JP6892406B2 - 立形長尺ポンプの特殊ゴム支持軸受の設計製造方法及び立形長尺ポンプの特殊ゴム防振装置の設計製造方法 - Google Patents
立形長尺ポンプの特殊ゴム支持軸受の設計製造方法及び立形長尺ポンプの特殊ゴム防振装置の設計製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6892406B2 JP6892406B2 JP2018054044A JP2018054044A JP6892406B2 JP 6892406 B2 JP6892406 B2 JP 6892406B2 JP 2018054044 A JP2018054044 A JP 2018054044A JP 2018054044 A JP2018054044 A JP 2018054044A JP 6892406 B2 JP6892406 B2 JP 6892406B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bearing
- damper
- limit
- friction coefficient
- vertical long
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
、ダンピング定数:Cω=tanδ*K,正接損失:tanδ=Cω/Kとし、摩擦係数μから導いた不安定化係数
としたとき、
を用いたロータダイナミックス解析により限界Kxyを求め、限界摩擦係数μc=限界Kxy/(K 2 +(Cω) 2 ) 1/2 を用いて限界摩擦係数μcを換算し、この限界摩擦係数μcが軸受のとり得る最大摩擦係数μrealよりも大きくなるように正接損失tanδ(=Cω/K)を求め、これを実現する特性のゴムをダンパー部材に採用することによってドライフリクションホワールを発生しにくくするようにしたことを特徴とする。
、ダンピング定数:Cω=tanδ*K,正接損失:tanδ=Cω/Kとし、摩擦係数μから導いた不安定化係数
としたとき、
を用いたロータダイナミックス解析により限界Kxyを求め、限界摩擦係数μc=限界Kxy/(K 2 +(Cω) 2 ) 1/2 を用いて限界摩擦係数μcを換算し、この限界摩擦係数μcが軸受のとり得る最大摩擦係数μrealよりも大きくなるように正接損失tanδ(=Cω/K)を求め、これを実現する特性のゴムをダンパー部材に採用することによってドライフリクションホワールを発生し難くして一次危険速度での共振倍率が小さい振幅の振動となるような倍率となすようにしたことを特徴とする。
、ダンピング定数:Cω=tanδ*K,正接損失:tanδ=Cω/Kとし、摩擦係数μから導いた不安定化係数
としたとき、
を用いたロータダイナミックス解析により限界Kxyを求め、限界摩擦係数μc=限界Kxy/(K 2 +(Cω) 2 ) 1/2 を用いて限界摩擦係数μcを換算し、この限界摩擦係数μcが軸受のとり得る最大摩擦係数μrealよりも大きくなるように正接損失tanδ(=Cω/K)を求め、これを実現する特性のゴムをダンパー部材に採用することによってドライフリクションホワールを発生し難くして一次危険速度での共振倍率が小さい振幅の振動となるような倍率となすようにしたことを特徴とする立形長尺ポンプの特殊ゴム防振装置を提供することができる。
但し、X、Y:直交軸座標,K:無次元ばね,C:無次元減衰,M:無次元慣性,F:加振力,Z:伝達関数,ω:角速度(rad/s),f:回転周波数(Hz /s),tanδ:正接損失又は減衰能,μ:等価摩擦係数,ζ:減衰比,Q:共振倍率Qファクター=1/(2ζ),とする。
安定解析にはゴムの特性が必要になる。
静的ばね:Kxx, Kyy、ゴムダンピング:Cxxω=tanδ*Kxx,Cyyω=tanδ*Kyy、正接損失:tanδ=Cxxω/Kxx、とする。
固有値計算にはCが必要であるが、ゴムのCはωで変化するので、C=Cω/2πfからCを求めて入力することとする。
摩擦による不安定化力は(FU )=μF(μ:摩擦係数、F:ラジアル荷重)である。軸が軸受に当たっている状態を考えると、F=KX又はF=(K2+(Cω)2)1/2 *X と表せ、不安定化力は FU =μF=μ*(K2+(Cω)2)1/2 *X 又は減衰が小さいと、FU =μKX となるので、Kxy=FU /X=μ*(K2+(Cω)2)1/2 又は μK となる。(K2+(Cω)2)1/2 はゴムで決まるので、これを一定にすれば、Kxyを変えることはμを変えることに相当する。この考え方は今までにない取扱いである。
本発明に係る高減衰の軸受の有効性を説明するため、図5(a)に示されるモデルポンプを単純化した軸系(図5(b))でゴムの正接損失(=Cω/Kxx)を0.1(通常ゴム)とした場合と、0.6(高減衰特殊ゴム)とした場合について安定解析にて減衰比(ζ)が負になる限界Kxyを求め、限界摩擦係数を導出して比較した。
