JPH10131951A - ティルティングパッド軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受機能を損なうことなく軸受パッド２の個
数を少なくしてコストを下げ、軸受損失を低減させる。 【解決手段】 軸受パッド２を回転軸１の下側から両横
側の範囲に配置し、上側は軸受パッドの配置を省略し
た。また、軸受パッド２を回転軸１の下側及び両横側に
各１個配置し、上側は軸受パッドの配置を省略した。ま
た、回転軸１の上側は軸受パッドの配置を省略し、軸受
パッド２の周方向の合計長さを全周長さの半分未満とし
た。また、軸受ハウジング３の軸方向両端部の内周面に
回転軸１を囲む環状の油止め兼用の軸受面６２を形成し
て設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回転機械の回転
軸（回転体又はロータを含む）の径方向の荷重を支える
ようにこの回転軸の外周面を受けて支持する傾動自由な
複数個の軸受パッドを有するティルティングパッド軸受
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来のティルティングパッド軸受
を示し、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は５個の軸受パッド
を有するものの横断面図、（Ｃ）は６個の軸受パッドを
有するものの横断面図、（Ｄ）は（Ｂ）に示す各軸受パ
ッドに発生する油膜圧力を示す図、（Ｅ）は（Ｃ）に示
す各軸受パッドに発生する油膜圧力を示す図である。回
転軸１の外周面を受支するように、複数個の軸受パッド
２１乃至２５又は２１乃至２６が周方向等分に設けられ
ている。各軸受パッド２の回転軸１に対面する面には所
定の軸受合金が付着されて滑らかな軸受面に仕上げられ
ている。各軸受パッド２の外径側の面は、軸受ハウジン
グ３の内周面の曲率半径より小さい曲率半径の所定の曲
面に形成されており、回転軸１の変位に応じて軸受パッ
ド２の軸受面が回転軸１の外周面に正しく対面するよう
に、傾動自由に軸受ハウジング３に支持されている。図
４（Ａ）に示すように、軸受ハウジング３の軸方向両端
部の内周面には、この軸受内に供給された潤滑油が過早
に流出しないように油止め６，６が設けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のティルティング
パッド軸受は上記のようであり、通常、５個又は６個の
軸受パッドが周方向等分に配置されているが、図４
（Ｄ），（Ｅ）に示すように、下側の軸受パッド２１に
は高い油膜圧力が発生し、両横側の軸受パッドには中位
の油膜圧力が発生し、上側の軸受パッドには僅かな油膜
圧力しか発生しない。そのため、部分的な面圧を上げた
り給油性向上を狙って、上側の軸受パッドに限って溝を
つけたりすることがあるが、いずれにしても、上側の軸
受パッドは回転軸の回転の不安定化を防止するが、荷重
を支持するものではない。また、軸受パッドは軸受損失
の発生要素の一部となる。また、軸受パッドは高価な材
質を使用して加工に手間がかかるというような課題があ
った。

【０００４】この発明は上記課題を解消するためになさ
れたもので、軸受機能を損なうことなく軸受パッドの個
数を少なくしてコストを下げ、軸受損失を低減させたテ
ィルティングパッド軸受を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係るティルテ
ィングパッド軸受は、軸受パッドを回転軸の下側から両
横側の範囲に配置し、上側は軸受パッドの配置を省略し
たものである。下側とは回転軸からこの軸受に最も大き
な荷重がかかる方向の側をいう。回転軸の下側にある軸
受パッドの部分は回転軸からかかる最も大きな荷重を受
けて支える。回転軸の両横側にある軸受パッドの部分は
回転軸の横移動を制止する。回転軸の上側にはほとんど
荷重がかからないので、上側の軸受パッドを省略しても
軸受機能を損なうことはない。上側の軸受パッドがない
分だけ軸受損失が低減する。

【０００６】また、この発明に係るティルティングパッ
ド軸受は、軸受パッドを回転軸の下側及び両横側に各１
個配置し、上側は軸受パッドの配置を省略したものであ
る。下側の軸受パッドは回転軸の荷重を支え、両横側の
軸受パッドは回転軸の横移動を制止する。上側への力は
小さいので、上側の軸受パッドを省略しても軸受機能を
損なうことはない。上側の軸受パッドがない分だけ軸受
損失が低減する。

