JP6944359B2 - 軸受装置及び回転機械 - Google Patents
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Description
特許文献1には、インナリングとアウタリングとの間に形成された油膜形成隙間に油が供給され、回転軸が振動し上記隙間が変位するとき、粘性をもった非圧縮性の油が該隙間を流動することで、回転軸の振動を減衰する効果を発揮させるスクイズフィルムダンパが開示されている。
回転軸を回転自在に支持するための軸受部と、
前記軸受部の外周側に設けられ、少なくとも一つの油膜形成隙間を挟んで互いに対向するインナリング及びアウタリング含むスクイズフィルムダンパと、
前記インナリングと前記アウタリングとの間に介装される弾性部材を含み、前記回転軸の周方向に離散的に設けられた複数の弾性部と、
前記弾性部材に設けられた歪ゲージと、
を備える。
また、弾性部を構成する弾性部材の変形を上記歪ゲージで検出することで、回転軸から軸受部に加わる荷重を把握できる。これらの検出値から回転軸系又は軸受部の異常発生有無を早期に把握でき、また、検出値を分析することで異常発生原因も推定できる。
前記弾性部は前記回転軸の軸方向に延在するように配置されている。
上記(2)の構成によれば、該弾性部により回転軸の軸方向(以下単に「軸方向」とも言う。)で均等な弾性力で回転軸を支持できる。
前記歪ゲージは、前記弾性部材のうち前記回転軸から付加される荷重によって変形する部位に取り付けられる。
上記(3)の構成によれば、歪ゲージを弾性部材のうち回転軸から付加される荷重によって変形する部位に取り付けるため、該部位の変形を歪ゲージで検出することで、軸受部に加わる荷重を検出できる。好ましくは、変形が大きい部位に歪ゲージを取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。
前記歪ゲージは、前記弾性部材のうち前記回転軸の軸方向端面に取り付けられる。
上記(4)の構成によれば、歪ゲージを取付けが容易な回転軸の軸方向端面に取り付けることで、歪ゲージの取付けが容易になる。
前記歪ゲージは、前記弾性部材のうち前記回転軸の軸方向で異なる位置に夫々取り付けられる。
上記(5)の構成によれば、歪ゲージを弾性部材のうち回転軸の軸方向で異なる位置に取り付け、夫々の検出値を比較することで、回転軸の軸方向傾きを把握でき、これによって、回転軸のレベル調整が可能になる。好ましくは、回転軸の軸方向両端面又はその近傍に夫々取り付け、夫々の検出値を比較することで、検出精度を高めることができる。
前記歪ゲージは、前記回転軸に対して点対称の位置にある前記弾性部の各々に取り付けられる。
上記(6)の構成によれば、得られる検出値を比較することで、回転軸から加わる荷重の偏りを検出でき、これの検出値を軸受部やスクイズフィルムダンパの異常判定に活用できる。
前記歪ゲージは、前記周方向で互いに隣接する前記弾性部の各々に取り付けられる。
上記(7)の構成によれば、歪ゲージを周方向で互いに隣接する弾性部の各々に取り付けることで、回転軸から加わる荷重の偏りを検出でき、これの検出値を軸受部やスクイズフィルムダンパの異常判定に活用できる。
前記弾性部材は、断面が四角形の弾性棒状体で構成され、
前記歪ゲージは、前記弾性棒状体において前記インナリング及び前記アウタリングに接しない面に位置する。
上記(8)の構成によれば、歪ゲージを弾性棒状体にうち変形が大きい上記部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、上記部位はインナリングやアウタリングに接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
前記弾性部材は、断面が円形又は楕円形の弾性棒状体で構成され、
前記歪ゲージは、前記インナリング及び前記アウタリングに接しない位置で前記弾性棒状体の外周面に取り付けられる。
上記(9)の構成によれば、歪ゲージを弾性棒状体にうち変形が大きい部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、上記部位はインナリングやアウタリングに接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
前記弾性部材は、断面が円錐台の形状を有する弾性体を中央が小径となるように2枚重ねにした弾性体で構成され、
前記歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間に位置する前記弾性体の外周面に取り付けられる。
上記(10)の構成によれば、歪ゲージをインナリング又はアウタリングに接しない変形が大きい部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間に位置する前記弾性体の外面に取り付けられ、インナリングやアウタリングに接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
