JP3448155B2 - 圧力ダム軸受 - Google Patents

圧力ダム軸受

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/30Application independent of particular apparatuses related to direction with respect to gravity
    • F16C2300/34Vertical, e.g. bearings for supporting a vertical shaft

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電、船舶推
進用原動機および発電機駆動用などのタービンや発電機
ロータ、高速回転圧縮機、高速回転歯車などの高速回転
軸を支える圧力ダム軸受に関する。 【0002】 【従来の技術】図3に従来の圧力ダム軸受の組み立て断
面図、図4に図3の内周面の展開図を示す。 【0003】圧力ダム軸受は、ジャーナル軸受上半部内
周面101に設けられた圧力ダム用円周方向油溝105
の下流端の圧力ダム106における油のせき止め効果に
より、上半部101にも油膜圧力を立たせ、この圧力に
より回転軸に下向き力を作用させ、回転軸の振動を抑制
する効果を持たせた軸受である。 【0004】すなわち図3において、軸受下半部102
は回転軸の重量を支承する軸受面であり、上半部101
には部分的に円周方向溝105が設けられている。 【0005】図4に示すようにジャーナル軸受上半部1
01の円周方向油溝105は一方の水平位置油溝104
aを起点とし、上半部の途中に終点106を有するよう
に設けられている。 【0006】水平方向油溝104aから該円周方向油溝
105にもたらされた油は終点の圧力ダム106のせき
止め効果により圧力上昇し、このような圧力を軸受上半
部全面にわたって積分して得られた油膜力により回転軸
を下向きに押し下げる作用力を発生する。 【0007】この作用力は回転軸が半径方向に振動しよ
うとするのを抑制する効果を有し、安定化を図ってい
る。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】ところで圧力ダム軸受
では、上半部の圧力ダムの効果により円周方向油溝を中
心に油膜圧力が発生する。 【0009】図5に圧力ダム周辺の円周方向圧力pの概
略分布図を示す。図でわかるように水平方向油溝104
aを起点とした円周方向油溝に沿って油膜圧力pが上昇
し、終点の圧力ダム106で最高値になった後、もう一
つの水平方向油溝104bに向けて圧力降下する。 【0010】また、図6は図5の圧力ダム付近における
軸方向圧力分布の概略図を示す。 【0011】同図でわかるように、円周方向油溝105
の油膜圧力から軸受端で大気圧力まで大きな圧力降下が
存在し、この軸方向圧力勾配が圧力ダムがない場合と比
べて大きくなるために、圧力ダム軸受では上半部からの
潤滑油の流出量が過大になる。 【0012】これをまかなうため、必要な潤滑油量は過
大になり、潤滑油系統のポンプ吐出量、タンク容量、冷
却器容量などを大きくしなければならない。 【0013】また、潤滑油量が増加するため、潤滑油系
統のポンプ吐出圧が低下し、機械全体の運転に必要な潤
滑油圧力が維持できず、運転停止を余儀なくされる場合
も考えられる。 【0014】本発明は上記従来軸受の各不具合を解消
し、圧力ダムの高い油膜圧力から軸受端に流出する油量
を低減すると共に、軸受両端に排出される油の一部を回
収し再び軸受下半部の荷重支持のための潤滑油として利
用でき、潤滑油系統の容量を小さくすることができる新
たな圧力ダム軸受を提供することを目的としている。 【0015】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の構成として本発明の圧力ダム軸受は、上半部および下
半部からなるジャーナル軸受であって、その上半部の回
転軸との摺動面に、一方の端を上・下軸受間に設けた給
油溝に連結され、他方の端が前記回転軸の回転方向に向
けて行き止まる圧力ダムを有する圧力ダム用円周方向溝
を備えている圧力ダム軸受において、該圧力ダム用円周
