JP4709888B2

JP4709888B2 - 回転構造体及びその組立方法

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Publication number: JP4709888B2
Application number: JP2008289587A
Authority: JP
Inventors: 勇一朗脇; 隆中野; 高明貝漕
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2028-11-12
Also published as: JP2010116958A

Description

本発明は、例えば蒸気タービン、ガスタービン、発電機等の大型回転構造体において、回転軸を支承する直接潤滑方式のジャーナル軸受を備えた回転構造体に関する。

従来、この種のジャーナル軸受には、ジャーナルの自動調心が可能なティルテイングパッドを備えたジャーナル軸受が用いられている。
特許文献１（特開平５−３３２３５５号公報）に、本出願人が提案した、ティルテイングパッドを備えたジャーナル軸受が開示されている。特許文献１に開示されているように、ティルテイングパッドは、ジャーナルに対してティルテイングパッドの背面側に設けられた球面ピボットに調整ライナを介してジャーナルの軸方向及び周方向に揺動可能に支持されている。

従って、ティルテイングパッドは、ジャーナルの動きに追従して自由に動くことができ、ティルテイングパッドを備えたジャーナル軸受は自動調心機能をもつ。そのため、ジャーナルを安定して支持できるため、高速回転機械に適用されている。
また、球面ピボットは軸受ハウジングの内面からティルテイングパッド側に突出し、ティルテイングパッド背面に設けられた凹溝に遊嵌した構造をなしているため、ティルテイングパッドがジャーナルの回転方向に連れ回りするのを球面ピボットで係止している。

ティルテイングパッドを備えたジャーナル軸受には、油浴潤滑方式と直接潤滑方式とがある。油浴潤滑方式は、ティルテイングパッドの両側をサイドシールで密閉して、ティルテイングパッドの軸受面を潤滑油で満たすようにした方式である。
しかし、この方式では、サイドシールによる摩擦損失と、パッド間における潤滑油の攪拌損失が生じ、機械効率が低下するという問題がある。

この機械効率の低下を特許文献１の図８により説明する。図８は特許文献１の図８に図示された、油浴潤滑方式におけるジャーナル軸受のジャーナル回転数と機械損失との関係を示す線図である。図８において、全機械損失は略回転数の２乗に比例して増大するが、その内訳は、負荷側である下側パッドによる摩擦損失Ｘと、無負荷側の上側パッドによる摩擦損失Ｙと、サイドシールによる摩擦損失及びパッド間における潤滑油の攪拌損失を加算した機械損失Ｚとに分けられる。

そこで、機械損失Ｚをなくした直接潤滑方式が提案されている。直接潤滑方式は、各ティルテイングパッドのジャーナル回転方向上流側に給油ノズルを設け、該給油ノズルからティルテイングパッドの軸受面に潤滑油を供給する方式であり、サイドシールを取り除くようにしたものである。直接潤滑方式では、機械損失Ｚを解消できるので、現在では広く使用されている。なお、特許文献１は、直接潤滑方式のジャーナル軸受を提案するものである。

特許文献２（特開２０００−２７４４３２号公報）は、別な構成の直接潤滑方式のジャーナル軸受を提案するものである。特許文献２の段落〔０００９〕に記載されているように、ティルテイングパッドを備えたジャーナル軸受には、潤滑油のキャリオーバという問題もある。これは、上流側のティルテイングパッドの軸受面に供給された潤滑油がそのままジャーナル表面に連れ回りして、下流側のティルテイングパッドの軸受面に入り込む現象を言う。

潤滑油は、ティルテイングパッドの軸受面でせん断力を受け温度が上昇するため、複数のティルテイングパッドの軸受面に入り込むことで高温となる。そして、ティルテイングパッドの温度を上昇させ、軸受部の焼損につながる場合もある。
特許文献２は、直接潤滑方式のジャーナル軸受で、キャリオーバを防ぐ手段を提案している。

また、特許文献３（特開２００６−１１２４９９号公報）には、直接潤滑方式のジャーナル軸受で、潤滑油のキャリオーバによるティルテイングパッドの温度上昇を防ぐ別な手段が提案されている。この手段は、ティルテイングパッドのジャーナル回転方向上流側及び下流側に給油ノズルを設けると共に、ティルテイングパッドにジャーナル周方向に冷却流路を設け、該冷却流路にジャーナル回転方向下流側に設けられた給油ノズルから潤滑油を流通させることにより、ティルテイングパッドの表面温度の上昇を抑えるようにしたものである。

