JP6332919B2 - Tilting pad bearing device - Google Patents

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    • F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/30—Application independent of particular apparatuses related to direction with respect to gravity
    • F16C2300/34—Vertical, e.g. bearings for supporting a vertical shaft

Description

本発明は、例えば、蒸気タービンの滑り軸受のように、大型回転機械の回転軸を揺動可能な複数の軸受パッドで支承するティルティングパッド軸受装置に関する。   The present invention relates to a tilting pad bearing device that is supported by a plurality of bearing pads capable of swinging a rotating shaft of a large-sized rotating machine such as a sliding bearing of a steam turbine.

タービンや発電機等の大型回転機械においては、回転軸を安定に支承するため、ティルティングパッド軸受装置が用いられている。ティルティングパッド軸受装置は、滑り軸受の一種であり、軸受ハウジング内で回転軸の周囲に揺動可能な複数の軸受パッド（ティルティングパッド）を配置したものである。軸受は、油浴潤滑又はノズル噴射によって潤滑される。そして、回転軸の回転によって、潤滑油を回転軸の外周面とティルティングパッドの軸受面との間に導き、これらの間にくさび状油膜を形成して回転軸を支承し、振動を減衰するようにしている。特許文献１には、かかるティルティングパッド軸受装置が開示されている。   In large rotating machines such as turbines and generators, tilting pad bearing devices are used in order to stably support the rotating shaft. The tilting pad bearing device is a kind of sliding bearing, and includes a plurality of bearing pads (tilting pads) that can swing around a rotating shaft in a bearing housing. The bearing is lubricated by oil bath lubrication or nozzle injection. By rotating the rotating shaft, the lubricating oil is guided between the outer peripheral surface of the rotating shaft and the bearing surface of the tilting pad, and a wedge-shaped oil film is formed between them to support the rotating shaft and damp vibration. I am doing so. Patent Document 1 discloses such a tilting pad bearing device.

このようなティルティングパッド軸受装置においては、油膜のくさび効果による十分な負荷能力が得られない回転開始時や低速回転時に、回転軸の外周面とティルティングパッドの軸受面との接触をなくし、軸受面の焼付きを防ぐ必要がある。そのため、ジャッキング・オイル・ポンプ（ＪＯＰ）と呼ばれる機構が採用されることがある。この機構は、軸受面に給油口を開口させ、この給油口に給油通路を介してポンプから高圧の潤滑油を供給し、軸受面に油膜を形成し、回転軸を油膜で浮上させるものである。軸受面には、広い範囲に潤滑油を行き渡らせるため、溝が形成される。かかる機構が特許文献２に開示されている。例えば、発電用蒸気タービンでは、回転開始から回転数が６００ｒｐｍ付近までは、回転軸と軸受面との間に高圧の潤滑油を供給し、回転数が６００ｒｐｍ以上になると、潤滑油の供給を止め、回転軸の回転によるくさび効果で潤滑作用を保持する。   In such a tilting pad bearing device, contact between the outer peripheral surface of the rotating shaft and the bearing surface of the tilting pad is eliminated at the start of rotation or low speed rotation where sufficient load capacity due to the wedge effect of the oil film cannot be obtained. It is necessary to prevent seizure of the bearing surface. Therefore, a mechanism called a jacking oil pump (JOP) may be employed. This mechanism opens an oil supply port on the bearing surface, supplies high-pressure lubricating oil from the pump to the oil supply port via an oil supply passage, forms an oil film on the bearing surface, and floats the rotating shaft with the oil film. . A groove is formed on the bearing surface in order to spread the lubricating oil over a wide range. Such a mechanism is disclosed in Patent Document 2. For example, in a power generation steam turbine, high-pressure lubricating oil is supplied between the rotating shaft and the bearing surface from the start of rotation to around 600 rpm, and when the rotational speed exceeds 600 rpm, supply of lubricating oil is stopped. The lubricating effect is maintained by the wedge effect due to the rotation of the rotating shaft.

特許文献３には、回転軸の回転に伴う遠心力の影響で軸受面上の潤滑油の流れが放射方向に偏在するのを防止するため、軸受パッドの内周端に沿って軸受面に潤滑油導入溝を形成することが開示されている。これによって、潤滑油が不足しやすい部位へも潤滑油の行き渡りを良くしている。   In Patent Document 3, the bearing surface is lubricated along the inner peripheral edge of the bearing pad in order to prevent the flow of the lubricating oil on the bearing surface from being unevenly distributed in the radial direction due to the influence of the centrifugal force accompanying the rotation of the rotating shaft. It is disclosed that an oil introduction groove is formed. This improves the distribution of the lubricating oil to the portion where the lubricating oil is likely to be insufficient.

ＪＯＰ機構を採用したティルティングパッド軸受装置の一例を図１３及び図１４により説明する。図１３において、回転軸１００の周囲には、回転軸１００の周方向に複数の軸受パッド１０２が設けられている（図１３では１個のみ図示）。軸受パッド１０２は、軸受ハウジング１０４の内側に設けられたピボット１０６によって揺動可能に支持されている。ピボット１０６の位置を境にして、ピボット１０６より回転方向（図中矢印ｒ方向）上流側の軸受面に形成されるＪＯＰによる油膜圧分布Ｐのピボット周りのモーメントの総計と、回転方向下流側の軸受面に形成されるＪＯＰによる油膜圧分布Ｐのピボット周りのモーメントの総計とがバランスするように軸受パッド１０２が揺動する。前記両モーメントがバランスしたところで、軸受パッド１０２の回転方向前端１０２ｂと回転軸１００の外周面との隙間ｓ１と、軸受パッド１０２の回転方向後端１０２ｃと回転軸１００の外周面との隙間ｓ２とが形成される。   An example of a tilting pad bearing device employing a JOP mechanism will be described with reference to FIGS. In FIG. 13, a plurality of bearing pads 102 are provided around the rotating shaft 100 in the circumferential direction of the rotating shaft 100 (only one is shown in FIG. 13). The bearing pad 102 is swingably supported by a pivot 106 provided inside the bearing housing 104. With the position of the pivot 106 as a boundary, the total moment around the pivot of the oil film pressure distribution P by JOP formed on the bearing surface upstream of the pivot 106 in the rotational direction (the direction of arrow r in the figure), and the downstream of the rotational direction The bearing pad 102 swings so that the sum of moments around the pivot of the oil film pressure distribution P due to JOP formed on the bearing surface is balanced. When the two moments are balanced, a clearance s1 between the rotation direction front end 102b of the bearing pad 102 and the outer peripheral surface of the rotary shaft 100, and a clearance s2 between the rotation direction rear end 102c of the bearing pad 102 and the outer peripheral surface of the rotation shaft 100, Is formed.

ピボット１０６は、回転軸１００の回転方向中央位置から回転方向下流側又は上流側にオフセットして配置されることがある。例えば、図１３に示すピボット１０６は、軸回転時のくさび状油膜の性能向上を目的として、軸受パッド１０２の回転方向中央位置から回転方向下流側にオフセットされた位置に配置されている。この場合、回転軸１００の荷重はピボット１０６の支持点を中心に軸受パッド１０２に付加されることから、一般的には、ピボット１０６の周方向位置と同じ位置の軸受面１０２ａに給油口１０８が形成される。   The pivot 106 may be arranged offset from the center position in the rotation direction of the rotation shaft 100 to the downstream side or the upstream side in the rotation direction. For example, the pivot 106 shown in FIG. 13 is disposed at a position offset from the central position in the rotational direction of the bearing pad 102 to the downstream side in the rotational direction for the purpose of improving the performance of the wedge-shaped oil film during shaft rotation. In this case, since the load of the rotating shaft 100 is applied to the bearing pad 102 around the support point of the pivot 106, the oil filler port 108 is generally provided on the bearing surface 102 a at the same position as the circumferential position of the pivot 106. It is formed.

図１３に示すＧ１は、回転軸１００の中心とピボット１０６の支持点を通る直線であり、図１４に示すＧ２は、ピボット１０６の支持点を通り、回転軸１００の軸線と平行な直線である。矢印ａ方向は回転軸の軸方向を示す。給油口１０８には、給油路１１０を介してポンプ１１２から高圧の潤滑油が供給される。図１４に示すように、軸受面１０２ａには、給油口１０８に連通して、給油口１０８の周囲に油溝１１４が形成されている。油溝１１４は、例えば、幅８ｍｍ、深さ０．５ｍｍなどの寸法を有し、潤滑油を導入することで、油膜圧の形成を促進する。 G 1 shown in FIG. 13 is a straight line passing through the support point and the center of the pivot 106 of the rotary shaft 100, G 2 shown in FIG. 14, as the supporting point of the pivot 106, a straight line parallel to the axis of the rotating shaft 100 It is. The arrow a direction indicates the axial direction of the rotating shaft. High-pressure lubricating oil is supplied to the oil supply port 108 from the pump 112 via the oil supply passage 110. As shown in FIG. 14, an oil groove 114 is formed around the oil supply port 108 in the bearing surface 102 a so as to communicate with the oil supply port 108. The oil groove 114 has dimensions such as a width of 8 mm and a depth of 0.5 mm, for example, and promotes formation of an oil film pressure by introducing lubricating oil.

公報特開２００１−１２４０６２号公報JP 2001-124062 A 米国特許公開第２００４／００５５ｆ８２５号公報US Patent Publication No. 2004 / 0055f825 特開平７−１１３４２２号公報JP-A-7-113422

ところで、ピボット１０６が回転軸１００の回転方向中央位置から回転方向下流側又は上流側にオフセットして配置され、且つ、給油口１０８及び油溝１１４もピボット１０６と同様にオフセットして配置される場合、回転軸１００の回転開始時又は低速回転時におけるＪＯＰ機構の作動中に、油膜圧によるピボット１０６まわりのモーメントのバランスが崩れて、軸受パッド１０２が傾いてしまうことがある。例えば、図１３に示すようにピボット１０６が回転軸１００の回転方向中央位置から回転方向下流側にずれて配置されており、油溝３６もピボット１０６に合わせて回転方向下流側にずれて配置されている場合、ピボット１０６の支持位置を境にして、回転方向上流側領域に発生するＪＯＰによる油膜圧分布Ｐのピボット周りのモーメントが、回転方向下流側領域に発生するＪＯＰによる油膜圧分布Ｐのピボット周りのモーメントより大きくなりがちとなる。そのため、隙間ｓ１が大きく広がった状態で、両領域の油膜圧がバランスするので、隙間ｓ２が小さくなる。これによって、回転方向下流側領域の油膜厚さが小さくなり、回転方向下流側領域で回転軸１００と軸受パッド１０２とが接触するリスクがある。   By the way, the pivot 106 is arranged offset from the central position in the rotational direction of the rotary shaft 100 to the downstream or upstream side in the rotational direction, and the oil supply port 108 and the oil groove 114 are also arranged offset like the pivot 106. During the operation of the JOP mechanism at the start of rotation of the rotary shaft 100 or at a low speed, the moment balance around the pivot 106 due to the oil film pressure may be lost, and the bearing pad 102 may be tilted. For example, as shown in FIG. 13, the pivot 106 is arranged to be shifted from the center position in the rotation direction of the rotating shaft 100 to the downstream side in the rotation direction, and the oil groove 36 is also arranged to be shifted to the downstream side in the rotation direction in accordance with the pivot 106. When the pivot 106 is supported, the moment around the pivot of the oil film pressure distribution P due to the JOP generated in the upstream region in the rotational direction is the boundary of the oil film pressure distribution P due to the JOP generated in the downstream region in the rotational direction. It tends to be larger than the moment around the pivot. Therefore, the oil film pressure in both regions is balanced in a state where the gap s1 is greatly expanded, and thus the gap s2 is reduced. This reduces the oil film thickness in the downstream region in the rotational direction, and there is a risk that the rotary shaft 100 and the bearing pad 102 come into contact in the downstream region in the rotational direction.