摩擦の効果をKxy、Kyxの値として変化させ、安定性を評価するため、Kxy=−Kyxの値を次のように変化させ、安定性(減衰比)の変化を求めた。Kxy=−5×103,Kxy=−1×104,Kxy=−3×104,Kxy=−5×104,Kxy=−1×105,Kxy=−3×105,Kxy=−5×105,Kxy=−1×106(N/m)の各々のケースで求めた振動数と減衰比を横軸−Kxyの値でプロットしたのが図6である。この図6より、各正接損失tanδ(=Cω/Kxx)・モード毎にドライフリクションホワールが発生する限界の−Kxyと限界μは次のようになる。
Cω/Kxx=0.1
一次モード 限界−Kxy=1.7×104N/m,限界μ=0.065
二次モード 限界−Kxy=2.5×104N/m,限界μ=0.095
Cω/Kxx=0.6
一次モード 限界−Kxy=1.3×105N/m,限界μ=0.45
二次モード 限界−Kxy=1.5×105N/m,限界μ=0.52
図6の一次モードについて各正接損失tanδ(=Cω/Kxx)におけるKxy=0、μ=0の時の減衰比(ζ)から共振倍率Qファクターを求めることができる。
Cω/Kxx=0.1:
一次モード減衰比(ζ)=0.024 共振倍率Qファクター=20.8
Cω/Kxx=0.6:
一次危険速度350min-1を通過する時の各Cω/Kxxにおける振動応答を図7に示す。高い減衰特性を有するゴムを使うことでQファクターを約1/6にすることができ、一次危険速度を容易に乗り越えられる特性が得られることが分かる。
ゴム内筒に通風用の縦溝を軸受と接する面に設ける。その構造例を図8(a)〜(c)に示す。図において、10は回転軸、11は軸受内筒、12は内面に複数の縦溝12Aが凹設されたダンパー内筒、13はダンパー外筒、14はゴム(ダンパー部材)、15は軸受箱、16は軸受スリーブ、17は羽根車である。気中運転時、羽根車17のファン送風圧力を利用してダンパー内筒縦溝12Aを通風冷却し、計装配管等の大気圧側に繋がる配管を利用して排風することでゴム14を冷却することができる。
図9はヒートパイプ方式によるゴムの冷却装置の構造例を示し、図において図8と同一符号は同一又は相当部分を示す。図において、20はヒートパイプ、21は作動液、22は蒸気流、23は毛細間隙材、24は蒸発部、25は凝縮部である。
羽根車による空気の流れを利用してフィンを効率的に冷却できるようにフィン挿し型ヒートパイプ・ヒートシンクをポンプ内部、またはポンプ外部に設置する。
また、図10に示されるように、軸受内筒11と接触するダンパー内筒12下端部に純銅製圧着端子付フレキシブル導体30の片側を必要数ねじ止めし、もう一方の圧着端子をダンパー外筒13取付フランジ裏側に明けた溝穴を通して水中の軸受箱15に明けたネジ穴に取付ける。これにより、軸受の発熱により温度上昇するダンパー内筒12及びゴム14の熱を純銅製フレキシブル導体30を介して軸受箱15から案内羽根17へ熱伝導し、冷却することができる。
複数の丸形防振ゴム(ダンパーゴム)14を外部軸受40の本体下方に円形状に配置し、ポンプスラスト荷重と外部軸受40から上のポンプ重量はダンパーゴム14で支持し、水平方向には振動応答できるようにゴム形状は鉛直方向に剛で水平方向に柔となるように決定する。
支柱ピン43は外部軸受40の本体下部に円形状に配置し、ポンプスラスト荷重と外部軸受40から上のポンプ荷重を支持し、水平方向の振動荷重は外部軸受40のラジアル軸受位置にダンパーゴムを配置して支持させる。
以下、本発明を具体例に基づいて詳細に説明する。立形長尺ポンプで定格回転数585min-1、回転数制御範囲80%〜100%(468min-1〜585min-1)で使用する場合、危険速度が80%回転数にあり、運転範囲から危険速度を外す必要があった。本例のポンプの既設水中軸受のばね定数は106 N/mであるが、本例の装置では共振倍率Qファクターを改善して、振動ピークを低減すると共に、ばね定数を5×106 N/mに下げて危険速度を運転範囲から外す対策を行った結果、回転数制御範囲が広くなりスムーズな運転ができた。
ここで、図15は上記具体例における振動対策例を模式的に示し、図16は振動対策を行った場合と行わなかった場合の回転数に対する振動振幅の関係を示す。
2 ダンパ内筒
3 ダンパ外筒
4 ダンパ部材
5 軸受箱
Claims (2)
- 回転軸を受ける軸受内筒にはダンパー内筒が外嵌され、該ダンパー内筒とダンパー外筒との間にダンパー部材が介在され、上記ダンパー外筒の外側に立形ポンプの固定構造部分に支持される軸受箱が設けられている立形長尺ポンプの特殊ゴム支持軸受を設計し製造するにあたり、
ダンパー部材の特性を静的ばね定数:K、等価剛性又は動剛性:
、ダンピング定数:Cω=tanδ*K,正接損失:tanδ=Cω/Kとし、摩擦係数μから導いた不安定化係数
としたとき、