また、特許文献２の段落〔０００４〕に記載されているように、パッド型ジャーナル軸受では、ジャーナル表面とティルテイングパッド間には潤滑油が満たされているが、ティルテイングパッドは固定され、ジャーナルは非常な高周速で回転しているため、ティルテイングパッドとジャーナル軸受間には大きな速度差が発生する。
この速度差に抗して、ジャーナル表面とティルテイングパッド間にティルテイングパッドに負荷される荷重を支承する油膜圧を形成する必要がある。

図９は、特許文献２の図３３を引用したものである。図９において、ジャーナル１００とリング状の軸受ハウジング１０３の間に、ジャーナル１００を取り囲むように複数のティルテイングパッド１０１ａ〜ｄが配置され、ジャーナル１００を支承している。ジャーナル１００とティルテイングパッド１０１ａ〜ｄとの隙間１０２には、潤滑油が満たされている。油膜圧Ｆｐは、ジャーナル１００にかかる荷重Ｗの方向及び位置により変化するが、各ティルテイングパッド１０１ａ〜ｄに発生する油膜圧Ｆｐを全周積分すると、ジャーナル１００の荷重Ｗに一致する。

各ティルテイングパッド１０１ａ〜ｄを傾け、ジャーナル回転方向ａの下流側の隙間１０２を狭めることにより、くさび膜効果により、下流側の隙間１０２に高い油膜圧を形成できる。

特開平５−３３２３５５号公報特開２０００−２７４４３２号公報特開２００６−１１２４９９号公報

このように、ティルテイングパッドを備えた直接潤滑方式のジャーナル軸受では、機械損失が少ない点で油浴潤滑方式のジャーナル軸受より優れている。
しかし、給油ノズルを設けたり、あるいはキャリオーバを抑えるための手段を採用することで、構成が複数化し製造費が高価となってきている。

ティルテイングパッドを備えたジャーナル軸受では、直接潤滑方式に限らず、ティルテイングパッドを軸受ハウジングの内面側に設けた球面ピボットで揺動可能に支持させているが、かかる構成が軸受の組立又は解体を面倒にしている。即ち、現状の構成では、球面ピボットが軸受ハウジングの内面よりティルテイングパッド側に突出しているため、ジャーナル軸受を取り外さないと、ティルテイングパッドを取り外すことができない。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、油浴潤滑方式より機械損失の少ない直接潤滑方式のジャーナル軸受を採用した回転構造体において、ジャーナル軸受の潤滑油のキャリオーバをなくすと共に、構成の簡素化と低コスト化を達成し、かつ軸受の組立又は解体を容易にすることを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の回転構造体は、
環状の軸受ハウジングと、該軸受ハウジング内に揺動可能に配設されジャーナルを自動調心可能に支持する複数個のパッドと、該パッドのジャーナル回転方向上流側に設けられパッドの軸受面に潤滑油を供給する第１給油ノズルと、パッドのジャーナル回転方向下流側に設けられ該軸受面を通った潤滑油のキャリオーバを阻止する第２給油ノズルとを備えた直接潤滑方式のジャーナル軸受を備えた回転構造体において、
第１給油ノズルのハウジング面で該ハウジング面に対向するパッドのジャーナル回転方向上流側前面を少なくとも線接触支持させると共に、第２給油ノズルのハウジング面で該ハウジング面に対向するパッドのジャーナル回転方向下流側後面を少なくとも線接触支持させることにより、パッドのジャーナル回転方向位置を固定支持させるように構成したものである。

本発明の回転構造体では、パッドのジャーナル回転方向上流側に設けられた第１給油ノズルからパッドの軸受面に潤滑油を供給し、パッドのジャーナル回転方向下流側に設けられた第２給油ノズルから上流側潤滑油のキャリオーバを阻止する潤滑油を供給する。そして、この２個の給油ノズルでパッドを両側から支持固定するようにしている。
これによって、潤滑油のキャリオーバを阻止できると共に、第１給油ノズル及び第２給油ノズルのハウジング面でパッドのジャーナル回転方向上流側前面及び下流側後面を少なくとも線接触支持するため、パッドを確実に固定できると共に、給油ノズル自体以外に特別な支持構造を不要とし、支持構造を簡素化できる。

本発明の回転構造体において、第１給油ノズル又は第２給油ノズルのハウジング面又は該ハウジング面と対向するパッドのジャーナル回転方向前面又は後面を傾斜面とし、該ハウジング面の根元部でパッドのジャーナル回転方向前面又は後面を線接触支持するように構成するとよい。
このように、第１給油ノズル又は第２給油ノズルのハウジング面の根元部でパッドの前面又は後面を線接触支持すれば、パッドをより安定支持できると共に、パッドの前側又は後側空間をより広くすることができるので、パッド前側又は後側での潤滑油の安定供給を可能とする。

