JPH08145050A - ティルティングパッド式気体軸受装置 - Google Patents
ティルティングパッド式気体軸受装置Info
- Publication number
- JPH08145050A JPH08145050A JP28932094A JP28932094A JPH08145050A JP H08145050 A JPH08145050 A JP H08145050A JP 28932094 A JP28932094 A JP 28932094A JP 28932094 A JP28932094 A JP 28932094A JP H08145050 A JPH08145050 A JP H08145050A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylinder
- pivot
- pad
- bearing device
- tilting pad
- 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.)
- Pending
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- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ティルティングパッドの支持部の半径方向の
位置を自動的に調整して、パッドと回転軸間の軸受すき
まを常時適切な大きさにする機構を持たせて焼き付きを
防止すると共に、負荷の掛かっていないパッドに最適な
予圧力を与えて軸系の安定性を高めたティルティングパ
ッド式気体軸受装置を提供する。 【構成】 １．軸受ハウジングとパッド間に円筒を設
け、その内周面にパッドのピボット支持機構を持たせる
と共に、反負荷側のピボットを軸側にオフセットして組
立て、且つこのピボットに掛かる力を測定する荷重変換
器を設ける。また、この円筒を支える支持棒が半径方向
に動くことができるようにハウジングとの固定部にばね
を設ける。さに、上記円筒の外周面にヒータを取り付
け、このヒータの温度を調整する可変電源を外部に設
け、上記荷重変換器の出力信号に応じてヒータ用可変電
源を制御する自動制御装置を設ける。
位置を自動的に調整して、パッドと回転軸間の軸受すき
まを常時適切な大きさにする機構を持たせて焼き付きを
防止すると共に、負荷の掛かっていないパッドに最適な
予圧力を与えて軸系の安定性を高めたティルティングパ
ッド式気体軸受装置を提供する。 【構成】 １．軸受ハウジングとパッド間に円筒を設
け、その内周面にパッドのピボット支持機構を持たせる
と共に、反負荷側のピボットを軸側にオフセットして組
立て、且つこのピボットに掛かる力を測定する荷重変換
器を設ける。また、この円筒を支える支持棒が半径方向
に動くことができるようにハウジングとの固定部にばね
を設ける。さに、上記円筒の外周面にヒータを取り付
け、このヒータの温度を調整する可変電源を外部に設
け、上記荷重変換器の出力信号に応じてヒータ用可変電
源を制御する自動制御装置を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はターボ機械などの超高速
で回転する軸を支える動圧形ティルティングパッド式基
体軸受に関し、特にパッドを安定に支持するための構造
とピボットの予圧機構に関する。
で回転する軸を支える動圧形ティルティングパッド式基
体軸受に関し、特にパッドを安定に支持するための構造
とピボットの予圧機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、超高速で高い回転精度を要求され
る回転機械の軸受として、気体軸受装置が用いられてい
る。特にティルティングパッド式気体軸受は制振性と高
速安定性に優れるため、広く使用されている。
る回転機械の軸受として、気体軸受装置が用いられてい
る。特にティルティングパッド式気体軸受は制振性と高
速安定性に優れるため、広く使用されている。
【０００３】図５は従来技術のティルティングパッド式
気体軸受であり、複数個のパッド１により薄い気体潤滑
膜を介して回転軸２を支えている。パッドは傾斜自在と
なるようにピボット14によって支持されている。
気体軸受であり、複数個のパッド１により薄い気体潤滑
膜を介して回転軸２を支えている。パッドは傾斜自在と
なるようにピボット14によって支持されている。
【０００４】以上のような気体軸受装置において、軸が
高速回転すると気体潤滑膜のせん断摩擦による軸受損失
や他の回転部分の撹拌損失、および膨張タービンからの
熱の伝導浸入により、回転軸が半径方向に膨張して軸と
軸受のすきま（半径クリアランス）が減少する。この回
転軸の膨張が過大となると、軸が軸受摺動面に接触する
こととなり焼き付きが生ずる。
高速回転すると気体潤滑膜のせん断摩擦による軸受損失
や他の回転部分の撹拌損失、および膨張タービンからの
熱の伝導浸入により、回転軸が半径方向に膨張して軸と
軸受のすきま（半径クリアランス）が減少する。この回
転軸の膨張が過大となると、軸が軸受摺動面に接触する
こととなり焼き付きが生ずる。
【０００５】また、このような回転軸の膨張による問題
の他に次のような課題も有する。例えば図５において荷
重が垂直下向きに作用している場合、下半２枚のパッド