前記弾性部材は、コイルバネで構成され、
前記歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間に位置する前記コイルバネに取り付けられる。
上記(11)の構成によれば、歪ゲージを変形が大きい部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、歪ゲージは、インナリングと前記アウタリングとの間に位置し、インナリングやアウタリングに接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
前記弾性部材は、断面がS字形状を有する弾性体で構成され、
前記歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間に位置する前記弾性体の外側面に取り付けられる。
上記(12)の構成によれば、歪ゲージを変形が大きい部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。歪ゲージは、インナリングと前記アウタリングとの間に位置し、インナリングやアウタリングに接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
前記弾性部材は、断面がジグザグ形状を有する弾性体で構成され、
前記歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間で屈曲部の曲率中心に対し外側面に取り付けられる。
上記(13)の構成によれば、歪ゲージを変形が大きい部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。
前記回転軸と、
前記(1)〜(13)の何れかの構成を有する軸受装置と、
を備える。
上記(14)の構成によれば、インナリングとアウタリングとの間に弾性部があるために、減衰効果を高めることができる。また、該弾性部を構成する弾性部材の変形を歪ゲージで検出することで、回転軸から軸受部に加わる荷重を把握でき、この検出値から回転軸系又は軸受部の異常発生有無を早期に把握できると共に、検出値を分析することで異常発生原因も推定できる。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、図1中の矢印b方向は回転軸12の径方向(以下単に「径方向」とも言う。)を示し、図2中の矢印a方向は回転軸12の軸方向を示す。
一実施形態では、歪ゲージ28で検出した検出値は有線(不図示)又は無線によって外部に取り出す。
ε=e/c=1−δ0/c
ここで、e:回転軸の偏心量、δ0:回転軸の軸受からの浮上量である。
(1)式から、油膜形成隙間の面積が大きいほど減衰係数Cψが大きくなり、かつ減衰係数Cψは径方向隙間の大きさcの3乗に比例することがわかる。従って、回転軸12から軸受装置10に付加される圧力が大きくなり、油膜形成隙間Sが狭くなると、油膜圧が増加し、減衰係数Cψが増加して減衰効果が増す。
一実施形態では、弾性部22は、スクイズフィルムダンパ16のほぼ軸方向両端面に達するまで延在する。
図3に示す弾性部22(22a、22b)では、歪ゲージ28は、弾性部材26(26a)のうち回転軸12から付加される荷重によって変形する部位に取り付けられる。
この実施形態によれば、歪ゲージ28が取り付けられた弾性部材26の変形を歪ゲージ28で検出することで、軸受部14に加わる荷重を検出できる。好ましくは、歪ゲージ28を変形が特に大きい部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。
この実施形態によれば、歪ゲージ28を取付けが容易な弾性部材26(26a)の軸方向端面に取り付けることで、歪ゲージ28の取付けが容易になる。
図3(A)に示す実施形態に係る弾性部22(22a)では、歪ゲージ28は、曲り部27aにおいて曲率中心Dに対して曲り部27aの外側面(回転軸12から加わる荷重Lによって変形が大きい部位)に取り付けられている。
図3(B)に示す実施形態に係る弾性部22(22b)では、歪ゲージ28は、インナリング側油膜形成隙間Sの先端部を形成する壁面であって、回転軸12から加わる径方向の荷重Lによって変形が大きい曲り部27bに取り付けられている。
この実施形態によれば、歪ゲージ28を弾性部材26の軸方向で2か所以上の異なる位置に取り付け、夫々の検出値を比較することで、回転軸12の軸方向傾きを把握でき、これによって、回転軸12のレベル調整が可能になる。
好ましくは、弾性部材26の回転軸12の軸方向両端面又はその近傍の2か所に夫々取り付ける。これによって、回転軸12の軸方向傾きの検出精度を高めることができる。
この実施形態によれば、各々の弾性部22で得られる検出値を比較することで、回転軸12から加わる荷重の偏りを検出でき、これらの検出値を軸受部14やスクイズフィルムダンパ16の異常判定に活用できる。