【０００７】また、この発明に係るティルティングパッ
ド軸受は、回転軸の上側は軸受パッドの配置を省略し
て、軸受パッドの周方向の合計長さを全周長さの半分未
満としたものである。上側の軸受パッドを省略すれば、
周方向の合計長さを全周長さの半分未満とすることは容
易に実現することができ、軸受機能を損なうことなく回
転軸を受支する。周方向の合計長さを全周長さの半分未
満とすることによって、軸受パッドの素材の１個のリン
グから２組の軸受パッドの製品を製作することが可能に
なる。

【０００８】また、この発明に係るティルティングパッ
ド軸受は、軸受パッドを支持する軸受ハウジングの軸方
向両端部の内周面に回転軸を囲む環状の油止め兼用の軸
受面を形成して設けたものである。この油止め兼用軸受
面は、潤滑油の過早流出を防止するとともに、回転軸の
上方への位置変動を受け止める。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明によるティルティ
ングパッド軸受の実施の一形態を図について説明する。
図１において、１は回転体又はロータを含む回転軸、２
１，２２，２５は軸受パッド、３は軸受ハウジング、４
は軸受押え、５は軸受台、６２は油止め兼用軸受面、７
は振動検出器である。軸受パッド２１，２２，２５は回
転軸１の外周に対面して回転軸１からの径方向の荷重を
受けて支持するように軸受ハウジング３に支持されて設
けられている。二つ割りの軸受ハウジング３は軸受押え
４で軸受台５に固定され、軸受台５は図示しない台盤な
どに固定されている。

【００１０】図１に示すように、油止め兼用軸受面６２
は軸受ハウジング３の軸方向両端部に回転軸１を囲むよ
うに環状に形成されており、油止め兼用軸受面６２の回
転軸１に対面する軸受面はホワイトメタルなどの所定の
軸受用合金が付着されており、その軸受面は回転軸１の
外周面との間に所定の隙間をおいて滑らかに仕上げられ
ている。軸受パッド２１は回転軸１の真下側に、軸受パ
ッド２２は軸受パッド２１の下流側の真横より少し下方
に、軸受パッド２５は軸受パッド２１の上流側の真横よ
り少し上方にそれぞれ設けられている。軸受パッドとし
てはこの３個のみであり、上側には軸受パッドが設けら
れていないので、その空間を利用して回転軸１の振動を
検出する振動検出器７が上側に設けられている。各軸受
パッド２の回転軸１に対面する面は所定の軸受メタルが
付着されて、滑らかな軸受面に仕上げられている。各軸
受パッドの外径側の面は、軸受ハウジング３の内周面の
曲率半径より小さい曲率半径の所定の曲面に形成されて
おり、回転軸１の変位に応じて軸受パッド２の軸受面が
回転軸１の外周面に所定の姿勢で正しく対面するように
傾動自由に軸受ハウジング３に支持されている。

【００１１】図１に示すように、軸受パッド２１，２２
及び２５の周方向の長さは、軸受中心角の角度にして５
０度乃至６０度程度である。軸受パッド２１は回転軸１
の下側中央部に配置され、軸受パッド２２は軸受パッド
２１の下流約３０度の隙間をおいて真横よりやや下側に
配置され、軸受パッド２５は軸受パッド２１の上流約５
０度の隙間をおいて真横よりやや上側に配置されてい
る。振動検出器７は回転軸１の真上側に配置されてい
る。

【００１２】次に、図１に示すティルティングパッド軸
受の動作，作用，効果などについて説明する。図の下側
は、通常の場合、重力の方向の下側である。かなりの重
量がある回転体又はロータを含む回転軸１の重量による
荷重が図の下方へかかる。なお、回転軸１が他の箇所で
支持されて、軸受ハウジング３の重量等の荷重を軸受パ
ッド２を介して回転軸１で支持するというような場合
は、図の上側が荷重のかかる側となるので、図を逆様に
しなければならない。また、磁力，慣性力等の力が働く
場合は、それらの力と重力との合成力の方向を下側とす
ればよい。