本発明の少なくとも一実施形態の目的は、ＪＯＰ機構を採用したティルティングパッド軸受装置であって、回転軸と軸受パッドとの接触を防止し、かつ軸受パッド全域に亘り潤滑性能を高く維持し得るティルティングパッド軸受装置を提供することである。   An object of at least one embodiment of the present invention is a tilting pad bearing device adopting a JOP mechanism, which can prevent contact between a rotating shaft and a bearing pad, and can maintain high lubrication performance over the entire bearing pad. It is to provide a tilting pad bearing device.

本発明の少なくとも一実施形態に係るティルティングパッド軸受装置は、
回転軸の周囲に配置され、前記回転軸を回転自在に支持する複数の軸受パッドと、
前記複数の軸受パッドとこれら軸受パッドを支持する軸受ハウジングとの間に介在され、各軸受パッドを揺動可能に支持する支持部材と、
前記複数の軸受パッドのうちの１個以上の軸受パッドの軸受面に形成された少なくとも１個の油溝に潤滑油を供給するように構成された給油機構とを備えたティルティングパッド軸受装置であって、
前記支持部材は、前記１個以上の軸受パッドの前記回転軸の回転方向における中央位置に対し、前記回転軸の回転方向上流側又は回転方向下流側にオフセットして配置され、
前記回転軸の周方向における各々の前記油溝の中心位置を該油溝の開口面積で重み付けした前記少なくとも１個の油溝の加重平均位置が、前記支持部材の配置位置に対して、前記中央位置を基準とした前記支持部材のオフセット方向にずれていることを特徴とする。 A tilting pad bearing device according to at least one embodiment of the present invention includes:
A plurality of bearing pads arranged around the rotation shaft and rotatably supporting the rotation shaft;
A support member that is interposed between the plurality of bearing pads and a bearing housing that supports the bearing pads, and supports the bearing pads in a swingable manner;
A tilting pad bearing device comprising an oil supply mechanism configured to supply lubricating oil to at least one oil groove formed on a bearing surface of one or more bearing pads of the plurality of bearing pads. There,
The support member is disposed offset from the central position in the rotation direction of the rotation shaft of the one or more bearing pads to the upstream side in the rotation direction or the downstream side in the rotation direction of the rotation shaft,
The weighted average position of the at least one oil groove obtained by weighting the center position of each oil groove in the circumferential direction of the rotating shaft by the opening area of the oil groove is the center with respect to the arrangement position of the support member. The support member is deviated in the offset direction with respect to the position.

ティルティングパッド軸受装置の軸受パッドには、回転軸の回転開始時又は低速回転時におけるＪＯＰ機構の作動中（すなわち潤滑油の供給中）、回転軸と軸受パッドとの間に形成される油膜圧の分布に応じて、支持部材による軸受パッドの支持点まわりのモーメントが加わる。このモーメントは、軸受面上の任意の位置における油膜圧と、該位置の支持点からの距離との積である局所的なモーメントを軸受面上の全ての位置について積算したものである。この局所的なモーメントの符号は、支持部材による軸受パッドの支持点の両側において逆転する。したがって、支持部材による軸受パッドの支持点の両側におけるモーメントの絶対値の大小関係により、回転軸と軸受パッドとの間に形成される油膜圧の分布に応じた正味のモーメントの方向が決まる。ここで、各油溝の局所的なモーメントへの寄与は、各油溝の中心位置ｘｉと、当該油溝が作る油膜圧の大きさに影響する当該油溝の開口面積Ｓｉとの積ｘｉＳｉによって表わされる。よって、油膜圧の分布に応じた正味のモーメントの方向は、基本的には、全油溝についての局所的モーメントへの寄与の総和ΣｘｉＳｉによって決まる。換言すれば、総和ΣｘｉＳｉを全油溝の開口面積の総和ΣＳｉで除して得られる値（各々の油溝の中心位置ｘｉを油溝の開口面積Ｓｉで重み付けした油溝の加重平均位置ｘＡ）と支持部材の位置との配置関係に応じて、油膜圧の分布に応じた正味のモーメントの方向が定まる。
上記ティルティングパッド軸受装置では、各々の油溝の中心位置ｘｉを油溝の開口面積Ｓｉで重み付けした油溝の加重平均位置が支持部材の配置位置に対して支持部材のオフセット方向にずれるようにしたので、支持部材がオフセットされていても、オフセット側の軸受パッド端部と回転軸の外周面との隙間が、オフセットした方向とは反対側の軸受パッド端部と回転軸の外周面との隙間より小さくなることを抑制できる。よって、回転軸の回転開始時又は低速回転時に、回転軸が傾くことを抑制し、回転軸と軸受パッドが接触することを防止できる。 An oil film pressure formed between the rotating shaft and the bearing pad is applied to the bearing pad of the tilting pad bearing device during operation of the JOP mechanism at the start of rotation of the rotating shaft or at low speed rotation (that is, during supply of lubricating oil). Depending on the distribution, a moment around the support point of the bearing pad by the support member is applied. This moment is obtained by integrating a local moment, which is the product of the oil film pressure at an arbitrary position on the bearing surface and the distance from the support point at the position, for all positions on the bearing surface. The sign of this local moment is reversed on both sides of the support point of the bearing pad by the support member. Therefore, the magnitude of the absolute value of the moments on both sides of the bearing pad support point by the support member determines the net moment direction according to the distribution of the oil film pressure formed between the rotating shaft and the bearing pad. Here, the contribution to the local moment of each oil groove, the product of the center position x i of each oil groove, the opening area S i of the oil groove that affects the magnitude of the oil film pressure to which the oil groove is made represented by x i S i . Therefore, the direction of the net moment according to the distribution of the oil film pressure is basically determined by the total sum Σx i S i of the contribution to the local moment for all the oil grooves. In other words, the value obtained by dividing the sum Σx i S i by the sum ΣS i of the opening areas of all the oil grooves (the oil groove obtained by weighting the center position x i of each oil groove with the opening area S i of the oil groove) The direction of the net moment according to the oil film pressure distribution is determined according to the arrangement relationship between the weighted average position x A ) and the position of the support member.
In the tilting pad bearing device, the weighted average position of the oil groove obtained by weighting the center position x i of each oil groove with the opening area S i of the oil groove is shifted in the offset direction of the support member with respect to the arrangement position of the support member. As a result, even if the support member is offset, the clearance between the bearing pad end on the offset side and the outer peripheral surface of the rotary shaft is such that the bearing pad end on the opposite side of the offset direction and the outer peripheral surface of the rotary shaft It can suppress becoming smaller than the clearance gap between. Therefore, it is possible to suppress the rotation shaft from tilting when the rotation shaft starts to rotate or to rotate at a low speed, and to prevent the rotation shaft and the bearing pad from contacting each other.

幾つかの実施形態では、前記少なくとも１個の油溝の各々が、前記回転軸の回転時に前記軸受面と前記回転軸の外周面との間に形成される油膜の圧力が同一である位置を通る等圧線に沿って設けられている。
各油溝は、それぞれ、連通した１つの空間によって形成されるので、油溝内はいずれの位置も同一の圧力となる。したがって、異なる等圧線にまたがるように油溝を形成した場合、回転軸の回転時に油溝内の圧力が均一化して動圧軸受としての機能が損なわれる可能性がある。そこで、上記実施形態のように、各油溝をそれぞれ等圧線に沿って設けることによって、各等圧線位置における油溝内の圧力を維持し、動圧軸受としての機能を良好に保てる。 In some embodiments, each of the at least one oil groove has a position where the pressure of the oil film formed between the bearing surface and the outer peripheral surface of the rotating shaft is the same when the rotating shaft rotates. It is provided along the isobar that passes.
Since each oil groove is formed by one communicating space, the same pressure is applied at any position in the oil groove. Therefore, when the oil groove is formed so as to straddle different isobaric lines, there is a possibility that the pressure in the oil groove becomes uniform during the rotation of the rotating shaft and the function as a hydrodynamic bearing is impaired. Therefore, as in the above-described embodiment, by providing each oil groove along a constant pressure line, the pressure in the oil groove at each constant pressure line position can be maintained, and the function as a hydrodynamic bearing can be maintained well.

幾つかの実施形態において、前記少なくとも１個の油溝は、前記油膜の前記圧力が第１圧力である位置を通る第１等圧線に沿って設けられる第１油溝と、前記油膜の前記圧力が前記第１圧力とは異なる第２圧力である位置を通る第２等圧線に沿って設けられる第２油溝とを含み、前記給油機構は、前記第１油溝に連通する第１給油路と、前記第２油溝に連通する第２給油路とを含み、前記第１給油路と前記第２給油路とは、少なくとも前記回転軸の回転時に互いに異なる圧力に維持可能に別系統として設けられている。
上記実施形態によれば、第１油溝に連通する第１給油路と、第２油溝に連通する第２給油路とが、少なくとも回転軸の回転時に互いに異なる圧力に維持可能に別系統として設けられている。これにより、異なる等圧線（第１等圧線と第２等圧線）に沿って設けられる第１油溝および第２油溝の圧力が、回転軸の定格回転時において均一化されることを回避でき、動圧軸受としての機能を良好に保持できる。 In some embodiments, the at least one oil groove includes a first oil groove provided along a first isobaric line passing through a position where the pressure of the oil film is a first pressure, and the pressure of the oil film is A second oil groove provided along a second isobaric line passing through a position that is a second pressure different from the first pressure, and the oil supply mechanism includes a first oil supply path communicating with the first oil groove; A second oil supply passage that communicates with the second oil groove, and the first oil supply passage and the second oil supply passage are provided as separate systems so that at least different pressures can be maintained during rotation of the rotary shaft. Yes.
According to the embodiment, the first oil passage that communicates with the first oil groove and the second oil passage that communicates with the second oil groove can be maintained at different pressures at least during rotation of the rotating shaft as separate systems. Is provided. Thereby, it can be avoided that the pressures of the first oil groove and the second oil groove provided along different isobaric lines (first and second isobaric lines) are equalized during rated rotation of the rotating shaft, The function as a bearing can be maintained well.

幾つかの実施形態において、前記第１等圧線に沿って設けられる複数個の前記第１油溝は、前記第１給油路を介して互いに連通するように構成される。
このように、同一の等圧線に沿って設けられる複数個の油溝については給油路が互いに連通する構成を採用すれば、給油路やバルブ等の給油機構の構成を簡素化することもできる。 In some embodiments, the plurality of first oil grooves provided along the first isobars are configured to communicate with each other via the first oil supply passage.
As described above, the configuration of the oil supply mechanism such as the oil supply passage and the valve can be simplified by adopting a configuration in which the oil supply passages communicate with each other for the plurality of oil grooves provided along the same isobaric line.

幾つかの実施形態において、前記第１給油路に設けられ、前記第１油溝への前記潤滑油の供給量を調整するための第１バルブと、前記第２給油路に設けられ、前記第２油溝への前記潤滑油の供給量を調整するための第２バルブとをさらに備える。
回転軸の回転開始時又は低速回転時のようにＪＯＰ機構を作動させる場合には各バルブの開度を調節することによって各油溝への潤滑油の供給量を調整可能であり、一方、回転軸の定格回転時のように軸受面へ潤滑油を供給しない場合には、各バルブで油路を遮断することによって油路からの潤滑油の漏出を防止可能であるため、軸受面の油膜圧を適切に保持できる。 In some embodiments, the first oil supply passage is provided in the first oil supply passage, the first valve for adjusting the supply amount of the lubricating oil to the first oil groove, the second oil supply passage, the first oil supply passage, And a second valve for adjusting the supply amount of the lubricating oil to the two oil grooves.
When operating the JOP mechanism at the start of rotation of the rotary shaft or at low speed rotation, the amount of lubricating oil supplied to each oil groove can be adjusted by adjusting the opening of each valve, while rotating When lubricating oil is not supplied to the bearing surface as during the rated rotation of the shaft, it is possible to prevent leakage of lubricating oil from the oil passage by blocking the oil passage with each valve. Can be held properly.