この実施形態によれば、回転軸12から加わる荷重の偏りを検出でき、これの検出値を軸受部14やスクイズフィルムダンパ16の異常判定に活用できる。
図5は、弾性部22の幾つかの実施形態を示す。
この実施形態によれば、歪ゲージ28を変形が大きい上記部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、歪ゲージ28はインナリング18やアウタリング20に接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
この実施形態によれば、歪ゲージ28を変形が大きい部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、歪ゲージ28はインナリング18やアウタリング20に接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
この実施形態によれば、歪ゲージ28を変形が大きい上記部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、歪ゲージ28は、インナリング18とアウタリング20との間に位置する上記弾性体の外周面に取り付けられ、インナリング18やアウタリング20に接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
一実施形態では、弾性部材26(26g)は中実又は中空で構成される。
一実施形態では、弾性部材26(26e〜26g)は、弾性ゴムで製造される。
なお、長尺な1個の部材で構成される弾性部材26(26e〜26g)は空間S0への収容が容易である。
この実施形態によれば、歪ゲージ28を変形が大きいコイルバネの表面に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、歪ゲージ28は、コイルバネの表面でインナリング18やアウタリング20に接していない位置に取り付けられることで、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
この実施形態によれば、歪ゲージ28を変形が大きい部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。また、歪ゲージ28は、インナリング18とアウタリング20との間に位置し、インナリング18やアウタリング20に接していないので、検出値にひっかかりなどによる外乱が入るのを抑制できる。
この実施形態によれば、歪ゲージ28を変形が大きい上記部位に取り付けることで、SN比が高くノイズが少ない検出信号を得ることができる。
一実施形態では、長尺な1個の上記弾性体を空間S0に軸方向へ延在させる。別な実施形態では、複数の上記弾性体を空間S0に軸方向に離散的に配置する。
この回転機械によれば、インナリング18とアウタリング20との間に弾性部22があるために、減衰効果を高めることができる。また、弾性部22を構成する弾性部材26の変形を歪ゲージ28で検出することで、回転軸12から軸受部14に加わる荷重を把握でき、この検出値から回転軸系又は軸受装置10の異常発生有無を早期に把握できると共に、検出値を分析することで異常発生原因も推定できる。
12 回転軸
14 軸受部
16 スクイズフィルムダンパ
18 インナリング
20 アウタリング
21 サイドプレート
22(22A、22B、22C、22D、22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g、22h、22i、22j) 弾性部
24 ティルティングパッド
25 ピボット
26(26a、26e、26f、26g、26h、26i、26j) 弾性部材
27a、27b 曲り部
28 歪ゲージ
Pd 油排出路
S 油膜形成隙間
So 空間
Claims (14)
- 回転軸を回転自在に支持するための軸受部と、
前記軸受部の外周側に設けられ、少なくとも一つの油膜形成隙間を挟んで互いに対向するインナリング及びアウタリングを含むスクイズフィルムダンパと、
前記インナリングと前記アウタリングとの間に介装される弾性部材を含み、前記回転軸の周方向に離散的に設けられた複数の弾性部と、
前記弾性部材に設けられた歪ゲージと、
を備え、
前記歪ゲージは、前記弾性部材のうち前記回転軸の軸方向で異なる位置に夫々取り付けられる
ことを特徴とする軸受装置。 - 前記弾性部は前記回転軸の軸方向に延在するように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の軸受装置。
- 前記歪ゲージは、前記弾性部材のうち前記回転軸から付加される荷重によって変形する部位に取り付けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の軸受装置。
- 回転軸を回転自在に支持するための軸受部と、