【００１３】図１において、このティルティングパッド
軸受の軸受パッド２１，２２及び２５と回転軸１との間
に潤滑油が十分に入るように、図示しない給油装置によ
り潤滑油を供給する。回転軸１が回転すると、回転軸１
の周面に付着した潤滑油が軸受パッド２１，２２及び２
５と回転軸１との間に入って油膜を形成し、この油膜に
は回転軸１を径方向に押し返す動圧が発生して、この油
膜圧力により回転軸１が支持される。この油膜圧力の周
方向の分布は、図１（Ｃ）に示すように、下側に配置さ
れている軸受パッド２１に発生する圧力が大きく、両横
側に配置されている軸受パッド２２及び２５には小さな
圧力が発生する。軸受パッド２１に発生する圧力は、ほ
ぼ回転軸１からの荷重を支持する力となり、軸受パッド
２２及び２５に発生する圧力は、回転軸１の左右方向の
移動を制止する力となる。回転軸１が上方へ変位しよう
とする傾向は小さいので、回転軸１の上側の軸受パッド
を省略しても軸受機能を損なうことはない。なお、回転
軸１の位置が変動したとき、軸受パッド２の外径面が軸
受ハウジング３の内径面の曲率半径より小さい曲率半径
の曲面となっているので、軸受パッド２が傾動して、軸
受パッド２の軸受面が回転軸１の外周面に適正に対面す
るようになる。

【００１４】従来のティルティングパッド軸受では、図
４に示すように、回転軸１の回りに各軸受パッド２が周
方向ほぼ等間隔に配置された構造となっているが、回転
軸１がかなり重量のある回転体の回転軸であり、この軸
受がこの回転軸１の重量を支えるものである場合、図４
（Ｄ）又は（Ｅ）に示すように、下側にある軸受パッド
２１に大きな油膜圧力が発生して回転軸１の大きな重量
を支え、回転軸１の振動などにより軸受パッド２１の両
側の軸受パッドにそれより小さい油膜圧力が発生し、上
側の軸受パッドには油膜圧力が発生しないか又はきわめ
て小さい油膜圧力しか発生しない。各軸受パッドを周方
向ほぼ等間隔に配置するという従来の設計は、回転軸１
の振れ回りなどを制止して回転を安定させるというよう
な漠然とした安心感を得るための設計を踏襲したもので
あろう。しかし、最近の精密な設計や工作をもってすれ
ば、回転軸１に予想外の振動などが発生するというよう
なことは防止することができるとすれば、上側に配置さ
れた軸受パッドを省略することができるのではないかと
考えたものである。

【００１５】しかしながら、振れ回りなどによる回転軸
１の上方への移動が万一あった場合に対処するため、回
転軸１の上側に軸受パッドが設けられていないこのティ
ルティングパッド軸受では、図１に示すように、軸受ハ
ウジング３の軸方向両端部に油止め兼用軸受面６２が、
回転軸１の外周面との間に所定の小さい隙間があるよう
に形成されて設けられている。この油止め兼用軸受面６
２は、各軸受パッド２の軸受面と回転軸１との間に油膜
を形成させるべく供給された潤滑油が過早に流出するの
を防止するとともに、回転軸１の上方への変位を制限す
る。前述のように、回転軸１の上方への変位傾向は弱い
ので、油止め兼用軸受面６２で十分に制止することがで
きる。なお、油止め兼用軸受面６２は軸受パッド２が摩
耗などしたときの予備の軸受面となりうる。

【００１６】図１に示すように、回転軸１の上側には軸
受パッドが設けられていないので、その空いたスペース
に振動検出器７を設けることができる。軸受の中心部に
設置されたこの振動検出器７で回転軸１の振動を検出し
て、過大又は異常な振動が検出されたときは、所定の処
置をとるようにすることができる。

【００１７】次に、図２に示すこの発明によるティルテ
ィングパッド軸受の実施の他の形態について説明する。
図２においては、図１に示す軸受パッドより周方向の長
さが長い２個の軸受パッド２１及び２２で回転軸１を支
持する構成となっている。回転軸１の上側には軸受パッ
ドは配置しない。２個の軸受パッド２１及び２２で回転
軸１の下方にかかる荷重を支持し、同時に横方向の移動
を制止する。回転軸１の上方への移動傾向は小さいの
で、上側に軸受パッドがなくても軸受の機能に支障をき
たすことはない。なお、図１（Ｂ）に示すように、軸受
ハウジングの軸方向両端部に油止め兼用軸受面６２を設
けることが望ましい。図２に示すものは軸受パッドが２
個のみであるので、潤滑油のかき混ぜ損失が少ない。