また、本発明の回転構造体において、パッドの中央域を前記軸受ハウジング内面に設けた球面ピボットにジャーナルの軸方向及び周方向に揺動可能に支持させ、
ジャーナルの自重が負荷されない上部位置に配置された上部パッドを支持する軸受ハウジングにおいて、該球面ピボットの背面から軸受ハウジングの外面に貫通した測定孔を設け、該測定孔の開口から球面ピボット背面までの深さ計測値に基づいてジャーナルとパッド間の隙間を調整するように構成するとよい。

ジャーナルの自重が負荷されない上側パッドとジャーナルとの隙間は高い油膜圧を形成しにくい。そのため、上側パッドに振動が発生しやすく、これによって、上側パッドの入口側内面がジャーナルと接触して上側パッドに割れが発生する場合がある。
前記構成とすることにより、上側パッドとジャーナルとの隙間調整を正確に行なうことができるため、上側パッドの振動の発生を防止できる。

また、本発明の回転構造体において、パッドの中央域を軸受ハウジング内面に設けた球面ピボットにジャーナルの軸方向及び周方向に揺動可能に支持させると共に、該球面ピボットの球面を軸受ハウジングの内面と同一高さに形成することにより、該パッドを軸方向に挿入又は抜き出し可能に構成するとよい。
パッドの軸方向両側には、パッドの軸方向位置を固定する部材が設けられているが、前記構成により、この固定部材を取り外すだけで、パッドの挿入又は抜き出しが可能になる。従って、ジャーナルを取り外すことなく、パッドの挿入又は抜き出しが可能になるので、パッドの交換又は修理が容易になる。

次に、本発明の回転構造体の組立方法は、
パッドの中央域を軸受ハウジング内面に設けた球面ピボットにジャーナルの軸方向及び周方向に揺動可能に支持させ、ジャーナルの自重が負荷されない上側パッドを支持する軸受ハウジングにおいて、該球面ピボットの背面から軸受ハウジングの外面に貫通した測定孔を設けた本発明の回転構造体において、
球面ピボットの背面から測定孔の開口までの深さを計測し、該計測値に基づいて該球面ピボットの背面に球面ピボットの高さ位置調整用シム板を挿入することにより、ジャーナルとパッド間の隙間を調整するようにしたものである。

本発明方法によれば、ジャーナルの自重が負荷されない上側パッドとジャーナル間の隙間調整が容易になり、これによって、該隙間に所望の油膜圧を形成することができる。

本発明方法において、パッドのジャーナル回転方向上流側又は下流側端部を持ち上げ可能とするリフト手段を用意し、該リフト手段でパッドとジャーナル間の隙間がジャーナル回転方向下流側に向って狭まるように調整することにより、該隙間に形成される潤滑油の油膜圧がジャーナル回転方向下流側に向って高圧分布とするとよい。

これによって、上側パッドとジャーナル間の隙間にいわゆるくさび膜効果による高い油膜圧を形成できる。そのため、上側パッドの軸受面の潤滑性能を向上させ、焼付き等を防止できる。

前記リフト手段を、軸受ハウジングに半径方向に穿設された貫通孔及びパッドに穿設され該貫通孔と連なる位置に開口しかつ同一方向に穿設されたネジ孔と、該貫通孔に挿入され同時に該ネジ孔に螺合するボルトとで構成され、該ボルトの該ネジ孔への螺入長さを調整することにより軸受ハウジングとパッド間の隙間を調節可能にするとよい。
これによって、リフト手段を簡素かつ低コストにすることができる。また、リフト手段をパッドと軸受ハウジングとを同時に搬送する搬送手段として兼用できる。

本発明の回転構造体によれば、環状の軸受ハウジングと、該軸受ハウジング内に揺動可能に配設されジャーナルを自動調心可能に支持する複数個のパッドと、該パッドのジャーナル回転方向上流側に設けられパッドの軸受面に潤滑油を供給する第１給油ノズルと、パッドのジャーナル回転方向下流側に設けられ該軸受面を通った潤滑油のキャリオーバを阻止する第２給油ノズルとを備えた直接潤滑方式のジャーナル軸受を備えた回転構造体において、第１給油ノズルのハウジング面で該ハウジング面に対向するパッドのジャーナル回転方向上流側前面を少なくとも線接触支持させると共に、第２給油ノズルのハウジング面で該ハウジング面に対向するパッドのジャーナル回転方向下流側後面を少なくとも線接触支持させることにより、パッドのジャーナル回転方向位置を固定支持させるように構成したので、機械損失が少なく、かつ上流側潤滑油のキャリオーバを抑制できると共に、給油ノズルをパッドの固定支持手段として用いることで、パッドの固定支持手段を簡素化できる。