本発明において、給油口を回転軸の軸方向に複数個形成し、各給油孔に連通する油溝を夫々独立して形成することができる。これによって、各油溝への潤滑油の供給量を独立して調整でき、各油溝の油膜圧を独立して調整できる。そのため、回転軸の軸方向で偏当りが起っても、各油溝の油膜圧を独立して調整することで、偏当りを矯正できる。   In the present invention, a plurality of oil supply ports can be formed in the axial direction of the rotary shaft, and oil grooves communicating with the respective oil supply holes can be formed independently. Thereby, the supply amount of the lubricating oil to each oil groove can be adjusted independently, and the oil film pressure of each oil groove can be adjusted independently. For this reason, even if an offset occurs in the axial direction of the rotating shaft, the offset can be corrected by independently adjusting the oil film pressure of each oil groove.

本発明において、連続して形成された１個の油溝は、回転軸の回転時、軸受パッドの軸受面に形成されるくさび状油膜による油膜圧が同等となる領域内に配置されているとよい。回転軸と軸受パッドとの間で形成される油膜圧が異なる領域に跨って連続した１個の油溝を形成すると、該油溝の油膜圧は、低い方の油膜圧に合わせて低下する。これに対し、連続した１個の油溝を油膜圧が同等の領域内に形成することで、かかる油膜圧の低下を防止できる。   In the present invention, the continuously formed one oil groove is disposed in a region where the oil film pressure by the wedge-shaped oil film formed on the bearing surface of the bearing pad is equal when the rotating shaft rotates. Good. When one continuous oil groove is formed across regions where the oil film pressure formed between the rotating shaft and the bearing pad is different, the oil film pressure of the oil groove decreases in accordance with the lower oil film pressure. On the other hand, by forming one continuous oil groove in a region where the oil film pressure is equivalent, a decrease in the oil film pressure can be prevented.

回転軸の回転時、一般的に、軸受パッドの軸受面に形成される油膜圧が同等となる等圧領域が、回転軸より回転方向下流側で、最大油膜圧領域を中心とし油膜圧が徐々に低圧となる領域が該最大油膜圧領域の外側に同心状に広がるように形成される。そこで、油溝を一つの等圧線に沿って配置するとよい。これによって、連続して形成された１個の油溝の全域を等圧領域に位置決めするのが容易になる。   When the rotary shaft rotates, the oil film pressure that is generally equal to the oil film pressure formed on the bearing surface of the bearing pad is gradually downstream from the rotary shaft in the rotation direction, and the oil film pressure gradually increases around the maximum oil film pressure region. The low pressure region is concentrically spread outside the maximum oil film pressure region. Therefore, the oil groove may be arranged along one isobar. This makes it easy to position the entire region of the continuously formed oil groove in the isobaric region.

本発明によれば、各々の油溝の中心位置ｘｉを油溝の開口面積Ｓｉで重み付けした油溝の加重平均位置が支持部材の配置位置に対して支持部材のオフセット方向にずれるようにしたので、支持部材がオフセットされていても、オフセット側の軸受パッド端部と回転軸の外周面との隙間が、オフセットした方向とは反対側の軸受パッド端部と回転軸の外周面との隙間より小さくなることを抑制できる。よって、回転軸の回転開始時又は低速回転時に、回転軸が傾くことを抑制し、回転軸と軸受パッドが接触することを防止できる。 According to the present invention, the weighted average position of the oil groove obtained by weighting the center position x i of each oil groove with the opening area S i of the oil groove is shifted in the offset direction of the support member with respect to the arrangement position of the support member. Therefore, even if the support member is offset, the gap between the bearing pad end on the offset side and the outer peripheral surface of the rotating shaft is the gap between the bearing pad end on the opposite side to the offset direction and the outer peripheral surface of the rotating shaft. It can suppress becoming smaller than a clearance gap. Therefore, it is possible to suppress the rotation shaft from tilting when the rotation shaft starts to rotate or to rotate at a low speed, and to prevent the rotation shaft and the bearing pad from contacting each other.

本発明の第１実施形態に係る軸受装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a bearing device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態における軸受パッドの断面図である。It is sectional drawing of the bearing pad in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態における軸受パッドの軸受面の展開図である。It is an expanded view of the bearing surface of the bearing pad in 1st Embodiment of this invention. 油溝の加重平均位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the weighted average position of an oil groove. 本発明の第２実施形態における軸受パッドの軸受面の展開図である。It is an expanded view of the bearing surface of the bearing pad in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態における油膜圧分布図である。It is an oil film pressure distribution map in a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第３実施形態に係る軸受パッドの軸受面の展開図である。It is an expanded view of the bearing surface of the bearing pad which concerns on 3rd Embodiment of this invention. （Ａ）は第１実施形態に係る油溝の油膜圧分布を示す線図であり、（Ｂ）は、第３実施形態に係る油溝の油膜圧分布を示す線図である。(A) is a diagram which shows the oil film pressure distribution of the oil groove which concerns on 1st Embodiment, (B) is a diagram which shows the oil film pressure distribution of the oil groove which concerns on 3rd Embodiment. 第３実施形態の変形例における軸受パッドの軸受面の展開図である。It is an expanded view of the bearing surface of the bearing pad in the modification of 3rd Embodiment. 第３実施形態の変形例における給油機構及びその周辺構造を示す図である。It is a figure which shows the oil supply mechanism in the modification of 3rd Embodiment, and its peripheral structure. 第３実施形態の他の変形例における軸受パッドの軸受面の展開図である。It is an expanded view of the bearing surface of the bearing pad in the other modification of 3rd Embodiment. 第３実施形態の他の変形例における給油機構及びその周辺構造を示す図である。It is a figure which shows the oil supply mechanism in the other modification of 3rd Embodiment, and its peripheral structure. 従来の軸受パッドの断面図である。It is sectional drawing of the conventional bearing pad. 従来の軸受パッドの軸受面の展開図である。It is an expanded view of the bearing surface of the conventional bearing pad.

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、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to that unless otherwise specified.

（実施形態１）
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るティルティングパッド軸受装置１０の全体的な概略構成について説明する。なお、図１は本発明の第１実施形態に係る軸受装置の全体構成図である。 (Embodiment 1)
With reference to FIG. 1, an overall schematic configuration of a tilting pad bearing device 10 according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is an overall configuration diagram of the bearing device according to the first embodiment of the present invention.

幾つかの実施形態において、図１に示す軸受ハウジング１２は２つ割り型の軸受ハウジングであり、半円形のハウジング片１２ａ及び１２ｂで構成されている。ハウジング片１２ａ及び１２ｂは、互いの合わせ面が当接された状態でボルト等の結合具で結合される。軸受ハウジング１２の内周面に沿って複数(図１では４個)の軸受パッド１４が設けられ、軸受パッド１４の内周面が軸受面１４ａを形成している。軸受面１４ａの内側に、タービンや発電機等、大型回転機械の回転軸１５（図２参照）が配置される。複数の軸受パッド１４，１４，…のうちの１個以上の軸受パッド１４の軸受面１４ａには、給油口３４が開口し、かつ給油口３４に連通した油溝３６が刻設されている。一実施形態において油溝３６は、回転軸１５の軸方向に沿って給油口３４を挟むように配置され、菱形形状をしている。給油口３４及び油溝３６が形成される軸受パッド１４は、回転軸１５の周囲に配置される複数の軸受パッド１４，１４，…のうち、少なくとも回転軸１５の周方向下方に位置する軸受パッド１４である。すなわち、回転軸１５の停止時に、回転軸１５の自重を支持する位置に配置される軸受パッド１４に、給油口３４及び油溝３６が形成される。勿論、回転軸１５の周方向上方に位置する軸受パッド１４にも給油口３４及び油溝３６が形成されていてもよい。
なお、油溝３６の菱形形状の周方向の回転上流側の頂点部３６ａは、後述する図３中の直線Ｇ２を跨る位置に配置することが好ましい。 In some embodiments, the bearing housing 12 shown in FIG. 1 is a split bearing housing and is comprised of semi-circular housing pieces 12a and 12b. The housing pieces 12a and 12b are coupled by a coupling tool such as a bolt in a state where the mating surfaces are in contact with each other. A plurality (four in FIG. 1) of bearing pads 14 are provided along the inner peripheral surface of the bearing housing 12, and the inner peripheral surface of the bearing pad 14 forms a bearing surface 14a. A rotating shaft 15 (see FIG. 2) of a large-sized rotating machine such as a turbine or a generator is disposed inside the bearing surface 14a. A bearing surface 14a of one or more bearing pads 14 among the plurality of bearing pads 14, 14,... Is provided with an oil supply port 34, and an oil groove 36 communicating with the oil supply port 34 is formed therein. In one embodiment, the oil groove 36 is disposed so as to sandwich the oil supply port 34 along the axial direction of the rotary shaft 15 and has a rhombus shape. The bearing pad 14 in which the oil supply port 34 and the oil groove 36 are formed is a bearing pad located at least in the circumferential direction of the rotating shaft 15 among the plurality of bearing pads 14, 14,. 14. That is, when the rotary shaft 15 is stopped, the oil supply port 34 and the oil groove 36 are formed in the bearing pad 14 that is disposed at a position that supports the weight of the rotary shaft 15. Of course, the oil supply port 34 and the oil groove 36 may also be formed in the bearing pad 14 positioned on the upper side in the circumferential direction of the rotating shaft 15.
Incidentally, the apex portion 36a of the circumferential direction of the rotation upstream side rhombic shape of the oil groove 36 is preferably disposed at a position across the straight G 2 in FIG. 3 to be described later.

以下、給油口３４に潤滑油を供給する給油機構１６の構成を説明する。ポンプ１８はモータ２０によって駆動され、図示しない油タンクから高圧の潤滑油ｏを給油路２２に吐出する。油路２２にはリリーフ弁２４が設けられ、給油路２２を流れる潤滑油ｏの圧力が許容値を超えたとき、潤滑油の一部をタンク２６に放出して潤滑油ｏの圧力を許容値以下に低減する。給油路２２は下流側で分岐路２８ａ及び２８ｂに分岐する。分岐路２８ａ及び２８ｂには、夫々バルブ（流量調整弁）３０ａ及び３０ｂが設けられている。分岐路２８ａ及び２８ｂは、夫々ハウジング片１２ｂ及び軸受パッド１４に形成された給油孔３２ａ及び３２ｂを経て、夫々の軸受パッド１４に形成された給油口３４に連通している。   Hereinafter, the configuration of the oil supply mechanism 16 that supplies lubricating oil to the oil supply port 34 will be described. The pump 18 is driven by a motor 20 and discharges high-pressure lubricating oil o from an oil tank (not shown) to the oil supply passage 22. The oil passage 22 is provided with a relief valve 24. When the pressure of the lubricating oil o flowing through the oil supply passage 22 exceeds the allowable value, a part of the lubricating oil is discharged to the tank 26 and the pressure of the lubricating oil o is set to the allowable value. Reduce to: The oil supply passage 22 branches into the branch passages 28a and 28b on the downstream side. The branch paths 28a and 28b are provided with valves (flow rate adjusting valves) 30a and 30b, respectively. The branch paths 28 a and 28 b communicate with the oil supply ports 34 formed in the respective bearing pads 14 through the oil supply holes 32 a and 32 b formed in the housing piece 12 b and the bearing pad 14, respectively.

次に、図２〜図４を参照して、ティルティングパッド軸受装置１０の各部位の具体的な構成について説明する。
図２は本発明の第１実施形態における軸受パッドの断面図である。図３は本発明の第１実施形態における軸受パッドの軸受面の展開図である。図４は油溝の加重平均位置を説明するための図である。なお、図３は、曲率を有する軸受パッド１４を平面上に展開した図である。
図２において、Ｇ１は、回転軸１５の中心とピボット３８の支持点を通る直線である。図３において、Ｃは、回転軸１５の回転方向における軸受パッド１４（軸受面１４ａ）の中央位置を通る直線である。この中央位置Ｃは回転軸１５の軸線に平行である。Ｇ２は、ピボット３８による軸受パッド１４の支持点を通り、回転軸１５の軸線と平行な直線である。矢印ａは回転軸１５の軸方向を示す。また、図３及び図４において、回転軸１５の回転方向をｘ軸とし、ピボット３８の支持点（支持部材の配置位置）を通る直線Ｇ２の位置をｘＧ＝０に設定する。さらに、ピボット３８の支持点を通る直線Ｇ２よりも回転方向下流側（図３及び図４では右側）を正の向き、直線Ｇ２よりも回転方向上流側（図３及び図４では左側）を負の向きとしている。 Next, a specific configuration of each part of the tilting pad bearing device 10 will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the bearing pad in the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a development view of the bearing surface of the bearing pad according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a view for explaining the weighted average position of the oil groove. FIG. 3 is a diagram in which a bearing pad 14 having a curvature is developed on a plane.
In FIG. 2, G 1 is a straight line passing through the center of the rotating shaft 15 and the support point of the pivot 38. In FIG. 3, C is a straight line passing through the center position of the bearing pad 14 (bearing surface 14 a) in the rotation direction of the rotating shaft 15. This central position C is parallel to the axis of the rotating shaft 15. G 2 is a straight line passing through the support point of the bearing pad 14 by the pivot 38 and parallel to the axis of the rotary shaft 15. An arrow a indicates the axial direction of the rotating shaft 15. 3 and 4, the rotation direction of the rotary shaft 15 is the x-axis, and the position of the straight line G 2 passing through the support point (arrangement position of the support member) of the pivot 38 is set to x G = 0. Further, the direction of rotation downstream of the straight line G 2 through the supporting point of the pivot 38 (FIGS. 3 and 4, right side) the positive direction, the rotation direction upstream side of the straight line G 2 (left side in FIG. 3 and FIG. 4) Is negative.

一実施形態において、図２及び図３に示す各軸受パッド１４は、ハウジング片１２ｂの内周面に設けられたピボット３８によって揺動可能に支持されている。ピボット３８は、回転軸１５の回転方向における軸受パッド１４の中央位置Ｃに対し、回転軸１５の回転方向下流側にオフセットして配置される。なお、図３においてピボット３８の配置位置（軸受パッド１４の支持点）は、軸受パッド１４の中央位置Ｃに対してｘ軸の正の方向にオフセットして配置されている。例えば、図２に示すように回転方向前端１４ｂを０％とし、回転方向後端１４ｃを１００％としたとき、ピボット３８は、例えば６０％の位置に配置される。   In one embodiment, each bearing pad 14 shown in FIGS. 2 and 3 is swingably supported by a pivot 38 provided on the inner peripheral surface of the housing piece 12b. The pivot 38 is disposed offset from the central position C of the bearing pad 14 in the rotation direction of the rotation shaft 15 to the downstream side in the rotation direction of the rotation shaft 15. In FIG. 3, the position of the pivot 38 (support point of the bearing pad 14) is offset from the center position C of the bearing pad 14 in the positive direction of the x axis. For example, as shown in FIG. 2, when the rotation direction front end 14b is set to 0% and the rotation direction rear end 14c is set to 100%, the pivot 38 is disposed at a position of 60%, for example.

軸受パッド１４の軸受面１４ａには、給油口３４が開口し、かつ給油口３４に連通した油溝３６が刻設されている。油溝３６は、給油口３４の回転軸１５の軸方向両側に配置された一対の菱形形状の油溝を含んでいる。この油溝３６は、油溝３６の加重平均位置ＸＡが、ピボット３８の配置位置を通る直線Ｇ２に対して、軸受パッド１４の中央位置Ｃを基準としたピボット３８の支持点のオフセット方向にずれるように配置される。ここで、油溝３６の加重平均位置とは、回転軸１５の周方向における油溝３６の中心位置Ｃを該油溝３６の開口面積で重み付けした値であり、以下に詳述する。 The bearing surface 14 a of the bearing pad 14 is provided with an oil groove 36 having an oil supply opening 34 and communicating with the oil supply opening 34. The oil groove 36 includes a pair of rhombus-shaped oil grooves disposed on both sides in the axial direction of the rotation shaft 15 of the oil supply port 34. The oil groove 36, the weighted average position X A of the oil groove 36, with respect to the straight line G 2 through the position of the pivot 38, the offset direction of the supporting point of the pivot 38 relative to the center position C of the bearing pads 14 It arrange | positions so that it may slip | deviate. Here, the weighted average position of the oil groove 36 is a value obtained by weighting the center position C of the oil groove 36 in the circumferential direction of the rotating shaft 15 by the opening area of the oil groove 36, which will be described in detail below.

図４を用いて、油溝の構成について詳細に説明する。なお、図４では一例として、ピボット３８の支持点を通る直線Ｇ２の両側にそれぞれ、開口面積の異なる２つの油溝３７ａ及び油溝３７ｂが設けられた場合を示している。油溝３７ａは直線Ｇ２よりも回転軸１５の回転方向下流側（図４において直線Ｇ２よりも右側）に設けられ、油溝３７ｂは直線Ｇ２よりも回転方向上流側（図４において直線Ｇ２よりも左側）に設けられている。ここでは、Ｘ軸上における直線Ｇ２の位置を原点（ＸＧ＝０）とするので、Ｘ軸上における油溝３７ａの中心位置を示す座標Ｘ１は正（Ｘ１＞０）となり、Ｘ軸上における油溝３７ｂの中心位置を示す座標Ｘ２は負（Ｘ２＜０）となる。 The configuration of the oil groove will be described in detail with reference to FIG. As an example FIG. 4 shows the case where each side of the straight line G 2 through the supporting point of the pivot 38, the two oil grooves 37a and the oil groove 37b having different opening areas are provided. The oil groove 37a is the downstream side in the rotational direction of the rotary shaft 15 of the straight line G 2 provided (right side of the straight line G 2 in FIG. 4), the oil groove 37b is a straight line in the rotation direction upstream side (FIG. 4 the straight line G 2 It is provided on the left) than G 2. Here, since the origin (X G = 0) the position of the straight line G 2 in the X-axis coordinate X 1 indicating the center position of the oil groove 37a on the X-axis positive (X 1> 0) becomes, X coordinates X 2 indicating the center position of the oil groove 37b on an axis is negative (X 2 <0).

本実施形態において油溝３７ａ及び油溝３７ｂは、これら２つの油溝３７ａ，３７ｂの加重平均位置Ａが、ピボット３８の支持点を通る直線Ｇ２（ピボット３８の配置位置）に対して、軸受パッ１４の中央位置Ｃを基準としたピボット３８の支持点のオフセット方向にずれるように構成される。なお、図４では、ピボット３８が回転軸１５の回転方向中央位置Ｃより回転方向下流側にオフセットされて配置される場合（回転方向に沿った方向がオフセット方向）を示している。この場合、油溝３７ａ及び油溝３７ｂの加重平均位置Ａが、ピボット３８の支持点を通る直線Ｇ２よりも回転方向下流側にずれるように油溝３７ａ及び油溝３７ｂがそれぞれ形成される。
図示しないが、他の実施形態では、ピボット３８が、回転軸１５の中央位置Ｃより回転方向上流側にオフセットされて配置される。この場合、油溝３７ａ及び油溝３７ｂの加重平均位置がピボット３８の支持点を通る直線Ｇ２よりも回転方向上流側にずれるように油溝３７ａ及び油溝３７ｂがそれぞれ形成される。 In the present embodiment, the oil groove 37 a and the oil groove 37 b are bearings with respect to a straight line G 2 (position where the pivot 38 is disposed) in which the weighted average position A of the two oil grooves 37 a and 37 b passes through the support point of the pivot 38. It is configured to be displaced in the offset direction of the support point of the pivot 38 with respect to the center position C of the pad 14. FIG. 4 shows a case where the pivot 38 is disposed offset from the central position C in the rotational direction of the rotary shaft 15 on the downstream side in the rotational direction (the direction along the rotational direction is the offset direction). In this case, the weighted average position A of the oil groove 37a and the oil groove 37b is, the oil groove 37a and the oil groove 37b so as to shift downstream in the rotational direction are respectively formed of the straight line G 2 through the supporting point of the pivot 38.
Although not shown, in another embodiment, the pivot 38 is disposed offset from the central position C of the rotating shaft 15 to the upstream side in the rotation direction. In this case, the oil groove 37a and the oil groove 37b so as to shift the rotational direction upstream side are respectively formed of the straight line G 2 in which the weighted average position of the oil groove 37a and the oil groove 37b passes through a supporting point of the pivot 38.

ティルティングパッド軸受装置１０の軸受パッド１４には、回転軸１５の回転開始時又は低速回転時におけるＪＯＰ機構の作動中（すなわち潤滑油の供給中）、回転軸１５と軸受パッド１４との間に形成される油膜圧の分布（図２参照）に応じて、ピボット３８による軸受パッド１４の支持点まわりのモーメントが加わる。このモーメントは、軸受面１４ａ上の任意の位置における油膜圧と、該位置の支持点からの距離との積である局所的なモーメントを軸受面１４ａ上の全ての位置について積算したものである。この局所的なモーメントの符号は、ピボット３８による軸受パッド１４の支持点の両側において逆転する。したがって、ピボット３８による軸受パッド１４の支持点の両側におけるモーメントの絶対値の大小関係により、回転軸１５と軸受パッド１４との間に形成される油膜圧の分布に応じた正味のモーメントの方向が決まる。ここで、各油溝３７ａ，３７ｂの局所的なモーメントへの寄与は、各油溝３７ａ，３７ｂの中心位置ｘｉ（ｉ＝１，２）と、当該油溝３７ａ，３７ｂが作る油膜圧の大きさに影響する当該油溝３７ａ，３７ｂの開口面積Ｓｉ（ｉ＝１，２）との積ｘｉＳｉによって表わされる。よって、油膜圧の分布に応じた正味のモーメントの方向は、基本的には、全油溝３７ａ，３７ｂについての局所的モーメントへの寄与の総和ΣｘｉＳｉ（ｉ＝１，２）によって決まる。換言すれば、総和ΣｘｉＳｉを全油溝の開口面積の総和ΣＳｉで除して得られる値（各々の油溝の中心位置ｘｉを油溝３７ａ，３７ｂの開口面積Ｓｉで重み付けした油溝の加重平均位置ｘＡ）とピボット３８の位置との配置関係に応じて、油膜圧の分布に応じた正味のモーメントの方向が定まる。 The bearing pad 14 of the tilting pad bearing device 10 is provided between the rotary shaft 15 and the bearing pad 14 during operation of the JOP mechanism at the start of rotation of the rotary shaft 15 or at low speed rotation (that is, during supply of lubricating oil). A moment around the support point of the bearing pad 14 by the pivot 38 is applied according to the distribution of the formed oil film pressure (see FIG. 2). This moment is obtained by integrating a local moment, which is the product of the oil film pressure at an arbitrary position on the bearing surface 14a and the distance from the support point at the position, for all positions on the bearing surface 14a. The sign of this local moment is reversed on both sides of the support point of the bearing pad 14 by the pivot 38. Therefore, due to the magnitude relationship between the absolute values of the moments on both sides of the support point of the bearing pad 14 by the pivot 38, the direction of the net moment according to the distribution of the oil film pressure formed between the rotating shaft 15 and the bearing pad 14 is changed. Determined. Here, the contribution to the local moment of each oil groove 37a, 37b is due to the center position x i (i = 1, 2) of each oil groove 37a, 37b and the oil film pressure created by the oil groove 37a, 37b. It is represented by the product x i S i with the opening area S i (i = 1, 2) of the oil grooves 37a, 37b affecting the size. Therefore, the direction of the net moment according to the distribution of the oil film pressure is basically determined by the sum Σx i S i (i = 1, 2) of the contribution to the local moment for all the oil grooves 37a, 37b. . In other words, a value obtained by dividing the sum Σx i S i by the sum ΣS i of the opening areas of all the oil grooves (the center position x i of each oil groove is weighted by the opening area S i of the oil grooves 37a and 37b). The direction of the net moment according to the distribution of the oil film pressure is determined according to the arrangement relationship between the weighted average position x A ) of the oil grooves and the position of the pivot 38.