方向溝よりも軸方向の両端に近い位置に、一方の端が前
記給油溝に連結しないところから始まり、他方の端が該
給油溝と約180度反対側にある軸受下半部に設けた第
1の油溝に連結されている複数列の平行する円周方向油
溝を軸受上半部に備え、前記軸受下半部に設けられて前
記円周方向油溝からの油を滞溜する第1の油溝と軸受下
半部の軸受円弧面とをなだらかに接続して前記第1の油
溝で滞溜した油を軸受下半部の軸受円弧面へ供給する
2の油溝を軸受下半部に設けたことを特徴とする。 【0016】 【発明の実施の形態】以下、本発明の最良と思われる実
施の形態につき図面を参照しながら説明する。図1は本
発明の実施の形態の一例に係る圧力ダム軸受の軸直角断
面図、図2は図1の内周面の展開図である。また図8は
本発明の圧力ダム軸受の上半部における軸方向圧力分布
図である。 【0017】これらの図において、高速回転軸8を上下
より支承する圧力ダム軸受上半部1および圧力ダム軸受
下半部からなるジャーナル軸受における圧力ダム軸受上
半部1の回転軸8との内周摺動面には、潤滑油給油通路
と連通する給油溝4aに連通する圧力ダム用円周方向溝
5とこれに平行な円周方向油溝7(7a,7b)を設
け、該円周方向油溝7(7a,7b)を軸受下半部2の
上流側の油溝4bに連結する。 【0018】軸受上半部1に設けた円周方向油溝7は、
図2に示すように圧力ダム用円周方向溝5の軸方向両端
側に平行して2列に7a,7bのように設置されてい
る。また、圧力ダム用円周方向溝5は一方の水平位置給
油溝4aを基点とし、軸受上半部の途中に終点(圧力ダ
ム6)を有するよう構成されている。 【0019】軸受下半部2の上流側に設けられた第1の
油溝4bは潤滑油給油通路3などと連結されているもの
ではなく、深く、ある量の油が入り、しばらく滞溜する
ことのできる油溝である。 【0020】この第1の油溝4bに接続してなだらかな
勾配を持った第2の油溝9を同様に軸受下半部2の上流
側に設けている。 【0021】そして第2の油溝9により、第1の油溝4
bと軸受下半部の軸受円弧面とはなだらかに接続してい
る。 【0022】なお、油溝4bは軸受外部から供給される
潤滑油を受ける溝ではない。即ち、潤滑油給油通路3と
は連絡していない。 【0023】このような構造により、圧力ダム用円周方
5に高い油膜圧力が発生しても、軸方向両端側に平
行して設置される円周方向油溝7a,7bの部分では大
気圧力あるいは溝内圧力まで十分に低下する。 【0024】したがって圧力ダム用円周方向溝5からの
油は円周方向油溝7a,7bに流入し、そのまま円周方
向に流れ、その下流で連結される水平合わせ面付近にあ
る軸方向油溝4b内の油と合流する。 【0025】この油溝4bから再び軸受下半部2に流入
するので、図3に示される従来のように圧力ダム用円周
方向油溝105で高圧化した油が直接軸受端から軸受外
に流出していた油量を低減することができる。 【0026】このとき、第2の油溝9のなだらかな勾配
により、第1の油溝4bから軸受下半部2への流入が円
滑になされる。 【0027】このように両端寄りの円周方向油溝7a,
7bに流入した油は給油通路3などと連結していない油
溝4bと連結されており、ここで一旦滞留した後、第2
の油溝9を経て荷重を受ける下半部軸受2の円弧面に供
給される。 【0028】油溝4bが、従来のように給油通路3など
と連絡していないため、この油溝4bから、円周方向油
溝7a,7bに逆流、充満することがないため、上に述
べた圧力ダム5,6からの油の流出を回収することが可
能である。 【0029】このように軸受上半部1の圧力ダムで発生
した圧力分布により軸受両端に排出される油を回収し、
再び軸受下半部2の荷重支持のための潤滑油として利用
することができ、潤滑油量を低減することができる。 【0030】つぎに本発明の作用につき説明する。図7
は円周方向油溝を設けた圧力ダム軸受の上半部における
軸方向の概略圧力分布図を示し、また図8は本発明の場
合の軸受上半部における軸方向圧力分布図である。 【0031】圧力ダム用円周方向5に発生する高い油
膜圧力は軸方向両端側に平行して設置される円周方向油
溝7a,7bに達すると大気圧力あるいは溝内圧力まで
低下する。 【0032】図7は円周方向油溝7a,7bが図2に示