を用いたロータダイナミックス解析により限界Kxyを求め、限界摩擦係数μc=限界Kxy/(K 2 +(Cω) 2 ) 1/2 を用いて限界摩擦係数μcを換算し、この限界摩擦係数μcが軸受のとり得る最大摩擦係数μrealよりも大きくなるように正接損失tanδ(=Cω/K)を求め、これを実現する特性のゴムをダンパー部材に採用することによってドライフリクションホワールを発生しにくくするようにしたことを特徴とする立形長尺ポンプの特殊ゴム支持軸受の設計製造方法。 - 回転軸を受ける軸受内筒にはダンパー内筒が外嵌され、該ダンパー内筒とダンパー外筒との間にダンパー部材が介在され、上記ダンパー外筒の外側に立形ポンプの固定構造部分に支持される軸受箱が設けられている立形長尺ポンプの特殊ゴム支持軸受において、
ダンパー部材の特性を静的ばね定数:K、等価剛性又は動剛性:
、ダンピング定数:Cω=tanδ*K,正接損失:tanδ=Cω/Kとし、摩擦係数μから導いた不安定化係数
としたとき、
を用いたロータダイナミックス解析により限界Kxyを求め、限界摩擦係数μc=限界Kxy/(K2+(Cω)2)1/2を用いて限界摩擦係数μcを換算し、この限界摩擦係数μcが軸受のとり得る最大摩擦係数μrealよりも大きくなるように正接損失tanδ(=Cω/K)を求め、これを実現する特性のゴムをダンパー部材に採用することによってドライフリクションホワールを発生し難くして一次危険速度での共振倍率が小さい振幅の振動となるような倍率となすようにしたことを特徴とする立形長尺ポンプの特殊ゴム防振装置の設計製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018054044A JP6892406B2 (ja) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | 立形長尺ポンプの特殊ゴム支持軸受の設計製造方法及び立形長尺ポンプの特殊ゴム防振装置の設計製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018054044A JP6892406B2 (ja) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | 立形長尺ポンプの特殊ゴム支持軸受の設計製造方法及び立形長尺ポンプの特殊ゴム防振装置の設計製造方法 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019167829A JP2019167829A (ja) | 2019-10-03 |
JP2019167829A5 JP2019167829A5 (ja) | 2019-12-12 |
JP6892406B2 true JP6892406B2 (ja) | 2021-06-23 |
Family
ID=68108249
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018054044A Active JP6892406B2 (ja) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | 立形長尺ポンプの特殊ゴム支持軸受の設計製造方法及び立形長尺ポンプの特殊ゴム防振装置の設計製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6892406B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000266042A (ja) * | 1999-03-17 | 2000-09-26 | Kubota Corp | 立軸ポンプのすべり軸受装置 |
JP4903474B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2012-03-28 | 株式会社クボタ | ポンプ装置用のすべり軸受装置およびポンプ装置 |
JP2017166380A (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 株式会社荏原製作所 | 回転機械 |
-
2018
- 2018-03-22 JP JP2018054044A patent/JP6892406B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019167829A (ja) | 2019-10-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6409049B2 (ja) | 適応型軸受ジャーナルを有する回転機械及び作動方法 | |
EP3249177A2 (en) | Bearing damper with external support spring system and corresponding manufacturing method | |
JP6282916B2 (ja) | 冷却ファンの取付構造 | |
US9212665B2 (en) | Planetary-type auxiliary bearing for a hydrostatic primary bearing | |