上記ティルティングパッド軸受装置１０では、各々の油溝３７ａ，３７ｂの中心位置ｘｉを油溝の開口面積Ｓｉで重み付けした油溝３７ａ，３７ｂの加重平均位置ＸＡがピボット３８の配置位置に対してピボット３８のオフセット方向にずれるようにしたので、ピボット３８が軸受パッド１４の中央位置ｘＣに対してオフセットされていても、オフセット側の軸受パッド１４の端部と回転軸１５の外周面との隙間が、オフセットした方向とは反対側の軸受パッド１４の端部と回転軸１５の外周面との隙間より小さくなることを抑制できる。よって、回転軸１５の回転開始時又は低速回転時に、回転軸１５が傾くことを抑制し、回転軸１５と軸受パッド１４が接触することを防止できる。なお、図４では軸受面１４ａに２つの油溝３７ａ，３７ｂが設けられた場合について例示したが、油溝の数、形状、配置構成等については限定されない。 In the tilting pad bearing assembly 10, each of the oil grooves 37a, the center position x i of 37b oil grooves 37a weighted by the opening area S i of the oil groove, the weighted average position X A of 37b is the arrangement position of the pivot 38 since as shifted in the offset direction of the pivot 38 against, even pivot 38 is offset relative to the center position x C of the bearing pads 14, the outer peripheral surface of the rotary shaft 15 and the ends of the bearing pad 14 of the offset side Can be prevented from becoming smaller than the gap between the end of the bearing pad 14 on the side opposite to the offset direction and the outer peripheral surface of the rotating shaft 15. Therefore, when the rotation of the rotating shaft 15 is started or when the rotating shaft 15 rotates at a low speed, the rotating shaft 15 can be prevented from being inclined, and the rotating shaft 15 and the bearing pad 14 can be prevented from contacting each other. 4 illustrates the case where the two oil grooves 37a and 37b are provided on the bearing surface 14a, the number, shape, arrangement, and the like of the oil grooves are not limited.

一実施形態では、ピボット３８の位置を境にして、ピボット３８より回転方向（図中矢印ｒ方向）上流側の軸受面１４ａに形成されるＪＯＰによる油膜圧分布Ｐのピボット周りのモーメントの総計と、ピボット３８より回転方向下流側の軸受面１４ａに形成されるＪＯＰによる油圧分布Ｐのピボット周りのモーメントの総計とがバランスするように、軸受パッド１４の回転方向前端１４ｂと回転軸１５の外周面との隙間ｓ１と、軸受パッド１４の回転方向後端１４ｃと回転軸１５の外周面との隙間ｓ２とが形成されるようにしてもよい。   In one embodiment, the sum of moments around the pivot of the oil film pressure distribution P by JOP formed on the bearing surface 14a upstream of the pivot 38 in the rotational direction (in the direction of arrow r in the figure) with respect to the position of the pivot 38; , The rotational front end 14b of the bearing pad 14 and the outer peripheral surface of the rotary shaft 15 so that the total moment around the pivot of the hydraulic pressure distribution P by JOP formed on the bearing surface 14a on the downstream side in the rotational direction from the pivot 38 is balanced. And a clearance s2 between the rotation direction rear end 14c of the bearing pad 14 and the outer peripheral surface of the rotation shaft 15 may be formed.

給油口３４及び油溝３６の回転方向位置は、ピボット３８よりさらに回転方向下流側であって、かつピボット３８より回転方向上流側領域のＪＯＰによる油膜圧分布Ｐのピボット周りのモーメントの総計と、ピボット３８より回転方向下流側領域のＪＯＰによる油膜圧分布Ｐのピボット周りのモーメントの総計とがバランスしたとき、隙間ｓ１が隙間ｓ２と同等となる領域に配置してもよい。給油口３４は例えば７０％の位置に配置される。   The rotational positions of the oil filler port 34 and the oil groove 36 are further downstream of the pivot 38 in the rotational direction, and the total moment around the pivot of the oil film pressure distribution P by the JOP in the region upstream of the pivot 38 in the rotational direction; When the sum of moments around the pivot of the oil film pressure distribution P due to JOP in the region downstream in the rotational direction from the pivot 38 is balanced, the gap s1 may be disposed in a region equivalent to the gap s2. The fuel filler port 34 is disposed at a position of 70%, for example.

このように、給油口３４及び油溝３６をピボット３８より回転方向下流側領域に配置することにより、回転方向下流側領域の油膜厚さを確保できると共に、隙間ｓ１が隙間ｓ２より同等となる領域に配置することにより、回転方向上流側領域の油膜厚さも確保できる。こうして、軸受面１４ａの全域で均等な油膜圧を保持することも可能である。   As described above, by arranging the oil supply port 34 and the oil groove 36 in the downstream region in the rotational direction from the pivot 38, the oil film thickness in the downstream region in the rotational direction can be secured, and the region where the gap s1 is equal to the gap s2. The oil film thickness in the upstream region in the rotation direction can also be secured. In this way, it is possible to maintain a uniform oil film pressure throughout the entire bearing surface 14a.

（実施形態２）
次に、本発明の第２実施形態を図５及び図６により説明する。図５は本発明の第２実施形態における軸受パッドの軸受面の展開図である。図６は本発明の第２実施形態における油膜圧分布図である。
図５に示すように、本実施形態では、軸受パッド１４に２個の給油口４０ａ及び４０ｂが設けられている。給油口４０ａ及び４０ｂには、夫々油溝４２ａ及び４２ｂが連通している。給油口４０ａは、軸受パッド１４に形成された給油路４４ａ及び給油路４６ａを介して、高圧潤滑油を給油口４０ａ及び４０ｂに供給するポンプ５０に接続されている。給油口４０ｂは、軸受パッド１４に形成された給油路４４ｂ及び給油路４６ｂを介してポンプ５０に接続されている。給油路４６ａ及び４６ｂには、夫々バルブ（流量調整弁４８ａ及び４８ｂ）が設けられている。油溝４２ａ及び４２ｂは、菱形形状を有し、軸方向（矢印ａ方向）に離れた位置で互いに独立して形成されている。
なお、油溝４２ａ及び４２ｂの菱形形状の周方向の回転上流側の頂点部４２ｃは、図４中の直線Ｇ２を跨る位置にすることが好ましい。 (Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a development view of the bearing surface of the bearing pad according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is an oil film pressure distribution diagram in the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, in this embodiment, the bearing pad 14 is provided with two oil supply ports 40a and 40b. Oil grooves 42a and 42b communicate with the oil supply ports 40a and 40b, respectively. The oil supply port 40a is connected to a pump 50 that supplies high-pressure lubricating oil to the oil supply ports 40a and 40b via an oil supply passage 44a and an oil supply passage 46a formed in the bearing pad 14. The oil supply port 40b is connected to the pump 50 via an oil supply passage 44b and an oil supply passage 46b formed in the bearing pad 14. The oil supply passages 46a and 46b are provided with valves (flow rate adjusting valves 48a and 48b), respectively. The oil grooves 42a and 42b have a rhombus shape, and are formed independently of each other at positions separated in the axial direction (direction of arrow a).
Incidentally, the vertex portion 42c of the circumferential direction of the rotation upstream side rhombic shape of the oil groove 42a and 42b, it is preferable to position across the straight G 2 in FIG.

図５及び図６にピボットは図示されていないが、ピボット及び油溝４２ａ、４２ｂの回転方向の位置関係は、上述の第１実施形態と同一である。すなわち、ピボットの配置位置Ｇ２は、軸受パッド１４の中央位置Ｃから回転軸１５の軸方向ｘに対してオフセットされている。そして、２つの油溝４２ａ、４２ｂの加重平均位置ＸＡが、ピボットの配置位置Ｃに対してオフセット方向へずれるように、２つの油溝４２ａ、４２ｂはそれぞれ構成されている。なお、図５では一例として、オフセット方向を回転軸１５の回転方向下流側（図５の右側）としている。
給油機構は、ポンプ５０から給油路４６ａ、４６ｂ及び給油路４４ａ、４４ｂを経由して給油口４０ａ、４０ｂに潤滑油を供給する構成となっている。このとき、バルブ４８ａ、４８ｂで給油路４６ａ、４６ｂを流れる潤滑油ｏの圧力を別々に調整できる。本実施形態によれば、第１実施形態で得られる作用効果に加えて、回転軸１５の軸方向で偏当りが生じたとき、偏当りが生じた領域の油溝へ供給する潤滑油量を多くし、油膜圧を高くすることで、偏当りをなくすことができる。 Although the pivot is not shown in FIGS. 5 and 6, the positional relationship between the pivot and the oil grooves 42a and 42b in the rotational direction is the same as that in the first embodiment. That is, the pivot arrangement position G 2 is offset from the center position C of the bearing pad 14 with respect to the axial direction x of the rotary shaft 15. Then, the two oil grooves 42a, weighted average position X A of 42b is to be shifted to the offset direction relative to the pivot arrangement positions C, two oil grooves 42a, 42b are each configured. In FIG. 5, as an example, the offset direction is the downstream side in the rotation direction of the rotation shaft 15 (the right side in FIG. 5).
The oil supply mechanism is configured to supply lubricating oil from the pump 50 to the oil supply ports 40a and 40b via the oil supply passages 46a and 46b and the oil supply passages 44a and 44b. At this time, the pressure of the lubricating oil o flowing through the oil supply passages 46a and 46b can be adjusted separately by the valves 48a and 48b. According to the present embodiment, in addition to the operational effects obtained in the first embodiment, when an offset occurs in the axial direction of the rotary shaft 15, the amount of lubricating oil supplied to the oil groove in the area where the offset has occurred is reduced. Increasing the oil film pressure can eliminate uneven contact.

（実施形態３）
次に、本発明の第３実施形態を図７及び図８に基づいて説明する。図７は本発明の第３実施形態に係る軸受パッドの軸受面の展開図である。図８（Ａ）は第１実施形態に係る油溝の油膜圧分布を示す線図であり、（Ｂ）は、第３実施形態に係る油溝の油膜圧分布を示す線図である。
回転軸１５の高速回転時、軸受パッド１４の軸受面１４ａに開口した給油口への潤滑油の供給は停止されている。この時、潤滑油は回転軸１５と共に連れ回りしながら油膜圧を形成し、図７に示すような油膜圧分布が形成される。図７中、ラインｐ１〜ｐ５は軸回転によるくさび状油膜の等圧線であり、ｐ１の内側領域が最大油膜圧を呈し、外側へ行くに従って油膜圧は順々に低下していく。図示のように、最大油膜圧領域Ｒ１を中心とし、等圧域が同心状に広がる楕円形を呈する。ここで、等圧線は、回転軸１５の回転時に軸受面１４ａと回転軸１５の外周面との間に形成される油膜の圧力が同一である位置を通る線である。 (Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a developed view of the bearing surface of the bearing pad according to the third embodiment of the present invention. FIG. 8A is a diagram showing the oil film pressure distribution of the oil groove according to the first embodiment, and FIG. 8B is a diagram showing the oil film pressure distribution of the oil groove according to the third embodiment.
When the rotary shaft 15 rotates at a high speed, the supply of the lubricating oil to the oil supply opening opened in the bearing surface 14a of the bearing pad 14 is stopped. At this time, the lubricating oil rotates with the rotary shaft 15 to form an oil film pressure, and an oil film pressure distribution as shown in FIG. 7 is formed. In FIG. 7, lines p <b> 1 to p <b> 5 are wedge-shaped oil film isobaric lines due to shaft rotation, and the inner region of p <b> 1 exhibits the maximum oil film pressure, and the oil film pressure gradually decreases toward the outside. As shown, with a focus on maximum oil film pressure region R 1, exhibits an oval that equal pressure range spreads concentrically. Here, the isobaric line is a line passing through a position where the pressure of the oil film formed between the bearing surface 14 a and the outer peripheral surface of the rotating shaft 15 is the same when the rotating shaft 15 rotates.