には常に負荷があるため、気体潤滑膜に圧力が発生して
パッドは安定な角度に傾斜するが、上半のパッドは予圧
されていないとこのような安定な傾斜角が存在せず、振
動することが知られている。この現象は回転軸の振動を
誘発し、軸系の安定性を著しく低下させる。しかしなが
ら、予圧力が大き過ぎると気体膜の温度が高くなり焼き
付く可能性があるので、適量な予圧を与えなければなら
ない。
の他に次のような課題も有する。例えば図５において荷
重が垂直下向きに作用している場合、下半２枚のパッド
には常に負荷があるため、気体潤滑膜に圧力が発生して
パッドは安定な角度に傾斜するが、上半のパッドは予圧
されていないとこのような安定な傾斜角が存在せず、振
動することが知られている。この現象は回転軸の振動を
誘発し、軸系の安定性を著しく低下させる。しかしなが
ら、予圧力が大き過ぎると気体膜の温度が高くなり焼き
付く可能性があるので、適量な予圧を与えなければなら
ない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
問題を鑑み、回転軸の熱膨張による半径クリアランスの
減少を回避し、かつパッドの不安定による振動を防止す
る機構を有するティルティングパッド式気体軸受装置を
提供することを目的とする。
問題を鑑み、回転軸の熱膨張による半径クリアランスの
減少を回避し、かつパッドの不安定による振動を防止す
る機構を有するティルティングパッド式気体軸受装置を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前項の目的を達成するた
めに、本発明においては、 １．軸受ハウジングとパッド間に円筒を設け、この円筒
の内周面にパッドのピボット支持機構を持たせると共
に、反負荷側のピボットを軸側にオフセットして組立
て、且つこのピボットに掛かる力を測定する荷重変換器
を設ける。 ２．この円筒を支える支持棒が半径方向に動くことがで
きるようにハウジングとの固定部にばねを設ける。 ３．上記円筒の外周面にヒータを取り付け、そのヒータ
の温度を調整する可変電源を外部に設ける。 ４．前記荷重変換器の出力信号に応じてヒータ用可変電
源を制御する自動制御装置を設ける。
めに、本発明においては、 １．軸受ハウジングとパッド間に円筒を設け、この円筒
の内周面にパッドのピボット支持機構を持たせると共
に、反負荷側のピボットを軸側にオフセットして組立
て、且つこのピボットに掛かる力を測定する荷重変換器
を設ける。 ２．この円筒を支える支持棒が半径方向に動くことがで
きるようにハウジングとの固定部にばねを設ける。 ３．上記円筒の外周面にヒータを取り付け、そのヒータ
の温度を調整する可変電源を外部に設ける。 ４．前記荷重変換器の出力信号に応じてヒータ用可変電
源を制御する自動制御装置を設ける。
【０００８】
【作用】各々の作用を上記１〜４項に対応させて説明す
る。 １．パッドの支持を軸受ハウジングから切り放して円筒
に設けることにより、円筒の半径方向の熱膨張にしたが
ってパッドの半径クリアランスが広がる。また、反負荷
側のピボットに予圧力を与え、且つこの荷重を測定し出
力信号を送信することにより、ヒータ用可変電源の設定
値を変えて予圧力を制御することができる。 ２．円筒を支える支持棒を軸受ハウジングにばねを介し
て弾性的に支持することによって、円筒の熱膨張を許容
することができる。 ３．円筒の外周面にヒータを巻き付け、外部に別置きし
た可変電源によって円筒の温度を自由に調整することに
より、円筒の膨張を制御してパッドの半径クリアランス
を設定することができる。 ４．自動制御装置を設けることによって、荷重変換器の
出力値を自動判定しピボット荷重が設定した範囲内にな
るようにヒータ用可変電源を制御して適切な円筒の膨張
を自動的に与えることができる。
る。 １．パッドの支持を軸受ハウジングから切り放して円筒
に設けることにより、円筒の半径方向の熱膨張にしたが
ってパッドの半径クリアランスが広がる。また、反負荷
側のピボットに予圧力を与え、且つこの荷重を測定し出
力信号を送信することにより、ヒータ用可変電源の設定
値を変えて予圧力を制御することができる。 ２．円筒を支える支持棒を軸受ハウジングにばねを介し
て弾性的に支持することによって、円筒の熱膨張を許容
することができる。 ３．円筒の外周面にヒータを巻き付け、外部に別置きし
た可変電源によって円筒の温度を自由に調整することに
より、円筒の膨張を制御してパッドの半径クリアランス
を設定することができる。 ４．自動制御装置を設けることによって、荷重変換器の
出力値を自動判定しピボット荷重が設定した範囲内にな
るようにヒータ用可変電源を制御して適切な円筒の膨張
を自動的に与えることができる。
【０００９】
【実施例】以下に本発明によるティルティングパッド式
気体軸受装置の一実施例を図１から図３に従い、具体的
に説明する。図１は本発明の一実施例を示す構造図、図
２は荷重変換器６を介して設けたピボット部の詳細図で
ある。下半部の２枚のパッド１は常に軸２の荷重を受け
ているため気体膜には圧力が発生しており、パッドは安
定した傾斜角を持つので特に予圧する必要がなく、固定
形ピボット５ａで支持する。一方、反負荷側の上半のパ
ッドはこのような傾斜角を持たないので不安定となり振
動する場合がある。この振動は軸系の励振源にもなる。
このためこのパッドに予め予圧を与える方法が一般的に
採られるが、本実施例では初期組立時に上半パッドを軸
側へオフセットしておく。このオフセット比は設計半径
すきまの30〜50％程度とする。
気体軸受装置の一実施例を図１から図３に従い、具体的
に説明する。図１は本発明の一実施例を示す構造図、図
２は荷重変換器６を介して設けたピボット部の詳細図で
ある。下半部の２枚のパッド１は常に軸２の荷重を受け
ているため気体膜には圧力が発生しており、パッドは安
定した傾斜角を持つので特に予圧する必要がなく、固定
形ピボット５ａで支持する。一方、反負荷側の上半のパ
ッドはこのような傾斜角を持たないので不安定となり振
動する場合がある。この振動は軸系の励振源にもなる。
このためこのパッドに予め予圧を与える方法が一般的に
採られるが、本実施例では初期組立時に上半パッドを軸
側へオフセットしておく。このオフセット比は設計半径
すきまの30〜50％程度とする。
【００１０】タービンの駆動により軸が回転し、気体潤
滑膜の粘性発熱やタービンからの伝導による熱浸入によ
って軸の温度が上昇して膨張すると軸受すきまが減少し
て、すきま内の圧力が増大する。膨張が過大となると軸
受すきま内の温度が急激に増大し、さらに膨張を促進し
て相乗効果により最終的にすきまが無くなり、軸と軸受
が接触し焼き付く不具合を生ずる。そこで上半のパッド
に掛かる力をピボットに設けた荷重変換器で測定し、一
定値を超えたらパッドを逃がしすきまを広げる必要があ
る。この一定値Ｗ(kgf）は下半のパッドも考慮したもの
で、経験的に以下のように与えられる（例えば共立出
版：「気体軸受」十合晋一著）。
滑膜の粘性発熱やタービンからの伝導による熱浸入によ
って軸の温度が上昇して膨張すると軸受すきまが減少し
て、すきま内の圧力が増大する。膨張が過大となると軸
受すきま内の温度が急激に増大し、さらに膨張を促進し
て相乗効果により最終的にすきまが無くなり、軸と軸受
が接触し焼き付く不具合を生ずる。そこで上半のパッド
に掛かる力をピボットに設けた荷重変換器で測定し、一
定値を超えたらパッドを逃がしすきまを広げる必要があ
る。この一定値Ｗ(kgf）は下半のパッドも考慮したもの
で、経験的に以下のように与えられる（例えば共立出
版：「気体軸受」十合晋一著）。
【００１１】
【数１】Ｗ＜ 0.5×｛パッドの円弧角（rad)｝×｛軸半
径（cm）｝×｛軸受幅（cm）｝×｛周囲圧（kgf/cm
2 ）｝ この式で得られる値を目安に予め実験より安定な範囲を
求めておく必要がある。上半のピボットに掛かる力がこ
の範囲に入るように調整する機構が、円筒に取り付ける
ヒータ９とこの温度を制御する可変電源10である。即ち
荷重変換器より負荷されている力を算出し、範囲を超え
ていたら可変電源の電流を上げてヒータを加熱し、円筒
を膨張させてパッドを円周方向に逃がして軸受すきまを
広げる。逆に範囲より低ければ電流を下げて円筒を収縮
させて軸受すきまを狭くする。
径（cm）｝×｛軸受幅（cm）｝×｛周囲圧（kgf/cm
2 ）｝ この式で得られる値を目安に予め実験より安定な範囲を
求めておく必要がある。上半のピボットに掛かる力がこ
の範囲に入るように調整する機構が、円筒に取り付ける
ヒータ９とこの温度を制御する可変電源10である。即ち
荷重変換器より負荷されている力を算出し、範囲を超え
ていたら可変電源の電流を上げてヒータを加熱し、円筒
を膨張させてパッドを円周方向に逃がして軸受すきまを
広げる。逆に範囲より低ければ電流を下げて円筒を収縮
させて軸受すきまを狭くする。
【００１２】以上により軸の膨張による気体膜厚さの減
少を防止して、常に適正な軸受すきまを維持し軸と軸受
の焼き付きを回避することができる。また、反負荷側の
パッドには最適な予圧を与えて軸系の安定性を向上させ
る。さらにヒータ加熱用の可変電源を制御する自動制御
装置８を設けることによって、以上の操作を自動的に行
うことが可能となる。
少を防止して、常に適正な軸受すきまを維持し軸と軸受
の焼き付きを回避することができる。また、反負荷側の
パッドには最適な予圧を与えて軸系の安定性を向上させ
る。さらにヒータ加熱用の可変電源を制御する自動制御
装置８を設けることによって、以上の操作を自動的に行
うことが可能となる。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように、外周にヒータを取り
付けた円筒の内周にピボット支持のティルティングパッ
ドを配置すると共に、反負荷側の予圧を与えているピボ
ットに設けた荷重変換器でピボットに掛かる力を監視し
て、この力が一定になるように可変電源で制御されるヒ
ータで円筒を膨張或は収縮させることによって、常に適
切な軸受すきまを与えることができるティルティングパ
ッド式気体軸受装置を提供することが可能である。
付けた円筒の内周にピボット支持のティルティングパッ
ドを配置すると共に、反負荷側の予圧を与えているピボ
ットに設けた荷重変換器でピボットに掛かる力を監視し
て、この力が一定になるように可変電源で制御されるヒ
ータで円筒を膨張或は収縮させることによって、常に適
切な軸受すきまを与えることができるティルティングパ
ッド式気体軸受装置を提供することが可能である。
【００１４】更に荷重変換器の出力から自動的に可変電
源の電流を制御する自動制御装置を設けることによって
常時安定した特性を維持するティルティングパッド式気
体軸受装置を提供することができる。