また、本発明の回転構造体の組立方法は、パッドの中央域を軸受ハウジング内面に設けた球面ピボットにジャーナルの軸方向及び周方向に揺動可能に支持させ、ジャーナルの自重が負荷されない上側パッドを支持する軸受ハウジングにおいて、該球面ピボットの背面から軸受ハウジングの外面に貫通した測定孔を設けた本発明の回転構造体において、球面ピボットの背面から測定孔の開口までの深さを計測し、該計測値に基づいて該球面ピボットの背面に球面ピボットの高さ位置調整用シム板を挿入することにより、ジャーナルとパッド間の隙間を調整するようにしたので、ジャーナルの自重が負荷されない上側パッドとジャーナル間の隙間を所望の寸法に設定でき、そのため、該隙間に高い油膜圧を形成できるので、上側パッドの振動等を防止できると共に、上側パッド軸受面に高い油膜圧を形成できるので、上側パッド軸受面の潤滑性能を向上できて、焼損等を防止できる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明をそれのみに限定する趣旨ではない。

図１〜図３は、本実施形態のジャーナル軸受を示し、図１は図２中のＣ−Ｃ線に沿う正面視断面図、図２は図３中のＢ−Ｂ線に沿う側面視断面図、図３は図２中のＡ方向から視た背面図である。
図１において、ジャーナルｊは、蒸気タービン、ガスタービン又は発電機等の大型回転機械の回転軸である。ジャーナルｊは４０cｍ前後にも及ぶ大径となるため、これを支承するジャーナル軸受１０も大型化すると共に、ジャーナルｊの周速も高速化する。ジャーナルｊは矢印ａ方向に回転する。

ジャーナルｊを支承するジャーナル軸受１０は、軸受台２０と、軸受台２０に固定支持される２つ割り型の軸受ハウジング３０と、軸受ハウジング３０の内面に取り付けられるティルテイングパッド４０とで構成されている。軸受台２０は断面が半円状の凹部２０ａを有し、一方２つ割り型の軸受ハウジング３０は、夫々半リング状をなす上側軸受ハウジング３０ａと下側軸受ハウジング３０ｂとに分割され、軸受台２０の該凹部２０ａに下側軸受ハウジング３０ｂが嵌合固定される。上側軸受ハウジング３０ａは、下側軸受ハウジング３０ｂに図３に示す位置決めピン３１で位置決めされて、結合ボルト３２によって下側軸受ハウジング３０ｂに結合される。

軸受ハウジング３０の内側には、周方向に４個のティルテイングパッド４０ａ〜ｄが配置されている。なお、すべてのティルテイングパッドに共通の記述を行なう場合、ａ〜ｄを省いて表示する。これは他の部材についても同様とする。図４に示すように、各ティルテイングパッド４０の背面中央付近に凹部４２が刻設され、該凹部に調整ライナ４４が圧入されている。調整ライナ４４に対面する軸受ハウジング内面に凹部３４が設けられ、該凹部に球面ピボット３６が嵌着されている。

球面ピボット３６の表面は球面状に形成され、ティルテイングパッド４０は、該球面に沿ってジャーナルｊの周方向及び軸方向に揺動可能になっている。ティルテイングパッド４０間には、夫々等間隔に隙間ｓ１が設けられている。球面ピボット３６は、その中心点が鉛直方向又は水平方向から４５度の周方向位置に配置されている。
球面ピボット３６の球面は、軸受ハウジング３０の内周面と同じ高さに形成されている。従って、後述するサイドプレート３５を取り外すと、ティルテイングパッド４０は、調整ライナ４４を付けたままジャーナル軸方向に滑らすことで、ティルテイングパッド４０を軸受組立体から取り外すことができる。

上側軸受ハウジング３０ａには、ジャーナルｊの半径方向に向けて、凹部３４と上側軸受ハウジング３０ａの外周面とを連通する測定孔３８が穿設されている。球面ピボット３６が設けられた周方向位置と同一周方向位置に当る軸受ハウジング３０の外周面には、アウタライナ３３が設けられている。
図４に示すように、アウタライナ３３は、図示しない結合ボルトにより軸受ハウジング３０の外周面に結合されている。アウタライナ３３の外周面は、軸受ハウジング３０の外周面よりわずかに外方に突出している。

