JPH10159861A - ジャーナル軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高速及び高荷重の回転機器に使用させるジャー
ナル軸受は、摩擦抵抗等で潤滑油及び軸受の温度が上昇
し、潤滑膜の厚さが薄くなり、回転軸３と軸受１が接触
し始める。これにより、潤滑油が劣化してしまい、十分
な潤滑油が回転軸と軸受の間の隙間に供給されず、軸受
表面のメタルフローや軸の焼き付け等の損傷が発生し、
長期間、回転機器が正常に動作しない。 【解決手段】回転する回転軸を有する回転機器におい
て、回転軸３回りに隙間を介して、多量の潤滑油８を流
す複数の上射溝４１，４２と上射溝上流部に上射溝へ潤
滑油を導く給油口５１，５２と上射溝下流に設けた排出
口７１，７２を有する無負荷面の軸受２，給油口と異な
り、給油口以降の下流にある、新たな潤滑油８′を供給
する給油口６を有する荷重を受ける軸受１を配した構造
を持つジャーナル軸受を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はジャーナル軸受に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転機器の回転軸を支持するの
に、図１３のようなジャーナル軸受が使用される。以
下、ジャーナル軸受について、図１１から図１４を用い
て説明する。図１１及び図１２は、図１３のジャーナル
軸受斜視図のＥ−Ｅ断面図及びＦ−Ｆ断面図であり、図
１４は、ジャーナル軸受の軸受面での潤滑油８の流れを
示す。一般に、ジャーナル軸受は、軸受１及び２が回転
軸３を軸径の１／１０００程度の隙間を持って挟む構造
であり、この隙間に給油口５から潤滑油８を供給するこ
とにより軸受摺動面に潤滑膜を形成し、軸受の摩擦抵抗
を抑え、支持荷重を支える圧力を発生させている。さら
に、この潤滑油８は、軸受サイドフロー９として軸受外
部に流れ出す際に、軸受で発生した熱を軸受外部に持ち
出す役目も持っている。

【０００３】また、特開昭50−44356 号公報のような、
支持荷重が掛からない軸受面に、上射溝と呼ばれる溝を
設けた軸受もある。以下、上射溝を持つ軸受について、
図７から図１０を用いて説明する。図７及び図８は図９
の上射溝を有する軸受斜視図のＣ−Ｃ断面図及びＤ−Ｄ
断面図であり、図１０は上射溝を有する軸受の軸受面で
の潤滑油８の流れを示す。一般に、上射溝を有するジャ
ーナル軸受には、給油口５から供給された多量の潤滑油
８が、この上射溝４を通過する際に、回転軸３と熱交換
し回転軸３の温度を下げる効果がある。この潤滑油８の
大部分は、排油口７’から軸受外部へ排出油１０′とし
て排出される。排出されない潤滑油８が、回転軸３と軸
受１の間の隙間に供給されて、潤滑膜を形成し、摩擦抵
抗を下げ、支持荷重を支える圧力を発生させている。つ
まり、上射溝を有するジャーナル軸受は、前述のジャー
ナル軸受より、冷却能力に関して優れていることがわか
る。これより、使用潤滑油の劣化を抑え、軸受の焼き付
き等の損傷を防ぎ、軸受に長期間信頼性を持たせること
が可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】回転機器は、その効率
を向上させるために、現在、高速化や高荷重化等、その
使用条件も厳しくなってきている。これに伴い、回転軸
を支持する軸受に掛かる負担も大きくなり、前述のジャ
ーナル軸受では、高荷重及び高速回転により、摩擦抵抗
等で潤滑油及び軸受の温度が上昇し、潤滑油８が劣化し
てしまい、十分な潤滑油が回転軸と軸受の間の隙間に供
給されず、軸の焼き付け等の損傷が発生し、回転機器が
正常に動作しないという課題がある。