源の電流を制御する自動制御装置を設けることによって
常時安定した特性を維持するティルティングパッド式気
体軸受装置を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例によるティルティングパッド
式気体軸受装置の構造図。
式気体軸受装置の構造図。
【図２】本発明における荷重変換器を介して設けたピボ
ット部の詳細図。
ット部の詳細図。
【図３】本発明の自動制御装置により調整されるピボッ
ト押し付け力の説明図。
ト押し付け力の説明図。
【図４】本発明が適用されるシステムの構成図。
【図５】従来のティルティングパッド式気体軸受装置の
構造図。
構造図。
１ ティルティングパッド ８ 自動制御装置 ２ 回転軸 ９ ヒータ ３ 支持棒 10 可変電源 ４ 軸受ハウジング 11 ばね ５ 円筒 12 タービン ６ 荷重変換器 13 コンプレッサ ５ａ ピボット 14 ピボット ７ 増幅器
Claims (4)
- 【請求項１】 軸受ハウジング内に円弧状に分割された
複数のパッドを内蔵したティルティングパッド式軸受装
置において、ハウジングとパッド間に円筒を設け、この
円筒内周面にパッドのピボット支持機構を持たせるとと
もに、反負荷側のピボットを軸側にオフセットして組立
て且つこのピボットに掛かる力を測定する荷重変換器を
設けたことを特徴とするティルティングパッド式気体軸
受装置。 - 【請求項２】 円筒を支える支持機構に半径方向に動く
ことが可能なばね機構を備えたことを特徴とする請求項
１記載のティルティングパッド式気体軸受装置。 - 【請求項３】 円筒の外周面にヒータを取り付け、その
外部にヒータ温度を調整して、円筒を任意の温度に加熱
し熱変形の制御を行う可変電源を設けたことを特徴とす
る請求項１記載のティルティングパッド式気体軸受装
置。 - 【請求項４】 荷重変換器により測定されるピボットに
掛かる力が一定範囲内の値になるように、前記ヒータ用
可変電源を制御する自動制御装置を設けたことを特徴と
する請求項１記載のティルティングパッド式気体軸受装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28932094A JPH08145050A (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | ティルティングパッド式気体軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28932094A JPH08145050A (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | ティルティングパッド式気体軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08145050A true JPH08145050A (ja) | 1996-06-04 |
Family
ID=17741670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28932094A Pending JPH08145050A (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | ティルティングパッド式気体軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08145050A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103075420A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-05-01 | 西安交通大学 | 一种可变支点智能型径向可倾瓦滑动轴承装置 |
| JP2017508264A (ja) * | 2014-02-03 | 2017-03-23 | プランゼー エスエー | 加熱エレメントのための支持システム |
| CN113565862A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-10-29 | 湖南崇德科技股份有限公司 | 一种可倾瓦的支点可调的径向轴承 |
-
1994
- 1994-11-24 JP JP28932094A patent/JPH08145050A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103075420A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-05-01 | 西安交通大学 | 一种可变支点智能型径向可倾瓦滑动轴承装置 |
| JP2017508264A (ja) * | 2014-02-03 | 2017-03-23 | プランゼー エスエー | 加熱エレメントのための支持システム |
| CN113565862A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-10-29 | 湖南崇德科技股份有限公司 | 一种可倾瓦的支点可调的径向轴承 |
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