そのため、アウタライナ３３が軸受台２０に接し、下側軸受ハウジング３０ｂは、アウタライナ３３を介して軸受台２０に固定支持される。上側軸受ハウジング３０ａの外周面と軸受台２０の内周面との間には隙間ｓ２が存在する。
アウタライナ３３には測定孔３８に連通する貫通孔３３ａが穿設されている。測定孔３８は、所定の測定作業が終わった後で、プラグ３９で閉塞される。

図２に示すように、軸受ハウジング３０及びティルテイングパッド４０のジャーナル軸方向両側には、全周に亘りリング状のサイドプレート３５が配設されている。図３に示すように、サイドプレート３５は、周方向に複数配置されたボルト３７で軸受ハウジング３０に結合されている。サイドプレート３５とジャーナルｊ間に隙間ｓ３が設けられ、後述する給油ノズル５０から噴出した潤滑油は、ジャーナルｊとティルテイングパッド４０間の潤滑に供した後、隙間ｓ３から排出される。

図１に示すように、潤滑油を噴出する給油ノズル５０は、各ティルテイングパッド４０を挟むように、ティルテイングパッド４０のジャーナル回転方向前後に配設されている。図５は、ティルテイングパッド４０のジャーナル回転方向後方に配置された給油ノズル５０を一例として示す。図２及び図５により給油ノズル５０の構成を説明する。給油ノズル５０は、ジャーナル回転方向の上流側又は下流側に配置された違いにより構成上の違いはない。

給油ノズル５０は、その直方体状をなす主ケーシング５２の下半分が軸受ハウジング３０に設けられた嵌合用凹部７０に嵌合固定され、上半分が軸受ハウジング３０からティルテイングパッド４０側に向かって立設されている。主ケーシング５２からジャーナル軸方向両側に腕５４が延設されている。主ケーシング５２及び腕５４の内部には潤滑油供給孔５６が穿設されている。

腕５４には、軸方向に等間隔に複数のノズル口５８が穿設され、ノズル口５８は、ジャーナルｊ側に向けられている。ティルテイングパッド４０に対しジャーナル回転方向上流側に設けられた給油ノズル５０から噴出された潤滑油は、ジャーナルｊの回転力によりティルテイングパッド４０の内周面（図４の軸受面４８）とジャーナルｊの外周面との間に入り、油膜を形成する。

ティルテイングパッド４０に対しジャーナル回転方向下流側に設けられた給油ノズル５０から噴出した潤滑油は、ティルテイングパッド４０とジャーナルｊ間を通ってきた潤滑油を冷却すると共に、該潤滑油の流れをノズル口５８から噴出した潤滑油で乱し、ジャーナル表面から剥離させることによって、回転方向後側のティルテイングパッド４０の軸受面４８に連れ回りするのを防止している。潤滑油は、サイドプレート３５とジャーナルｊ間の隙間ｓ３から排出される。

図５に示すように、主ケーシング５２は直方体をなし、主ケーシング５２とティルテイングパッド４０の互いに対面する面５２ａと傾斜面４６とは、根元部４６ａで線接触しており、傾斜面４６は、面５２ａに対して離れる方向に微小角度αをなすように傾斜している。このように、給油ノズル５０は、ティルテイングパッド４０のジャーナル回転方向両側から、その主ケーシング５２の面５２ａでティルテイングパッド４０の傾斜面４６の根元部４６ａと線接触支持することにより、ティルテイングパッド４０のジャーナル回転方向の動きを固定支持している。

図１に示すように、軸受台２０には潤滑油の給油孔６０が設けられている。給油孔６０に対面する下側軸受ハウジング３０ｂの外周面にはアウタライナ６２が設けられている。以下、この部分の構成を図６により説明する。図６において、アウタライナ６２には、給油孔６０に連通する位置に、ジャーナル半径方向に給油孔６２ａが穿設されている。
また、下側軸受ハウジング３０ｂには、給油孔６２ａに連通する位置に半径方向に給油孔６４が穿設されている。さらに、給油孔６４に連通して、ジャーナル回転方向に環状の導油溝６６が設けられている。

導油溝６６は、軸受ハウジング３０内で周方向全周に設けられている。図２に示すように、導油溝６６は、軸受ハウジング３０内にジャーナル軸方向に穿設された給油孔６８を介して、給油ノズル５０の主ケーシング５２内に穿設された給油孔５６に連通している。給油孔５６の一端開口はプラグ７２で閉塞され、プラグ７２は該開口にＣ形止め輪７４で固定されている。