He et al. | Squeeze film damper effect on vibration of an unbalanced flexible rotor using harmonic balance method | |
EP3315804A1 (en) | Arrangement with a magnetic thrust bearing having repelling permanent magnets for supporting a rotatable body | |
JP6892406B2 (ja) | 立形長尺ポンプの特殊ゴム支持軸受の設計製造方法及び立形長尺ポンプの特殊ゴム防振装置の設計製造方法 | |
JP2018145969A (ja) | ターボ圧縮機 | |
US9732790B2 (en) | Aerodynamic foil bearing | |
JP2001050267A (ja) | 減衰軸受及びそれを用いた回転機械 | |
TWI541441B (zh) | 風扇減震結構及具有減震結構之風扇 | |
He et al. | Use of the harmonic balance method for flexible aircraft engine rotors with nonlinear squeeze film dampers | |
CN108253012A (zh) | 一种提高空气箔片轴承支承转子系统稳定性的方法 | |
JP6767720B2 (ja) | ターボ機械 | |
JP2022518693A (ja) | 減衰された軸受構成要素、当該部品を含む軸受、及び当該軸受を含む回転機械 | |
TWM507984U (zh) | 風扇減震結構及具有減震結構之風扇 | |
TW201840938A (zh) | 壓力壩軸承 | |
JP2017223187A (ja) | ターボ機械 | |
Matsushita et al. | Case Studies of Self-excited Vibration of Rotor Stability Problems | |
Gheller et al. | Squeeze Film Dampers Design and Application in High-Speed Radial Outflow Turbines for Small Size Organic Rankine Cycles | |
Vervisch et al. | The robustness of an experimental procedure to predict the stability threshold speed in rotating machinery | |
Tokarev et al. | The Influence of Frequency Regulation on the Pump Piping Vibration | |
TW202248534A (zh) | 用於真空幫浦的阻尼件 | |
Petro et al. | Parametric Studies on Dynamic Performance of Hydrostatic Flexure Pivot Tilting Pad Gas Bearing With Radial Compliance | |
Ha et al. | Five Pad Tilting Pad Bearing Design and Lateral Vibration Characteristics of Small Gas Turbine Supported by It and Roller Bearing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191031 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191031 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200904 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201020 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20201217 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210212 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210507 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210527 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6892406 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |