成すれば上記構成は実現できるため、部品点数が増えることもなく、低コストで上記作用効果を得ることができる。
また、このような構成は、既存の蒸気タービン100の軸受装置1に対しても、軸受パッド4Uに傾斜面23を追加工すれば実現できる。
また、このような構成は、既存の蒸気タービン100の軸受装置1に対しても、軸受パッド4Uに傾斜面23を追加工すれば実現できる。
(第3の実施形態)
第3の実施形態においても、蒸気タービン100や、軸受装置1の全体的な構成については上記第1の実施形態と共通する。第2の実施形態において、上記第1の実施形態との差異は、上半部の軸受パッド4Uの形状のみである。
図8、図9に示すように、本実施形態に係る軸受パッド4Uは、支持部材3による支持位置P1が、軸受パッド4Uの軸受しゅう動面の中心Cpに対して後縁4r側にオフセットしている。
第3の実施形態においても、蒸気タービン100や、軸受装置1の全体的な構成については上記第1の実施形態と共通する。第2の実施形態において、上記第1の実施形態との差異は、上半部の軸受パッド4Uの形状のみである。
図8、図9に示すように、本実施形態に係る軸受パッド4Uは、支持部材3による支持位置P1が、軸受パッド4Uの軸受しゅう動面の中心Cpに対して後縁4r側にオフセットしている。
軸受パッド4Uは、裏金層51の湾曲方向外周側の背面中央が軸受しゅう動面の中心Cpとなる。そこで、支持部材3の先端部3aによる軸受パッド4Uの支持位置P1を、軸受しゅう動面の中心Cpに対して後縁4r側にオフセットさせる。
これにより、軸受パッド4Uのパッド面5が、支持部材3による支持位置P1に対し、回転方向前端部である前縁4fまでの寸法よりも、回転方向後端部である後縁4rまでの寸法の方が短く形成されている。
これにより、軸受パッド4Uのパッド面5が、支持部材3による支持位置P1に対し、回転方向前端部である前縁4fまでの寸法よりも、回転方向後端部である後縁4rまでの寸法の方が短く形成されている。
また、既存の軸受パッド4Uに追加工を施す場合には、軸受パッド4Uのパッド面5の後縁部において、軸受層52、裏金層51を切欠く(図7の二点鎖線で示した部分)。これにより、ピボット中心Cpに対して支持位置P1がオフセットされる。
このような構成により、本実施形態の軸受パッド4Uにおいても、軸受パッド4Uのパッド面5と回転軸30の外周面との間に介在する潤滑油の油膜圧力による荷重は、パッド面5において支持位置P1よりも前方の領域A1に作用する荷重の方が、支持位置P1よりも後縁側の領域A2に作用する荷重よりも大きくなる。
その結果、油膜圧力を受けた軸受パッド4Uは、支持部材3による支持位置P1を中心として、図9に示すように、前縁側Fが回転軸30の外周側に向けて変位し、後縁側Rが回転軸30の内周側に向けて変位するように揺動する。これにより、軸受パッド4Uのパッド面5と回転軸30の外周面との間のクリアランスは、前縁側から後縁側に行くにしたがい漸次狭くなり、いわゆるクサビ状となる。したがって、軸受パッド4Uと回転軸30との間で、十分な油膜圧力が確保される。
上述したような構成によれば、支持部材3による軸受パッド4Uの支持位置P1を、軸受パッド4Uの軸受しゅう動面の中心Cpよりも軸受パッド4Uの後縁4r側にオフセットさせることによって、軸受パッド4Uと回転軸30との間で、十分な油膜圧力を確保することが可能となる。
これによって、軸受装置1、および軸受装置1を備えた蒸気タービン100において、軸受パッド4Uの不安定振動を防ぐことができる。しかも、潤滑油の流量を特に高める必要もない。また、下半部の軸受パッド4に対して余分な荷重が加わることもないため、潤滑油の温度上昇による回転軸30の焼き付きを防ぐことができる。
これによって、軸受装置1、および軸受装置1を備えた蒸気タービン100において、軸受パッド4Uの不安定振動を防ぐことができる。しかも、潤滑油の流量を特に高める必要もない。また、下半部の軸受パッド4に対して余分な荷重が加わることもないため、潤滑油の温度上昇による回転軸30の焼き付きを防ぐことができる。
また、既存の蒸気タービン100の軸受装置1に対しても、軸受パッド4Uに切欠き部20として後縁部の一部を切り落とすようにすれば、上記構成は実現できるため、部品点数が増えることもなく、低コストで上記作用効果を得ることができる。
(その他の実施形態)
なお、本発明の軸受装置、回転機械は、図面を参照して説明した上述の各実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記第1、第2実施形態で示した切欠き部20は、軸受パッド4Uの幅方向(回転軸30の軸線Oに沿った方向)の全体に形成しているが、幅方向の一部のみに形成してもよい。また、第3の実施形態においても、軸受パッド4Uの幅方向の一部のみ、軸受パッド4Uのパッド面5の後縁部において、軸受層52、裏金層51を切欠くようにしてもよい。
なお、本発明の軸受装置、回転機械は、図面を参照して説明した上述の各実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記第1、第2実施形態で示した切欠き部20は、軸受パッド4Uの幅方向(回転軸30の軸線Oに沿った方向)の全体に形成しているが、幅方向の一部のみに形成してもよい。また、第3の実施形態においても、軸受パッド4Uの幅方向の一部のみ、軸受パッド4Uのパッド面5の後縁部において、軸受層52、裏金層51を切欠くようにしてもよい。