【０００５】また、冷却能力を向上させた、上射溝を有
するジャーナル軸受でも、さらなる高荷重及び高速回転
により、上射溝４で回転軸３と熱交換で温度上昇した潤
滑油８の一部が回転軸３と軸受１の間の隙間に供給され
る。この高温の潤滑油は、回転軸３と軸受１の相対運動
で発生する、摩擦損失等により、温度がさらに上昇す
る。そして、回転軸３及び軸受１の温度が上昇し、潤滑
膜の厚さが薄くなり、回転軸３と軸受１が接触し始め
る。これにより、潤滑油８が劣化し、十分な潤滑油が回
転軸と軸受の間の隙間に供給されず、軸受表面のメタル
フローや軸の焼き付き等の損傷が発生し、長期間、回転
機器を正常に動作させることが困難であるという課題が
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】荷重を支えない軸受２の
面の円周上に上射溝と呼ばれる溝を複数個を設け、上射
溝上流部に上射溝へ潤滑油を導く整流機構を有した給油
口から多量の潤滑油を流すことにより、回転軸３及び軸
受２と多量な潤滑油の間で熱交換をさせる。上射溝下流
部に設けた排油口から回転軸３及び軸受２との熱交換に
より温度上昇した潤滑油を軸受の外部に排出する。回転
軸３と荷重を支える軸受１の間の隙間に、新たに温度の
低い潤滑油を供給するために、排出口以降下流に別の給
油口を設ける。この給油口から新たな潤滑油を供給する
ことにより、前述の回転軸３と軸受１の相対運動で発生
する、せん断摩擦損失等により、潤滑油の温度上昇は、
給油された潤滑油の温度が低いため抑えられ、回転軸３
及び軸受１の温度上昇を抑えることが可能になる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１から
図６を用いて説明する。図２及び図３は、図１の軸受斜
視図のＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。図４は上
射溝へ潤滑油を給油する給油口の整流機構、上射溝から
の潤滑油を排出する排出口及び軸受１の面に潤滑油を供
給する給油口を有した軸受１の斜視図である。図５は上
射溝を有した軸受２の斜視図である。図６は図１の軸受
面を展開し、潤滑油８及び８′の流れを示すものであ
る。この軸受は、図１の紙面下方向に荷重が負荷してい
るとして説明する。この軸受は、回転軸３を隙間を介し
て挟む、荷重を受ける下軸受１と荷重を受けない上軸受
２から構成される。軸受２の軸受面には、多量の潤滑油
８が流れるように軸受円周上に複数個の上射溝４１，４
２を設ける。軸受１には、潤滑油８を上射溝４１，４２
に導く給油口５１，５２を設け、上射溝４１，４２の潤
滑油を排出する排出口７１，７２を設け、排出口以降下
流に軸受１と回転軸３の隙間に潤滑油８′を供給する給
油口６を設ける。ただし、この給油口５１，５２及び６
は、軸受２に設けても、また、軸受１及び軸受２にそれ
ぞれ設けてもよい。図３のように、上射溝４１の下流端
から軸受の側面に抜けるように、上射溝用排出口７１を
設ける。これらの上射溝用排出口７１の断面積は、潤滑
油８の流れに垂直な上射溝４１の断面積以上とする。同
様に、上射溝用排出口７２の断面積も上射溝４２の断面
積以上とする。この条件は、潤滑油８が上射溝用排出口
７１，７２より上射溝の排出油１０として排出される
際、排出油により軸に圧力が発生しないようにするため
である。図４の軸受１の給油口５１，５２は、従来の軸
受の給油機構から潤滑油を、図５の軸受２が有する二つ
の上射溝４２，４１へ導くような整流性を持たせてお
り、さらに排出口７１，７２は上射溝４１，４２を通過
してきた潤滑油を軸受の側面に導くような整流性を持た
せている。次に潤滑油８及び８′の軸受内での流れを説
明する。図６のように、給油口５から軸受内に供給され
た潤滑油８は、軸受１と回転軸３の間の隙間から流れて
くる潤滑油８′と混合し、上射溝４１，４２を流れるも
の、上射溝以外の軸受と回転軸３との隙間を流れるもの
及び軸受の側面から軸受外部へ排出される潤滑油サイド
フロー９になる。上射溝４１，４２を通過する多量の潤
滑油８は、上射溝下流に設けられた上射溝用排出口７
１，７２から軸受の外部へ上射溝の排出油１０として排
出され、一部は、軸受１及び回転軸３の間の隙間へ流れ
込む。そして、給油口６から新しい潤滑油８′が軸受１
と回転軸３の中央部に供給される。この潤滑油８′は、
軸受２と回転軸３の間の隙間から流れ込む潤滑油８と混
ざり合い、軸受１と回転軸３の隙間に供給されるものと
潤滑油サイドフロー９になる。次に、この軸受の冷却効
果について説明するために、まず従来の軸受と上射溝付
軸受について、図１１から図１３と図７から図１０を用
いてそれぞれ説明する。図１１及び図１２は図１３の軸
受斜視図のＥ−Ｅ断面図及びＦ−Ｆ断面図である。図１
４は図１３の軸受を展開し、潤滑油８の流れを示したも
のである。一般に、ジャーナル軸受は、二つある給油口
５から軸受１及び軸受２と回転軸３の間の隙間に潤滑油
８を給油して、軸受側面から外部に潤滑油サイドフロー
９として潤滑油を排出することにより、軸受面の潤滑と
冷却を行っている。しかし、一般に、軸受１及び２と回
転軸３の間の隙間は回転軸３の直径の１／１０００程度
であり、この隙間を通過する潤滑油８の量はかなり少な
い。そのため、油圧ポンプを用いて給油圧力を上げ、給
油量を増量する等の手段なくして、潤滑油８による軸受
の大きな冷却効果を望むことは難しい。特に、使用され
る機器の大型化・高効率化に伴い、軸の大口径化ととも
に、高速回転化や高荷重化が進みつつあり、軸と軸受で
の摩擦発熱量が増加し、より大きな冷却効果が必要にな
るが、従来のジャーナル軸受では、潤滑油に大きな冷却
効果を望むことは困難である。この冷却効果を向上させ
るために登場したのが、上射溝を無負荷軸受面に持つ軸
受である。この上射溝付軸受について説明する。図７及
び図８は図９の軸受斜視図のＣ−Ｃ断面図とＤ−Ｄ断面
図である。図１０は図９の軸受を展開し、潤滑油８の流
れを示したものである。一般に、上射溝を付けた軸受に
は、荷重方向の変動は１８０°より小さいという制限が
あり、上射溝はこの荷重方向と逆方向に設けることにな
っている。この上射溝４を軸受の無負荷面２に設けるこ
とにより、給油口５より、供給された、多量の潤滑油８
の大部分は、上射溝４を流れることになり、回転軸３や
軸受２と熱交換し、それぞれを冷却する。熱交換により
温度上昇した潤滑油８の大部分は排出口７′から排出油
１０′として、軸受の外部に排出される。それ以外の潤
滑油８は、負荷面の軸受１と回転軸３の間の隙間に流れ
込み、潤滑膜を形成し、荷重を支える圧力を発生させ
る。しかし、この上射溝付軸受では、上射溝で熱交換し
た潤滑油８は温度が上昇しており、その一部が回転軸３
と軸受１の隙間に供給されるので、この時軸受と回転軸
との相対運動で発生する潤滑油のせん断摩擦損失により
潤滑油の温度はさらに上昇することになる。そして、こ
の温度上昇した潤滑油は、再び給油口５より給油される
潤滑油８と混合することにより、給油した温度の低い潤
滑油の温度を上昇させることになり、上射溝部では熱交
換の効率を下げ、冷却効果を下げることになる。これに
より、軸受の温度は上昇することになる。これは、潤滑
油８の劣化を促進し、潤滑性能を低下させ、回転軸と軸
受の焼き付き等を発生させ、軸受の性能を著しく低下さ
せ、ついにはこの軸受で支持させている機器を停止させ
る。この事態を避けるために、図１から図６の本発明で
は、一般の上射溝付軸受の冷却効果をさらに上げると共
に、一般の軸受の給油機構をそのまま流用できるように
した。つまり、整流機構により、給油口５１，５２から
温度の低い潤滑油を上射溝４１，４２に積極的に供給
し、上射溝を流れる、熱交換により温度上昇した潤滑油
８を、上射溝下流に設けた上射溝用排油口７１，７２か
ら、積極的に軸受外部に上射溝用排出油１０として排出
する。軸受１と回転軸３の間の隙間には、給油口６から
温度の低い新しい潤滑油８′を供給する。これより、軸
受１と回転軸３での冷却効果を上げ、潤滑油の温度上昇
による劣化を抑えることが可能になり、軸受の寿命を延
ばすことができる。一般の上射溝付軸受では、給油機構
と排油機構をそれぞれ設けなければならないが、本発明
では、一般のジャーナル軸受の構造である、二つの給油
口からの給油と軸受側面からの排油機構をそのまま流用
することが可能であるので、機構の改造等が必要ないと
いう利点もある。以上より、本発明の軸受は、従来のジ
ャーナル軸受の給油・排出機構を使用でき、従来の上射
溝付軸受の冷却効果より冷却効率が高い軸受であること
がわかる。