軸受台２０の内面とアウタライナ６２の外面との間には、隙間ｓ４が形成される。隙間ｓ４にＯリング７６を挿入し、Ｏリング７６につぶし代を設けて隙間ｓ４を密閉する。これによって、隙間ｓ４から潤滑油が漏れるのを防ぐと共に、アウタライナ６２を介して軸受台２０に付加される下側軸受ハウジング３０ｂの荷重が、軸受ハウジング３０の荷重を支持するアウタライナ３３を介して軸受台２０に付加される軸受ハウジング３０の荷重より小となるように構成している。

図７に示すように、上側軸受ハウジング３０ａの内周面には、ティルテイングパッド４０ａ又は４０ｂの外周面に対面する２箇所に、円筒形の凹部８２が穿設されている。また、該凹部８２に対面するティルテイングパッド４０ａ又は４０ｂの外周面に凹部８２と同径の円筒形凹部８４が穿設されている。そして、該凹部８２及び凹部８４にコイルバネ８０が嵌合されている。これによって、コイルバネ８０の弾性力がジャーナルｊ側に付勢される。コイルバネ８０は、ティルテイングパッド４０ａ又は４０ｂのジャーナル回転方向下流側端部に設けられている。従って、ジャーナルｊの表面とティルテイングパッド４０ａ又は４０ｂとの間に、図９に示すように、ジャーナル回転方向に向かって先狭まりの隙間を形成するのが容易になる。

また、図１に示すように、各ティルテイングパッド４０のジャーナル回転方向上流側端及び下流側端には、半径方向にネジ穴９０が穿設されている。そして、軸受ハウジング３０の該ネジ穴９０の開口に一致する位置に、半径方向にボルト通し孔９２が穿設されている。ネジ穴９０とボルト通し孔９２の軸線は一致するように設けられている。該ボルト通し孔９２に搬送用の六角穴付きボルト９４を通し、六角穴付きボルト９４の先端部をネジ穴９０に螺合させる。

六角穴付きボルト９４のネジ穴９０への螺合部の長さを調整することにより、軸受ハウジング３０とティルテイングパッド４０との隙間を調整できる。これによって、ジャーナル表面とティルテイングパッド４０間の隙間寸法を調整することができる。
なお、六角穴付きボルト９４の頭部には、搬送具を挿入するための六角孔が設けられているので、軸受ハウジング３０とティルテイングパッド４０の搬送手段としても利用できる。このように、簡素かつ低コストな手段で、ティルテイングパッド４０の回転方向前後端のジャーナルｊとの隙間を調整可能になる。

かかる構成の本実施形態において、軸受台２０に設けられた給油孔６０から導油溝６６及び給油孔６８，５６を経て、給油ノズル５０に潤滑油が供給される。そして、潤滑油は給油ノズル５０の腕５４のノズル口５８から、ティルテイングパッド４０の内周面（軸受面４８）に供給される。

ティルテイングパッド４０に対してジャーナル回転方向上流側に配設された給油ノズル５０から噴出された潤滑油は、軸受面４８に供給され、軸受面４８の潤滑に供される。ジャーナル回転方向下流側に配設された給油ノズル５０から噴出した潤滑油は、軸受面４８を通ってきた潤滑油を冷却すると共に、ジャーナルｊの表面に形成された潤滑油の層流を乱すことで、高温となった潤滑油が下流側の軸受面４８に連れ回りするのを抑制できる。これによって、軸受面４８の潤滑油の高温化を抑制し、軸受面４８の焼損を抑制できる。

このとき、公知の測定機器を用い、球面ピボット３６の背面から測定孔３８の開口までの距離を測定することによって、ティルテイングパッドの軸受面４８とジャーナルｊの表面間の隙間を測定できる。そして、この測定値に基づいて、図４に示すように、球面ピボット３６の背面に高さ調整用シム板８６を挿入することによって、軸受面４１とジャーナル間の隙間を所望の寸法に調整できる。
この隙間調整手段と、六角穴付きボルト９４による隙間調整を併用することによって、軸受面４１とジャーナルｊ間の隙間を、図９に示すように、高精度でジャーナル回転方向に向かって先狭まりの隙間とすることができるので、くさび膜効果を利用して軸受面４８に高い油膜圧を形成できる。従って、軸受面４８の潤滑性能を高く維持できる。