【００１８】次に、図３に示すこの発明によるティルテ
ィングパッド軸受の実施の他の形態について説明する。
図３においては、図１に示す軸受パッドより周方向の長
さが短い４個の軸受パッド２１，２２，２３及び２４で
回転軸１を支持する構成となっている。回転軸１の上側
には軸受パッドは配置しない。軸受パッド２２及び２３
で回転軸１の下方にかかる荷重を支持し、軸受パッド２
１及び２４で回転軸１の横方向の移動を制止する。回転
軸１の上方への移動傾向は小さいので、上側に軸受パッ
ドがなくても軸受の機能に支障をきたすことはない。な
お、図１（Ｂ）に示すように、軸受ハウジングの軸方向
両端部に油止め兼用軸受面６２を設けることが望まし
い。

【００１９】図１乃至図３に示すティルティングパッド
軸受において、回転軸１の上側には軸受パッドの配置を
省略したので、軸受パッドの周方向の長さの合計を全周
長さの半分未満にすることは容易であり、このようにす
ることによって軸受の損失を低減することができる。す
なわち、軸受損失の約４０％が潤滑油のかき混ぜ損失で
あり、軸受パッドの個数及び周方向の合計長さを減らす
ことによって、かき混ぜ損失が半減する。また、この軸
受から排出される潤滑油の温度も降下するので潤滑油装
置の油冷却器が小さくなる。また、軸受パッド間の空間
が十分にとれるので軸受パッドへの給油性が良くなる。

【００２０】なお、図１（Ｂ）に示すように軸受ハウジ
ング３の両端部に設けられた油止め兼用軸受面６２の軸
受面に周方向に複数個の環状の溝を形成すれば、ラビリ
ンス効果によりシール性が高まり潤滑油の流出を遅らせ
ることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、荷重
がかからない回転軸の上側は軸受パッドの配置を省略し
たので、軸受機能を損なうことなくコストが低減し、軸
受損失が低減し、軸受パッドへの給油性が良くなり、潤
滑油温度が降下する。また、軸受パッドの合計周長さを
全周長さの半分未満とすれば、軸受パッドの素材の１個
のリングから２組の軸受パッドの製品を製作することが
可能になる。また、回転軸の上側の空いた空間に振動検
出器を設けて軸受の中心部で回転軸の振動を検出するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるティルティングパッド軸受の実
施の一形態を示し、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は縦断面
図、（Ｃ）は各軸受パッドに発生する油膜圧力を示す図
である。

【図２】この発明によるティルティングパッド軸受の実
施の他の形態を示す横断面図である。

【図３】この発明によるティルティングパッド軸受の実
施のさらに他の形態を示す横断面図である。

【図４】従来のティルティングパッド軸受を示し、
（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は５個の軸受パッドを有する
ものの横断面図、（Ｃ）は６個の軸受パッドを有するも
のの横断面図、（Ｄ）は（Ｂ）に示す各軸受パッドに発
生する油膜圧力を示す図、（Ｅ）は（Ｃ）に示す各軸受
パッドに発生する油膜圧力を示す図である。

【符号の説明】

１：回転軸（回転体又はロータ）、 ２，２１乃至２６：軸受パッド、 ３：軸受ハウジング、 ６２：油止め兼用軸受面、 ７：振動検出器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の外周面を受支する傾動自由な複
   数個の軸受パッドを有するティルティングパッド軸受で
   あって、前記軸受パッドを前記回転軸の下側から両横側
   の範囲に配置し、上側は前記軸受パッドの配置を省略し
   たことを特徴とするティルティングパッド軸受。
2. 【請求項２】 回転軸の外周面を受支する傾動自由な複
   数個の軸受パッドを有するティルティングパッド軸受で
   あって、前記軸受パッドを前記回転軸の下側及び両横側
   に各１個配置し、上側は前記軸受パッドの配置を省略し
   たことを特徴とするティルティングパッド軸受。
3. 【請求項３】 回転軸の外周面を受支する傾動自由な複
   数個の軸受パッドを有するティルティングパッド軸受で
   あって、前記回転軸の上側は前記軸受パッドの配置を省
   略し、前記軸受パッドの周方向の合計長さを全周長さの
   半分未満としたことを特徴とするティルティングパッド
   軸受。
4. 【請求項４】 前記軸受パッドを支持する軸受ハウジン
   グの軸方向両端部の内周面に前記回転軸を囲む環状の油
   止め兼用の軸受面を形成して設けたことを特徴とする請
   求項１又は請求項２又は請求項３のいずれかに記載のテ
   ィルティングパッド軸受。