本実施形態では、給油口５２ａ及び５２ｂの各々が等圧線ｐ４上に設けられている。また、給油口５２ａに連通した油溝５４ａが等圧線ｐ４に沿って設けられ、同様に給油口５２ｂに連通した油溝５４ｂが等圧線ｐ４に沿って設けられている。油溝５４ａと油溝５４ｂとは互いに独立している。ピボット（図示省略）の回転方向ｘに対する配置位置は第１実施形態及び第２実施形態と同一である。   In the present embodiment, each of the fuel filler ports 52a and 52b is provided on the isobaric line p4. Further, an oil groove 54a communicating with the oil supply port 52a is provided along the isobaric line p4, and similarly, an oil groove 54b communicating with the oil supply port 52b is provided along the isobaric line p4. The oil groove 54a and the oil groove 54b are independent of each other. The position of the pivot (not shown) in the rotational direction x is the same as in the first and second embodiments.

また、回転軸１５の回転方向に対する油溝５４ａ及び５４ｂの加重平均位置ＸＡは、ピボットよりさらに回転方向下流側である。
各油溝５４ａ，５４ｂは、それぞれ、連通した１つの空間によって形成されるので、各油溝５４ａ，５４ｂ内はいずれの位置も同一の圧力となる。したがって、異なる等圧線にまたがるように油溝５４ａ，５４ｂを形成した場合、回転軸１５の回転時に各油溝５４ａ，５４ｂ内の圧力が均一化して動圧軸受としての機能が損なわれる可能性がある。そこで、上記実施形態のように、各油溝５４ａ，５４ｂをそれぞれ等圧線に沿って設けることによって、各等圧線位置における油溝５４ａ，５４ｂ内の圧力を維持し、動圧軸受としての機能を良好に保てる。 Further, the weighted average position X A of the oil groove 54a and 54b with respect to the rotation direction of the rotary shaft 15 is a further downstream side in the rotational direction from the pivot.
Since each oil groove 54a, 54b is formed by one communicating space, the pressure in each position is the same in each oil groove 54a, 54b. Therefore, when the oil grooves 54a and 54b are formed so as to straddle different isobaric lines, the pressure in each of the oil grooves 54a and 54b may become uniform when the rotary shaft 15 rotates, and the function as a hydrodynamic bearing may be impaired. . Therefore, as in the above-described embodiment, by providing the oil grooves 54a and 54b along the equal pressure lines, the pressure in the oil grooves 54a and 54b at the positions of the constant pressure lines is maintained, and the function as the hydrodynamic bearing is improved. I can keep it.

また、回転軸１５の回転方向に対する油溝５４ａ及び５４ｂの位置が、ピボットより回転方向上流側領域のＪＯＰによる油膜圧分布Ｐのピボット周りのモーメントの総計と、ピボットより回転方向下流側領域のＪＯＰによる油膜圧分布Ｐのピボット周りのモーメントの総計とがバランスしたとき、隙間ｓ１と隙間ｓ２とが同等となる領域であってもよい。油溝５４ａ又は５４ｂは、夫々全領域内の油膜圧が等圧に保持されているので、油溝５４ａ又は５４ｂで油膜圧の低下は起こらない。この現象を図７で説明する。図７（Ａ）は第１実施形態の油溝３６の場合を示し、図７（Ｂ）は本実施形態の油溝５４ａの場合を示す。油溝３６は、油膜圧が異なる等圧線に跨って配置されるおそれがある。そのため、図７（Ａ）に示すように、油溝３６の領域全体が低圧側の油膜圧となるおそれがあり、軸回転によるくさび状の油膜圧分布ｐａに低圧域Ｐｒが発生するおそれがある。これに対し、本実施形態の油溝５４ａ又は５４ｂは、全領域で油膜圧が等圧であるので、図７（Ｂ）に示すように、軸回転によるくさび状の油膜圧分布ｐｂに低圧域が発生することはない。   Further, the positions of the oil grooves 54a and 54b with respect to the rotation direction of the rotary shaft 15 are the sum of the moments around the pivot of the oil film pressure distribution P by the JOP in the rotation direction upstream region from the pivot and the JOP in the rotation direction downstream region from the pivot. When the sum of moments around the pivot of the oil film pressure distribution P is balanced, the gap s1 and the gap s2 may be equal to each other. In the oil groove 54a or 54b, the oil film pressure in the entire region is kept equal, so that the oil film pressure does not decrease in the oil groove 54a or 54b. This phenomenon will be described with reference to FIG. FIG. 7A shows the case of the oil groove 36 of the first embodiment, and FIG. 7B shows the case of the oil groove 54a of the present embodiment. There is a possibility that the oil groove 36 is disposed across isobars having different oil film pressures. For this reason, as shown in FIG. 7A, the entire region of the oil groove 36 may become a low-pressure side oil film pressure, and a low-pressure region Pr may be generated in the wedge-shaped oil film pressure distribution pa due to shaft rotation. . On the other hand, the oil groove 54a or 54b of the present embodiment has a uniform oil film pressure in the entire region, and therefore, as shown in FIG. 7B, the wedge-shaped oil film pressure distribution pb due to the shaft rotation has a low pressure region. Will not occur.

また、油溝５４ａ及び５４ｂは、ピボット３８に対し軸方向で対称に配置されているので、回転軸１５の軸方向で同一の油膜圧を形成するのが容易である。そのため、回転軸１５の偏当りを抑制できる。
なお、油溝５４ａ又は５４ｂの周方向の回転上流側の油溝端部５４ｃは、図６中の直線Ｇ２を跨る位置に配置することが好ましい。 Further, since the oil grooves 54 a and 54 b are arranged symmetrically in the axial direction with respect to the pivot 38, it is easy to form the same oil film pressure in the axial direction of the rotating shaft 15. Therefore, it is possible to suppress the uneven contact of the rotating shaft 15.
Incidentally, the circumferential direction of the rotation upstream side of the oil groove end portion 54c of the oil groove 54a or 54b is preferably arranged in a position across the straight G 2 in FIG.

次に、前記第３実施形態の変形例を図９及び図１０により説明する。図９は第３実施形態の変形例における軸受パッドの軸受面の展開図である。図１０は第３実施形態の変形例における給油機構及びその周辺構造を示す図である。
本変形例では、軸受パッド１４の軸受面１４ａに４個の給油口５６ａ、５６ｂ、５６ｃ及び５６ｄを形成すると共に、夫々の給油口に独立して油溝５８ａ、５８ｂ、５８ｃ及び５８ｄを形成したものである。給油口５６ａ〜５６ｄ及び油溝５８ａ〜５８ｄは、等圧線ｐ４に沿って配置される。さらに、給油口５６ａ〜５６ｄ及び油溝５８ａ〜５８ｄは、ピボット３８に対して軸方向に対称に配置されてもよい。給油口５６ａ〜５６ｄに接続された給油機構は、第３実施形態と同様に、潤滑油の供給量を独立して制御できるようになっていてもよいが、以下のように構成されてもよい。 Next, a modification of the third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a development view of the bearing surface of the bearing pad in a modification of the third embodiment. FIG. 10 is a view showing an oil supply mechanism and its peripheral structure in a modified example of the third embodiment.
In this modification, four oil supply ports 56a, 56b, 56c, and 56d are formed in the bearing surface 14a of the bearing pad 14, and oil grooves 58a, 58b, 58c, and 58d are independently formed in each oil supply port. Is. The oil supply ports 56a to 56d and the oil grooves 58a to 58d are arranged along the isobaric line p4. Furthermore, the oil supply ports 56 a to 56 d and the oil grooves 58 a to 58 d may be arranged symmetrically in the axial direction with respect to the pivot 38. The oil supply mechanism connected to the oil supply ports 56a to 56d may be configured to independently control the supply amount of the lubricating oil, as in the third embodiment, but may be configured as follows. .

図１０に示す給油機構は、給油口５６ａを介して第１油溝５８ａに潤滑油を供給するための第１給油路４６ｃと、給油口５６ｃを介して第１油溝５８ｃに潤滑油を供給するための第１給油路４６ｄとを有する。ここで、第１油溝５８ａ及び第１油溝５８ｃは、同一圧力の等圧線に沿って設けられている。さらに、第１油溝５８ａ及び第１油溝５８ｃは、第１給油路４６ｃ，４６ｄを介して互いに連通するように構成されている。例えば、第１給油路４６ｃ，４６ｄが基部側で合流しており、合流した第１給油路４６ｃ（４６ｄ）とポンプ５０との間に第１バルブ４８ｃが設けられる。第１バルブ４８ｃは、第１油路４６ｃ，４６ｄへの潤滑油の供給量を調節する構成となっている。
そして、回転軸１５の回転開始時又は低速回転時には、第１バルブ４８ｃを開いた状態とし、ポンプ５０を作動させて第１給油路４６ｃ，４６ｄを介して第１油溝５８ａ及び第１油溝５８ｃに潤滑油を供給する。一方、回転軸１５の定格回転時には、第１バルブ４８ｃを閉じた状態とし、ポンプ５０を停止して第１給油路４６ｃ，４６ｄを介した第１油溝５８ａ及び第１油溝５８ｃへの潤滑油の供給を遮断する。
なお、図１０では第１油溝５８ａ，５８ｃを例示したが、第１油溝５８ｂ，５８ｄに対しても上記と同様の給油機構の構成を採用できる。 The oil supply mechanism shown in FIG. 10 supplies the lubricating oil to the first oil groove 58c through the oil supply port 56a and the first oil passage 46c for supplying the oil to the first oil groove 58a through the oil supply port 56a. And a first oil supply passage 46d. Here, the 1st oil groove 58a and the 1st oil groove 58c are provided along the isobar of the same pressure. Further, the first oil groove 58a and the first oil groove 58c are configured to communicate with each other via the first oil supply passages 46c and 46d. For example, the first oil supply passages 46 c and 46 d merge on the base side, and the first valve 48 c is provided between the joined first oil supply passage 46 c (46 d) and the pump 50. The first valve 48c is configured to adjust the amount of lubricating oil supplied to the first oil passages 46c, 46d.
When the rotation of the rotary shaft 15 is started or at a low speed, the first valve 48c is opened, the pump 50 is operated, and the first oil groove 58a and the first oil groove are connected via the first oil supply passages 46c and 46d. Lubricating oil is supplied to 58c. On the other hand, during the rated rotation of the rotary shaft 15, the first valve 48c is closed, the pump 50 is stopped, and the first oil groove 58a and the first oil groove 58c are lubricated via the first oil supply passages 46c and 46d. Shut off oil supply.
Although the first oil grooves 58a and 58c are illustrated in FIG. 10, the same structure of the oil supply mechanism as described above can be adopted for the first oil grooves 58b and 58d.

上記第３実施形態の変形例によれば、同一の等圧線に沿って設けられる複数個の油溝５８ａ，５８ｃについては給油路４６ｃ，４６ｄが互いに連通する構成を採用すれば、給油路４６ｃ，４６ｄやバルブ４８ｃ等の給油機構の構成を簡素化することもできる。
また、本変形例によれば、第３実施形態と同様に、各油溝での油圧低下は起こらない。また、各油溝は、ピボット３８に対して軸方向に対称の位置に配置されているので、回転軸１５の軸方向で同一の油膜圧を形成するのが容易である。そのため、回転軸１５の偏当りを抑制できる。 According to the modification of the third embodiment, the oil supply passages 46c, 46d can be formed by adopting a configuration in which the oil supply passages 46c, 46d communicate with each other for the plurality of oil grooves 58a, 58c provided along the same isobaric line. In addition, the configuration of the oil supply mechanism such as the valve 48c can be simplified.
Further, according to this modification, as in the third embodiment, the oil pressure does not decrease in each oil groove. In addition, since each oil groove is disposed at a position symmetrical in the axial direction with respect to the pivot 38, it is easy to form the same oil film pressure in the axial direction of the rotary shaft 15. Therefore, it is possible to suppress the uneven contact of the rotating shaft 15.

なお、前記実施形態は、いずれもピボット３８が軸受パッド１４を点支持するものであるが、軸受けパッド３８を回転軸１５の軸方向に延びる線で支持するピボット３８を用いた場合でも、本発明を適用できる。   In any of the above embodiments, the pivot 38 supports the bearing pad 14 in a point manner. However, even when the pivot 38 that supports the bearing pad 38 with a line extending in the axial direction of the rotary shaft 15 is used, the present invention is not limited thereto. Can be applied.