下側軸受ハウジング３０ｂに設けられたティルテイングパッド４０ｃ及び４０ｄには、ジャーナルｊの自重が負荷されるので、図８に示す先狭まりの隙間を形成するのは比較的容易である。一方、上側軸受ハウジング３０ａに設けられたティルテイングパッド４０ａ及び４０ｂには、ジャーナルｊの自重が負荷されないので、下側軸受ハウジング３０ｂと比べてジャーナルｊとの軸受面４８に高い油膜圧を形成するのは容易ではない。

本実施形態では、上側軸受ハウジング３０ａに設けられたティルテイングパッド４０ａ又は４０ｂのジャーナル回転方向下流側にコイルバネ８０を設け、コイルバネ８０の弾性力をジャーナルｊに付加しているので、上側軸受ハウジング３０ａでも、先狭まりの隙間を形成するのが容易になる。そのため、くさび膜効果を利用して軸受面４８に高い油膜圧を容易に形成できる。
また、上側軸受ハウジング３０ａには、ジャーナルｊの自重が負荷されないので、従来振動が発生しがちであり、振動によりティルテイングパッド４０に疲労破壊は起こる虞があったが、本実施形態ではこの不具合も解消できる。

また、給油ノズル５０を各ティルテイングパッド４０の回転方向上流側及び下流側に設け、主ケーシング５２の根元部４６ａでティルテイングパッド４０の傾斜面４６の根元部を線接触支持しているので、ティルテイングパッド４０のジャーナル回転方向の固定手段が不要になり、ジャーナル軸受の構成を簡素化できる。
さらに、主ケーシング５２の根元部４６ａでティルテイングパッド４０を支持しているので、ティルテイングパッド４０の前側及び後側空間を広くすることができ、これによって、潤滑油のさらなる安定供給が可能となる。

従来は、球面ピボット３６をティルテイングパッド４０側に突出させて、ティルテイングパッド４０を固定していたが、本実施形態ではこのような構成が不要になる。従って、球面ピボット３６の表面を軸受ハウジング３０の内周面と同じ高さとしたことにより、サイドプレート３５を取り外すだけで、ティルテイングパッド４０をジャーナル軸方向に引抜くことが可能になった。従って、ジャーナルｊを設置したままで、ティルテイングパッド４０の取り外しが可能になり、ティルテイングパッド４０の修理、改造時等にティルテイングパッド４０の取り付け、取り外しが容易になった。

また、本実施形態によれば、軸受ハウジング３０の荷重支持部であるアウタライナ３３とは別にアウタライナ６２を設け、アウタライナ６２に給油孔６２ａを設けたことにより、アウタライナ３３の強度低下を防止し、従って、軸受ハウジング３０の厚肉化を防止できる。また、アウタライナ６２で軸受台２０に負荷される軸受ハウジング３０の荷重をアウタライナ３３で軸受台２０に負荷される軸受ハウジング３０の荷重より小さくしてあるので、軸受ハウジング３０の支持点を余分に増やすことがない。従って、軸受ハウジング３０の荷重支持部の寸法精度を高精度にする必要がなく、ジャーナル軸受の組立の容易さを保持することができる。

また、ジャーナルｊの荷重が負荷される下側軸受ハウジング３０ｂにアウタライナ６２を設けているので、負荷荷重の調整が容易になると共に、アウタライナ３３と軸受台２０の接続部に、変形が可能で弾力性のあるＯリング７６を装着しているので、負荷荷重の調整がさらに容易になる。
また、軸受台２０に設けられた給油孔６０から環状の導油溝６６及び給油孔６８，及び給油ノズル５０内に穿設された給油孔５６を経て、給油ノズル５０に潤滑油を供給しているので、軸受ハウジング３０の強度を低下させずに、簡潔な構成で給油ノズル５０に潤滑油を供給できる。

なお、アウタライナ３３と軸受台２０との接続部にＯリングを用いたが、Ｏリングに限らず、他の弾性体、例えば蛇腹構造体等を用いてもよい。このように、弾性体を用いることにより、アウタライナ３３を介して軸受台２０に負荷される軸受ハウジング３０の荷重を調整するのが容易になる。

本発明によれば、直接潤滑方式のジャーナル軸受を採用した回転構造体において、ジャーナル軸受の潤滑油のキャリオーバをなくすと共に、構成の簡素化と低コスト化を達成し、かつ軸受のジャーナル軸受への組立又は解体を容易にでき、蒸気タービン、ガスタービン、発電機等の大型回転構造体に好適である。