【０００８】

【発明の効果】本発明は、回転する回転軸を有する回転
機器において、この回転軸を支持するジャーナル軸受に
多量の潤滑油を流す構造を設けることにより、ジャーナ
ル軸受の温度上昇を抑える効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の上射溝付軸受の斜視図。

【図２】本発明の１実施例の上射溝付軸受の断面図。

【図３】本発明の１実施例の上射溝付軸受の断面図。

【図４】本発明の１実施例の整流機構を有する給油・排
油口を持つ軸受の斜視図。

【図５】本発明の１実施例の上射溝を有する軸受の斜視
図。

【図６】本発明の１実施例の上射溝付軸受の展開図。

【図７】従来の上射溝付軸受の断面図。

【図８】従来の上射溝付軸受の断面図。

【図９】従来の上射溝付軸受の斜視図。

【図１０】従来の上射溝付軸受の展開図。

【図１１】従来のジャーナル軸受の断面図。

【図１２】従来のジャーナル軸受の断面図。

【図１３】従来のジャーナル軸受の斜視図。

【図１４】従来のジャーナル軸受の展開図。

【符号の説明】

１，２…軸受、３…回転軸、６，５１，５２…給油口、
４１，４２…上射溝、７１…上射溝用排油口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 信男 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸回りに、隙間を有して荷重を支える
   円筒面を有した軸受及び荷重を支えない円筒面を有した
   軸受を配し、これらの軸受の少なくとも一方に潤滑油を
   給油する複数個の給油口を有し、前記給油口から前記軸
   受と前記回転軸の間の前記隙間に潤滑油を供給する構造
   を持つ、回転機器のジャーナル軸受において、荷重を支
   えない前記軸受の面に潤滑油を多量に流す構造を設ける
   ことを特徴とするジャーナル軸受。