また、支持部材3の先端部3aは、軸受パッド4に対して点接触ではなく、回転軸30の軸線Oに沿った方向で線接触するようにしてもよい。
さらに、上記のような軸受を備えた回転機械は、蒸気タービンに限らず、ガスタービン、ポンプ、エンジン、風力発電機、風車、水車等であってもよい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
1 軸受装置
2 軸受ケーシング
3 支持部材
3a 先端部
4 軸受パッド
4U 軸受パッド
4r 後縁
5 パッド面
20 切欠き部
21 段部
23 傾斜面
30 回転軸
51 裏金層
52 軸受層
100 蒸気タービン(回転機械)
Cp 軸受しゅう動面の中心
P1 支持位置
2 軸受ケーシング
3 支持部材
3a 先端部
4 軸受パッド
4U 軸受パッド
4r 後縁
5 パッド面
20 切欠き部
21 段部
23 傾斜面
30 回転軸
51 裏金層
52 軸受層
100 蒸気タービン(回転機械)
Cp 軸受しゅう動面の中心
P1 支持位置
Claims (5)
- 回転軸の外周面に摺接するパッド面を有し、周方向に間隔をあけて複数設けられた軸受パッドと、
前記軸受パッドを外周側から揺動自在に支持する支持部材と、を備え、前記軸受パッドは軸中心より鉛直方向上部に配置される上半部の軸受パッドと鉛直方向下部に配置される下半部の軸受パットからなり、
前記上半部の軸受パッドは、前記支持部材による支持位置よりも前縁方向の前記パッド面の表面積が前記支持位置よりも後縁方向の前記パッド面の表面積より大きくなることを特徴とする軸受装置。 - 前記軸受パッドは、前記パッド面の後縁部に、前記回転軸の径方向外側に向けて後退する切欠き部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の軸受装置。
- 前記切欠き部は、後縁方向に向けて、前記パッド面から前記径方向外側に傾斜した傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の軸受装置。
- 前記切欠き部は、前記パッド面に対して前記径方向外側に向けて後退した段部が形成されていることを特徴とする請求項3に記載の軸受装置。
- 回転軸と、
前記回転軸を支持する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の軸受装置と、
を備えていることを特徴とする回転機械。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013267226A JP2015124775A (ja) | 2013-12-25 | 2013-12-25 | 軸受装置、回転機械 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013267226A JP2015124775A (ja) | 2013-12-25 | 2013-12-25 | 軸受装置、回転機械 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015124775A true JP2015124775A (ja) | 2015-07-06 |
Family
ID=53535632
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013267226A Pending JP2015124775A (ja) | 2013-12-25 | 2013-12-25 | 軸受装置、回転機械 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015124775A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018123235A1 (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | 株式会社日立製作所 | ティルティングパッド型ジャーナル軸受 |
WO2020021866A1 (ja) * | 2018-07-27 | 2020-01-30 | 株式会社日立製作所 | ティルティングパッド型ジャーナル軸受及びそれを用いた回転機械 |
-
2013
- 2013-12-25 JP JP2013267226A patent/JP2015124775A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018123235A1 (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | 株式会社日立製作所 | ティルティングパッド型ジャーナル軸受 |
US11255377B2 (en) | 2016-12-28 | 2022-02-22 | Hitachi Industrial Products, Ltd. | Tilting-pad-type journal bearing |
WO2020021866A1 (ja) * | 2018-07-27 | 2020-01-30 | 株式会社日立製作所 | ティルティングパッド型ジャーナル軸受及びそれを用いた回転機械 |
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