本発明の回転構造体の一実施形態に係り、正面視断面図（図２中のＣ−Ｃ断面図）である。前記実施形態の側面視断面図（図３中のＢ−Ｂ断面図）である。前記実施形態の背面図（図２中のＡ視図）である。図１の球面ピボット３６付近の一部拡大図である。前記実施形態の給油ノズル５０の斜視図である。図１の給油孔６０付近の一部拡大図である。図１中のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。油浴潤滑方式のジャーナル軸受の機械損失を示す線図である。くさび膜効果によるジャーナル軸受の油膜圧形成を示す説明図である。

符号の説明

１０ジャーナル軸受
２０軸受台
３０軸受ハウジング
３０ａ上側軸受ハウジング
３０ｂ下側軸受ハウジング
３３，６２アウタライナ
３５サイドプレート
３６球面ピボット
３８測定孔
４０ａ〜ｄティルテイングパッド
４４調整ライナ
４６傾斜面
４６ａ根元部
４８軸受面
５０給油ノズル
５２主ケーシング
５４腕
５６、６０、６２ａ、６８給油孔
５８ノズル口
６６導油溝
７６Ｏリング
８０コイルバネ
８６高さ調整用シム板
９０ネジ穴
９２ボルト通し孔
９４六角穴付きボルト
ｓ１〜ｓ４隙間

Claims

環状の軸受ハウジングと、該軸受ハウジング内に揺動可能に配設されジャーナルを自動調心可能に支持する複数個のパッドと、該パッドのジャーナル回転方向上流側に設けられパッドの軸受面に潤滑油を供給する第１給油ノズルと、パッドのジャーナル回転方向下流側に設けられ該軸受面を通った潤滑油のキャリオーバを阻止する第２給油ノズルとを備えた直接潤滑方式のジャーナル軸受を備えた回転構造体において、
第１給油ノズルのハウジング面で該ハウジング面に対向するパッドのジャーナル回転方向上流側前面を少なくとも線接触支持させると共に、第２給油ノズルのハウジング面で該ハウジング面に対向するパッドのジャーナル回転方向下流側後面を少なくとも線接触支持させることにより、パッドのジャーナル回転方向位置を固定支持させるように構成したことを特徴とする回転構造体。
第１給油ノズル又は第２給油ノズルのハウジング面又は該ハウジング面と対向するパッドのジャーナル回転方向前面又は後面を傾斜面とし、該ハウジング面の根元部でパッドのジャーナル回転方向前面又は後面を線接触支持するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の回転構造体。
前記パッドの中央域を前記軸受ハウジング内面に設けた球面ピボットにジャーナルの軸方向及び周方向に揺動可能に支持させ、
ジャーナルの自重が負荷されない上部位置に配置された上部パッドを支持する軸受ハウジングにおいて、該球面ピボットの背面から軸受ハウジングの外面に貫通した測定孔を設け、該測定孔の開口から球面ピボット背面までの深さ計測値に基づいてジャーナルとパッド間の隙間を調整するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の回転構造体。
前記パッドの中央域を前記軸受ハウジング内面に設けた球面ピボットにジャーナルの軸方向及び周方向に揺動可能に支持させると共に、
該球面ピボットの球面を軸受ハウジングの内面と同一高さに形成することにより、該パッドをジャーナル軸方向に挿入又は抜き出し可能に構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転構造体。
請求項３に記載の回転構造体の組立方法において、
前記球面ピボットの背面から前記測定孔の開口までの深さを計測し、該計測値に基づいて該球面ピボットの背面に球面ピボットの高さ位置調整用シム板を挿入することにより、ジャーナルとパッド間の隙間を調整するようにしたことを特徴とする回転構造体の組立方法。
前記パッドのジャーナル回転方向上流側又は下流側端部を持ち上げ可能とするリフト手段を用意し、該リフト手段でパッドとジャーナル間の隙間がジャーナル回転方向下流側に向って狭まるように調整することにより、該隙間に形成される潤滑油の油膜圧がジャーナル回転方向下流側に向って高圧分布となるようにしたことを特徴とする請求項５に記載の回転構造体の組立方法。
前記リフト手段が、軸受ハウジングに半径方向に穿設された貫通孔及びパッドに穿設され該貫通孔と連なる位置に開口しかつ同一方向に穿設されたネジ孔と、該貫通孔に挿入され同時に該ネジ孔に螺合するボルトとで構成され、該ボルトの該ネジ孔への螺入長さを調整することにより軸受ハウジングとパッド間の隙間を調節可能に構成したことを特徴とする請求項６に記載の回転構造体の組立方法。