すように円周方向下流において連結する油溝4bが、
(図3に示される104bが潤滑油給油通路103bに
連結しているように)潤滑油給油通路に連結している場
合の軸方向圧力分布であり、溝内圧力は給油圧力と同程
度以下には低下しない。 【0033】これに対し本発明の場合、図8に示すよう
な第1の油溝4bが潤滑油給油通路と連結していない場
合の軸方向圧力分布でわかるように溝内圧力は給油圧力
よりも低く、大気圧力程度まで低下している。 【0034】したがって、圧力ダム用円周方向溝5から
の油は円周方向油溝7a,7bに流入した後、図7の様
な場合は一部の油は該円周方向油溝7a,7bから軸端
へ流出し、回収することができない。 【0035】しかし、図8に示す本発明の場合は、ほと
んどの油は、そのまま円周方向に流れ、その下流で連結
される第1の油溝4b内の油と合流する。 【0036】この油溝4aの油は回転方向Nの回転軸に
引き出されて、第2の油溝9を経て再び軸受下半部1に
流入するので、従来のように図3,図4に示す圧力ダム
用円周方向油溝105から直接軸受端に流出していた油
量を低減することができる。 【0037】このように両端寄りの円周方向油溝に流入
した油は給油通路と連絡していない第1油溝4bと連結
されており、ここで一旦滞溜した後、第2の油溝9を経
て荷重を受ける下半軸受円弧面2に供給される。 【0038】以上のように本発明においては、軸受上半
部1の圧力ダムで発生した圧力分布により軸受両端に排
出される油の一部を回収し、再び軸受下半部2の荷重支
持のための潤滑油として利用することができ、圧力ダム
軸受において問題になっていた潤滑油量を低減すること
ができる。 【0039】 【発明の効果】上説明したように本発明の圧力ダム軸受
によれば、圧力ダムの高い油膜圧力から軸受端に流出す
る油量を低減することができ、潤滑油系統の容量を小さ
くすることを可能とする効果を奏する。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明圧力ダム軸受の一例を示す軸直角断面図
である。 【図2】図1の内周面の展開図である。 【図3】従来の圧力ダム軸受の軸直角断面図である。 【図4】図3の内周面の展開図である。 【図5】従来の圧力ダム軸受の上半部における円周方向
圧力分布図である。 【図6】従来の圧力ダム軸受の上半部における軸方向圧
力分布図である。 【図7】従来の圧力ダム軸受の上半部における軸方向圧
力分布図である。 【図8】本発明の圧力ダム軸受の上半部における軸方向
圧力分布図である。 【符号の説明】 1 ジャーナル軸受上半部 2 ジャーナル軸受下半部 3 潤滑油給油通路 4a 給油溝(給油通路と連結) 4b 油溝(第1の) 5 圧力ダム用円周方向溝 6 圧力ダム 7(7a,7b) 円周方向油溝 8 回転軸 9 第2の油溝 N 軸の回転方向 P 圧力分布
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16C 33/10 F16C 17/00 - 17/02

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 上半部および下半部からなるジャーナル
    軸受であって、その上半部の回転軸との摺動面に、一方
    の端を上・下軸受間に設けた給油溝に連結され、他方の
    端が前記回転軸の回転方向に向けて行き止まる圧力ダム
    を有する圧力ダム用円周方向溝を備えている圧力ダム軸
    において、該圧力ダム用円周方向溝よりも軸方向の両
    端に近い位置に、一方の端が前記給油溝に連結しないと
    ころから始まり、他方の端が該給油溝と約180度反対
    側にある軸受下半部に設けた第1の油溝に連結されてい
    る複数列の平行する円周方向油溝を軸受上半部に備え、
    前記軸受下半部に設けられて前記円周方向油溝からの油
    を滞溜する第1の油溝と軸受下半部の軸受円弧面とをな
    だらかに接続して前記第1の油溝で滞溜した油を軸受下
    半部の軸受円弧面へ供給する第2の油溝を軸受下半部に
    設けたことを特徴とする圧力ダム軸受。
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