続いて、上述した第３実施形態の他の変形例を図１１及び図１２により説明する。図１１は第３実施形態の他の変形例に係る軸受パッドの軸受面の展開図である。図１２は第３実施形態の他の変形例に係る給油機構を示す軸受装置の断面図である。
図１１及び図１２に示す給油機構は、第１給油口５６ｃ，５６ｄと、第１油溝５８ｃ，５８ｄと、第２給油口５７ａ，５７ｂと、第２油溝５９ａ，５９ｂと、第１給油路４６ｆと、第２給油路４６ｅと、第１バルブ４８ｅと、第２バルブ４８ｄと、ポンプ５０とを有している。
第１油溝５８ｃ，５８ｄと第２油溝５９ａ，５９ｂとは、異なる油膜圧を示す等圧線に沿って設けられている。第１油路４６ｆ及び第２油路４６ｅは、少なくとも回転軸１５の回転時に互いに異なる圧力に維持可能に別系統として設けられる。第１油路４６ｆ及び第２油路４６ｅは、ポンプ５０に接続されて、ポンプ５０によって潤滑油が供給されるようになっている。第１油路４６ｆ及び第２油路４６ｅとポンプ５０との間には、それぞれ、第１バルブ４８ｅ，第２バルブ４８ｄが設けられており、第１油路４６ｆ及び第２油路４６ｅへの潤滑油の供給量が調節可能に構成される。
そして、回転軸１５の回転開始時又は低速回転時には、第１バルブ４８ｅ及び第２バルブ４８ｄをそれぞれ開いた状態とし、ポンプ５０を作動させて第１油路４６ｆ及び第２油路４６ｅを介して第１油溝５８ｃ（５８ｄ）と第２油溝５９ａ（５９ｂ）に潤滑油を供給する。各油溝５８ｃ，５９ａへの潤滑油の供給量は、各バルブ４８ｅ，４８ｄの開度によって調節してもよい。一方、回転軸１５の定格回転時には、、第１バルブ４８ｅ及び第２バルブ４８ｄを閉じた状態とし、ポンプ５０を停止して第１油路４６ｆ及び第２油路４６ｅを介した第１油溝５８ｃ（５８ｄ）及び第２油溝５９ａ（５９ｂ）への潤滑油の供給を遮断する。このとき、第１油溝５８ｃ（５８ｄ）第２油溝５９ａ（５９ｂ）とは連通していないため、各油溝５８ｃ（５８ｄ），５９ａ（５９ｂ）の圧力は独立して保たれる。 Next, another modification of the above-described third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a development view of a bearing surface of a bearing pad according to another modification of the third embodiment. FIG. 12 is a cross-sectional view of a bearing device showing an oil supply mechanism according to another modification of the third embodiment.
The oil supply mechanism shown in FIGS. 11 and 12 includes first oil supply ports 56c and 56d, first oil grooves 58c and 58d, second oil supply ports 57a and 57b, second oil grooves 59a and 59b, and a first oil supply. A passage 46f, a second oil supply passage 46e, a first valve 48e, a second valve 48d, and a pump 50 are provided.
The first oil grooves 58c and 58d and the second oil grooves 59a and 59b are provided along isobaric lines indicating different oil film pressures. The first oil passage 46f and the second oil passage 46e are provided as separate systems so that they can be maintained at different pressures at least when the rotary shaft 15 rotates. The first oil passage 46f and the second oil passage 46e are connected to a pump 50, and lubricating oil is supplied by the pump 50. A first valve 48e and a second valve 48d are provided between the first oil passage 46f and the second oil passage 46e and the pump 50, respectively, and are connected to the first oil passage 46f and the second oil passage 46e. The supply amount of the lubricating oil is configured to be adjustable.
When the rotation shaft 15 starts rotating or rotates at a low speed, the first valve 48e and the second valve 48d are opened, and the pump 50 is operated via the first oil passage 46f and the second oil passage 46e. Lubricating oil is supplied to the first oil groove 58c (58d) and the second oil groove 59a (59b). The amount of lubricating oil supplied to each oil groove 58c, 59a may be adjusted by the opening degree of each valve 48e, 48d. On the other hand, during the rated rotation of the rotating shaft 15, the first valve 48e and the second valve 48d are closed, the pump 50 is stopped, and the first oil groove through the first oil passage 46f and the second oil passage 46e. The supply of the lubricating oil to 58c (58d) and the second oil groove 59a (59b) is shut off. At this time, since the first oil groove 58c (58d) and the second oil groove 59a (59b) are not communicated with each other, the pressure in each of the oil grooves 58c (58d) and 59a (59b) is maintained independently.

このように、第１油溝５７ａに連通する第１給油路４６ｅと、第２油溝５６ｃに連通する第２給油路４６ｆとが、少なくとも回転軸１５の回転時に互いに異なる圧力に維持可能に別系統として設けられることにより、異なる等圧線（第１等圧線と第２等圧線）に沿って設けられる第１油溝５７ａ及び第２油溝５６ｃの圧力が、回転軸１５の定格回転時において均一化されることを回避でき、動圧軸受としての機能を良好に保持できる。   In this way, the first oil passage 46e communicating with the first oil groove 57a and the second oil passage 46f communicating with the second oil groove 56c are separated so that at least different pressures can be maintained during rotation of the rotary shaft 15. By providing as a system, the pressure in the first oil groove 57a and the second oil groove 56c provided along different isobaric lines (first and second isobaric lines) is equalized during the rated rotation of the rotating shaft 15. This can be avoided, and the function as a dynamic pressure bearing can be maintained well.

以上説明したように、上述の実施形態によれば、油溝の加重平均位置が、ピボット３８の配置位置に対して、ピボット３８の中心位置を基準としたオフセット方向にずれるように構成することによって、ピボット３８がオフセットされていても、オフセット側の軸受パッド１４の端部と回転軸１５の外周面との隙間が、オフセットした方向とは反対側の軸受パッド１４の端部と回転軸１５の外周面との隙間より小さくなることを抑制できる。よって、回転軸１５の回転開始時又は低速回転時に、回転軸１５が傾くことを抑制し、回転軸１５と軸受パッド１４が接触することを防止できる。   As described above, according to the above-described embodiment, the weighted average position of the oil groove is shifted from the arrangement position of the pivot 38 in the offset direction with the center position of the pivot 38 as a reference. Even if the pivot 38 is offset, the gap between the end of the bearing pad 14 on the offset side and the outer peripheral surface of the rotating shaft 15 is such that the end of the bearing pad 14 on the side opposite to the offset direction and the rotating shaft 15 It can suppress becoming smaller than the clearance gap with an outer peripheral surface. Therefore, when the rotation of the rotating shaft 15 is started or when the rotating shaft 15 rotates at a low speed, the rotating shaft 15 can be prevented from being inclined, and the rotating shaft 15 and the bearing pad 14 can be prevented from contacting each other.

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this, In the range which does not deviate from the summary of this invention, various improvement and deformation | transformation may be performed.

例えば、上述の実施形態では、ピボット３８が、軸受パッド１４の回転軸１５の回転方向における中央位置Ｃに対し、回転軸１５の回転方向下流側にオフセットして配置された場合について例示したが、ピボット３８は回転軸１５の回転方向上流側にオフセットして配置されてもよい。その場合、油溝の加重平均位置は、ピボット３８の回転方向に対する位置に対して、回転軸１５の回転方向上流側にずれて位置する。   For example, in the above-described embodiment, the pivot 38 is illustrated as being offset from the central position C of the bearing pad 14 in the rotation direction of the rotation shaft 15 on the downstream side in the rotation direction of the rotation shaft 15. The pivot 38 may be arranged offset to the upstream side of the rotation axis 15 in the rotation direction. In this case, the weighted average position of the oil groove is shifted from the position of the pivot 38 in the rotation direction to the upstream side in the rotation direction of the rotary shaft 15.

本発明によれば、ＪＯＰ機構を採用したティルティングパッド軸受装置において、軸受パッド全域に亘り潤滑性能を高く維持できる。   According to the present invention, in the tilting pad bearing device employing the JOP mechanism, the lubricating performance can be maintained high over the entire bearing pad.

１０ ティルティングパッド軸受装置
１２，１０４ 軸受ハウジング
１２ａ，１２ｂ ハウジング片
１４，１０２ 軸受パッド
１４ａ 軸受面
１４ｂ 回転方向前端
１４ｃ 回転方向後端
１５，１００ 回転軸
１６ 給油機構
１８ ポンプ
２０ モータ
２２，４４ａ，４４ｂ，１１０ 給油路
２４ リリーフ弁
２６ タンク
２８ａ，２８ｂ 分岐路
３０ａ，３０ｂ バルブ
３２ａ，３２ｂ 給油孔
３４，４０ａ，４０ｂ，５２ａ，５２ｂ，５６ａ〜５６ｄ，１０８ 給油口
３６，３７ａ，３７ｂ，４２ａ，４２ｂ，５４ａ，５４ｂ，５８ａ〜５８ｄ 油溝
３６ａ，４２ｃ 頂点部
５４ｃ 油溝端部
３８，１０６ ピボット
４６ａ，４６ｂ 給油路
４８ａ，４８ｂ バルブ
４８ｃ，４８ｄ 第１バルブ
４８ｅ 第２バルブ
５０ ポンプ
Ｐ ＪＯＰによる油膜圧分布
Ｐｒ 低圧域
Ｒ１ 最大油膜圧領域
ｏ 潤滑油
ｐａ、ｐｂ 軸回転によるくさび状油膜の圧力分布
ｐ１〜ｐ５ 軸回転によるくさび状油膜の等圧線
ｓ１，ｓ２ 隙間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Tilting pad bearing apparatus 12,104 Bearing housing 12a, 12b Housing piece 14,102 Bearing pad 14a Bearing surface 14b Rotation direction front end 14c Rotation direction rear end 15,100 Rotation shaft 16 Oil supply mechanism 18 Pump 20 Motor 22, 44a, 44b , 110 Oil supply passage 24 Relief valve 26 Tank 28a, 28b Branch passage 30a, 30b Valve 32a, 32b Oil supply hole 34, 40a, 40b, 52a, 52b, 56a-56d, 108 Oil supply port 36, 37a, 37b, 42a, 42b, 54a, 54b, 58a-58d Oil groove 36a, 42c Apex part 54c Oil groove end 38, 106 Pivot 46a, 46b Oil supply path 48a, 48b Valve 48c, 48d First valve 48e Second valve 50 Pump P Oil distribution by pump JOP r low pressure area R 1 maximum oil film pressure zone o lubricant pa, isobars s1, s2 gaps of the wedge-shaped oil film due to the pressure distribution p1~p5 axial rotation of the wedge-shaped oil film by pb shaft rotation

Claims (10)