前記軸受部の外周側に設けられ、少なくとも一つの油膜形成隙間を挟んで互いに対向するインナリング及びアウタリングを含むスクイズフィルムダンパと、
前記インナリングと前記アウタリングとの間に介装される弾性部材を含み、前記回転軸の周方向に離散的に設けられた複数の弾性部と、
前記弾性部材に設けられた歪ゲージと、
を備え、
前記歪ゲージは、前記弾性部材のうち前記回転軸の軸方向端面に取り付けられることを特徴とする軸受装置。 - 前記歪ゲージは、前記弾性部材のうち前記回転軸の軸方向で異なる位置に夫々取り付けられることを特徴とする請求項4に記載の軸受装置。
- 前記歪ゲージは、前記回転軸に対して点対称の位置にある前記弾性部の各々に取り付けられることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の軸受装置。
- 前記歪ゲージは、前記周方向で互いに隣接する前記弾性部の各々に取り付けられることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の軸受装置。
- 回転軸を回転自在に支持するための軸受部と、
前記軸受部の外周側に設けられ、少なくとも一つの油膜形成隙間を挟んで互いに対向するインナリング及びアウタリングを含むスクイズフィルムダンパと、
前記インナリングと前記アウタリングとの間に介装される弾性部材を含み、前記回転軸の周方向に離散的に設けられた複数の弾性部と、
前記弾性部材に設けられた歪ゲージと、
を備え、
前記弾性部材は、断面が四角形の弾性棒状体で構成され、
前記歪ゲージは、前記弾性棒状体において前記インナリング及び前記アウタリングに接しない面に位置することを特徴とする軸受装置。 - 回転軸を回転自在に支持するための軸受部と、
前記軸受部の外周側に設けられ、少なくとも一つの油膜形成隙間を挟んで互いに対向するインナリング及びアウタリングを含むスクイズフィルムダンパと、
前記インナリングと前記アウタリングとの間に介装される弾性部材を含み、前記回転軸の周方向に離散的に設けられた複数の弾性部と、
前記弾性部材に設けられた歪ゲージと、
を備え、
前記弾性部材は、断面が円形又は楕円形の弾性棒状体で構成され、
前記歪ゲージは、前記インナリング及び前記アウタリングに接しない位置で前記弾性棒状体の外周面に取り付けられることを特徴とする軸受装置。 - 回転軸を回転自在に支持するための軸受部と、
前記軸受部の外周側に設けられ、少なくとも一つの油膜形成隙間を挟んで互いに対向するインナリング及びアウタリングを含むスクイズフィルムダンパと、
前記インナリングと前記アウタリングとの間に介装される弾性部材を含み、前記回転軸の周方向に離散的に設けられた複数の弾性部と、
前記弾性部材に設けられた歪ゲージと、
を備え、
前記弾性部材は、断面が円錐台の形状を有する弾性体を中央が小径となるように2枚重ねにした弾性体で構成され、
前記歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間に位置する前記弾性体の外周面に取り付けられることを特徴とする軸受装置。 - 前記弾性部材は、コイルバネで構成され、
前記歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間に位置する前記コイルバネに取り付けられることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の軸受装置。 - 回転軸を回転自在に支持するための軸受部と、
前記軸受部の外周側に設けられ、少なくとも一つの油膜形成隙間を挟んで互いに対向するインナリング及びアウタリングを含むスクイズフィルムダンパと、
前記インナリングと前記アウタリングとの間に介装される弾性部材を含み、前記回転軸の周方向に離散的に設けられた複数の弾性部と、
前記弾性部材に設けられた歪ゲージと、
を備え、
前記弾性部材は、断面がS字形状を有する弾性体で構成され、
前記歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間に位置する前記弾性体の外側面に取り付けられることを特徴とする軸受装置。 - 回転軸を回転自在に支持するための軸受部と、
前記軸受部の外周側に設けられ、少なくとも一つの油膜形成隙間を挟んで互いに対向するインナリング及びアウタリングを含むスクイズフィルムダンパと、
前記インナリングと前記アウタリングとの間に介装される弾性部材を含み、前記回転軸の周方向に離散的に設けられた複数の弾性部と、
前記弾性部材に設けられた歪ゲージと、
を備え、
前記弾性部材は、断面がジグザグ形状を有する弾性体で構成され、
前記歪ゲージは、前記インナリングと前記アウタリングとの間で屈曲部の曲率中心に対し外側面に取り付けられることを特徴とする軸受装置。 - 前記回転軸と、
請求項1乃至13の何れか一項に記載の軸受装置と、
を備えることを特徴とする回転機械。
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