回転軸の周囲に配置され、前記回転軸を回転自在に支持する複数の軸受パッドと、
前記複数の軸受パッドとこれら軸受パッドを支持する軸受ハウジングとの間に介在され、各軸受パッドを揺動可能に支持する支持部材と、
前記複数の軸受パッドのうちの１個以上の軸受パッドの軸受面に形成された少なくとも１個の油溝に連通する給油口を介して前記油溝に潤滑油を供給するように構成された給油機構とを備えたティルティングパッド軸受装置であって、
前記給油口は、前記軸受面の外周縁によって囲まれた内側領域において前記軸受面に開口し、
前記少なくとも１個の油溝は、前記軸受面の前記内側領域に設けられ、
前記支持部材は、前記１個以上の軸受パッドの前記回転軸の回転方向における中央位置に対し、前記回転軸の回転方向上流側又は回転方向下流側にオフセットして配置され、
前記回転軸の周方向における各々の前記油溝の中心位置を該油溝の開口面積で重み付けした前記少なくとも１個の油溝の加重平均位置が、前記支持部材の配置位置からみて、前記中央位置を基準とした前記支持部材のオフセット方向にずれていることを特徴とするティルティングパッド軸受装置。 A plurality of bearing pads arranged around the rotation shaft and rotatably supporting the rotation shaft;
A support member that is interposed between the plurality of bearing pads and a bearing housing that supports the bearing pads, and supports the bearing pads in a swingable manner;
Oil supply configured to supply lubricating oil to the oil groove through an oil supply port communicating with at least one oil groove formed on a bearing surface of one or more of the plurality of bearing pads. A tilting pad bearing device comprising a mechanism,
The oil filler opening opens to the bearing surface in an inner region surrounded by the outer peripheral edge of the bearing surface;
The at least one oil groove is provided in the inner region of the bearing surface;
The support member is disposed offset from the central position in the rotation direction of the rotation shaft of the one or more bearing pads to the upstream side in the rotation direction or the downstream side in the rotation direction of the rotation shaft,
The weighted average position of the at least one oil groove obtained by weighting the center position of each oil groove in the circumferential direction of the rotating shaft by the opening area of the oil groove is the center position as viewed from the arrangement position of the support member. The tilting pad bearing device is characterized in that it is displaced in the offset direction of the support member with reference to. 前記少なくとも１個の油溝の各々が、前記回転軸の回転時に前記軸受面と前記回転軸の外周面との間に形成される油膜の圧力が同一である位置を通る等圧線に沿って設けられたことを特徴とする請求項１に記載のティルティングパッド軸受装置。   Each of the at least one oil groove is provided along an isobaric line passing through a position where the pressure of the oil film formed between the bearing surface and the outer peripheral surface of the rotating shaft is the same when the rotating shaft rotates. The tilting pad bearing device according to claim 1, wherein the tilting pad bearing device is provided. 回転軸の周囲に配置され、前記回転軸を回転自在に支持する複数の軸受パッドと、
前記複数の軸受パッドとこれら軸受パッドを支持する軸受ハウジングとの間に介在され、各軸受パッドを揺動可能に支持する支持部材と、
前記複数の軸受パッドのうちの１個以上の軸受パッドの軸受面に形成された少なくとも１個の油溝に潤滑油を供給するように構成された給油機構とを備えたティルティングパッド軸受装置であって、
前記支持部材は、前記１個以上の軸受パッドの前記回転軸の回転方向における中央位置に対し、前記回転軸の回転方向上流側又は回転方向下流側にオフセットして配置され、
前記回転軸の周方向における各々の前記油溝の中心位置を該油溝の開口面積で重み付けした前記少なくとも１個の油溝の加重平均位置が、前記支持部材の配置位置に対して、前記中央位置を基準とした前記支持部材のオフセット方向にずれており、
前記少なくとも１個の油溝の各々が、前記回転軸の回転時に前記軸受面と前記回転軸の外周面との間に形成される油膜の圧力が同一である位置を通る等圧線に沿って設けられ、
前記少なくとも１個の油溝は、前記油膜の前記圧力が第１圧力である位置を通る第１等圧線に沿って設けられる第１油溝と、前記油膜の前記圧力が前記第１圧力とは異なる第２圧力である位置を通る第２等圧線に沿って設けられる第２油溝とを含み、
前記給油機構は、前記第１油溝に連通する第１給油路と、前記第２油溝に連通する第２給油路とを含み、
前記第１給油路と前記第２給油路とは、少なくとも前記回転軸の回転時に互いに異なる圧力に維持可能に別系統として設けられたことを特徴とするティルティングパッド軸受装置。 A plurality of bearing pads arranged around the rotation shaft and rotatably supporting the rotation shaft;
A support member that is interposed between the plurality of bearing pads and a bearing housing that supports the bearing pads, and supports the bearing pads in a swingable manner;
A tilting pad bearing device comprising an oil supply mechanism configured to supply lubricating oil to at least one oil groove formed on a bearing surface of one or more bearing pads of the plurality of bearing pads. There,
The support member is disposed offset from the central position in the rotation direction of the rotation shaft of the one or more bearing pads to the upstream side in the rotation direction or the downstream side in the rotation direction of the rotation shaft,
The weighted average position of the at least one oil groove obtained by weighting the center position of each oil groove in the circumferential direction of the rotating shaft by the opening area of the oil groove is the center with respect to the arrangement position of the support member. Shifted in the offset direction of the support member relative to the position,
Each of the at least one oil groove is provided along an isobaric line passing through a position where the pressure of the oil film formed between the bearing surface and the outer peripheral surface of the rotating shaft is the same when the rotating shaft rotates. ,
The at least one oil groove is different from a first oil groove provided along a first isobaric line passing through a position where the pressure of the oil film is a first pressure, and the pressure of the oil film is different from the first pressure. A second oil groove provided along a second isobaric line passing through a position that is the second pressure,
The oil supply mechanism includes a first oil supply passage communicating with the first oil groove, and a second oil supply passage communicating with the second oil groove,
The tilting pad bearing device according to claim 1, wherein the first oil supply path and the second oil supply path are provided as separate systems so that at least different pressures can be maintained during rotation of the rotary shaft. 前記第１等圧線に沿って設けられる複数個の前記第１油溝は、前記第１給油路を介して互いに連通するように構成されることを特徴とする請求項３に記載のティルティングパッド軸受装置。   4. The tilting pad bearing according to claim 3, wherein the plurality of first oil grooves provided along the first isobars are configured to communicate with each other through the first oil supply passage. 5. apparatus. 前記第１給油路に設けられ、前記第１油溝への前記潤滑油の供給量を調整するための第１バルブと、
前記第２給油路に設けられ、前記第２油溝への前記潤滑油の供給量を調整するための第２バルブとをさらに備えることを特徴とする請求項３又は４に記載のティルティングパッド軸受装置。 A first valve provided in the first oil supply passage for adjusting the supply amount of the lubricating oil to the first oil groove;
5. The tilting pad according to claim 3, further comprising a second valve provided in the second oil supply passage and configured to adjust a supply amount of the lubricating oil to the second oil groove. Bearing device. 前記支持部材は、前記回転軸の周方向における前記軸受パッドの中央位置よりも前記回転軸の回転方向下流側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のティルティングパッド軸受装置。   The said support member is arrange | positioned in the rotation direction downstream of the said rotating shaft rather than the center position of the said bearing pad in the circumferential direction of the said rotating shaft. Tilting pad bearing device. 回転軸の周囲に配置され、前記回転軸を回転自在に支持する複数の軸受パッドと、
前記複数の軸受パッドとこれら軸受パッドを支持する軸受ハウジングとの間に介在され、各軸受パッドを揺動可能に支持する支持部材と、
前記複数の軸受パッドのうちの１個以上の軸受パッドの軸受面に形成された少なくとも１個の油溝に連通する給油口を介して前記油溝に潤滑油を供給するように構成された給油機構とを備えたティルティングパッド軸受装置であって、
前記支持部材は、前記１個以上の軸受パッドの前記回転軸の回転方向における中央位置に対し、前記回転軸の回転方向上流側又は回転方向下流側にオフセットして配置され、
前記回転軸の周方向における各々の前記油溝の中心位置を該油溝の開口面積で重み付けした前記少なくとも１個の油溝の加重平均位置が、前記支持部材の配置位置に対して、前記中央位置を基準とした前記支持部材のオフセット方向にずれており、
前記給油口が前記回転軸の軸方向に複数個形成され、各給油口に連通する前記油溝が夫々独立して形成されていることを特徴とするティルティングパッド軸受装置。 A plurality of bearing pads arranged around the rotation shaft and rotatably supporting the rotation shaft;
A support member that is interposed between the plurality of bearing pads and a bearing housing that supports the bearing pads, and supports the bearing pads in a swingable manner;
Oil supply configured to supply lubricating oil to the oil groove through an oil supply port communicating with at least one oil groove formed on a bearing surface of one or more of the plurality of bearing pads. A tilting pad bearing device comprising a mechanism,
The support member is disposed offset from the central position in the rotation direction of the rotation shaft of the one or more bearing pads to the upstream side in the rotation direction or the downstream side in the rotation direction of the rotation shaft,
The weighted average position of the at least one oil groove obtained by weighting the center position of each oil groove in the circumferential direction of the rotating shaft by the opening area of the oil groove is the center with respect to the arrangement position of the support member. Shifted in the offset direction of the support member relative to the position,
The fuel supply port is formed in plural in the axial direction of the rotary shaft, the filler opening of the oil groove is each independently characteristics and to ruthenate I that are formed by Consulting pad bearing device communicating with. 前記少なくとも１個の油溝は、前記回転軸の回転時、前記軸受面に形成されるくさび状油膜による油膜圧が同等となる領域内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のティルティングパッド軸受装置。   The at least one oil groove is disposed in a region where oil film pressures due to a wedge-shaped oil film formed on the bearing surface are equal when the rotary shaft rotates. The tilting pad bearing device according to any one of the above. 前記回転軸の回転時、前記軸受面に形成されるくさび状油膜による油膜圧が同等となる等圧領域が、最大油膜圧領域を中心とし油膜圧が徐々に低圧となる領域が該最大油膜圧領域の外側に同心状に広がるように形成され、
前記油溝が一つの等圧線に沿って配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のティルティングパッド軸受装置。 When the rotating shaft rotates, the equal pressure region where the oil film pressure by the wedge-shaped oil film formed on the bearing surface is equal is the region where the oil film pressure gradually decreases around the maximum oil film pressure region. Formed to extend concentrically outside the region,
The tilting pad bearing device according to any one of claims 1 to 8, wherein the oil groove is disposed along one isobaric line. 回転軸の周囲に配置され、前記回転軸を回転自在に支持する複数の軸受パッドと、
前記複数の軸受パッドとこれら軸受パッドを支持する軸受ハウジングとの間に介在され、各軸受パッドを揺動可能に支持する支持部材と、
前記複数の軸受パッドのうちの１個以上の軸受パッドの軸受面に形成された少なくとも１個の油溝に連通する給油口を介して前記油溝に潤滑油を供給するように構成された給油機構とを備えたティルティングパッド軸受装置であって、
前記支持部材は、前記１個以上の軸受パッドの前記回転軸の回転方向における中央位置に対し、前記回転軸の回転方向上流側又は回転方向下流側にオフセットして配置され、
前記回転軸の周方向における各々の前記油溝の中心位置を該油溝の開口面積で重み付けした前記少なくとも１個の油溝の加重平均位置が、前記支持部材の配置位置に対して、前記中央位置を基準とした前記支持部材のオフセット方向にずれており、
前記回転軸の回転時に前記回転軸の外周面と前記軸受面との間に発生する油膜圧により、前記回転軸と前記軸受パッドの回転方向上流端との隙間が、前記回転軸と前記軸受パッドの回転方向下流端との隙間と同等となる領域に、前記油溝が分布していることを特徴とするティルティングパッド軸受装置。
 A plurality of bearing pads arranged around the rotation shaft and rotatably supporting the rotation shaft;
A support member that is interposed between the plurality of bearing pads and a bearing housing that supports the bearing pads, and supports the bearing pads in a swingable manner;
Oil supply configured to supply lubricating oil to the oil groove through an oil supply port communicating with at least one oil groove formed on a bearing surface of one or more of the plurality of bearing pads. A tilting pad bearing device comprising a mechanism,
The support member is disposed offset from the central position in the rotation direction of the rotation shaft of the one or more bearing pads to the upstream side in the rotation direction or the downstream side in the rotation direction of the rotation shaft,
The weighted average position of the at least one oil groove obtained by weighting the center position of each oil groove in the circumferential direction of the rotating shaft by the opening area of the oil groove is the center with respect to the arrangement position of the support member. Shifted in the offset direction of the support member relative to the position,
Due to the oil film pressure generated between the outer peripheral surface of the rotating shaft and the bearing surface when the rotating shaft rotates, a gap between the rotating shaft and the upstream end of the bearing pad in the rotation direction causes a gap between the rotating shaft and the bearing pad. of the gap and the same region of the rotational direction downstream end, the oil groove features and be ruthenate I Consulting pad bearing apparatus that are distributed.
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