JPH10292817A - 調芯機構を有するジャーナル軸受 - Google Patents
調芯機構を有するジャーナル軸受Info
- Publication number
- JPH10292817A JPH10292817A JP10024397A JP10024397A JPH10292817A JP H10292817 A JPH10292817 A JP H10292817A JP 10024397 A JP10024397 A JP 10024397A JP 10024397 A JP10024397 A JP 10024397A JP H10292817 A JPH10292817 A JP H10292817A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bearing
- oil
- pressure
- oil groove
- lift mechanism
- 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
Links
Landscapes
- Support Of The Bearing (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】軸と軸受間に大きな相対傾斜が生じても、調芯
機構により、相対傾斜を緩和することができるジャーナ
ル軸受を提供することを目的とする。 【解決手段】支持環１と軸受２と油溝部４と油溝部に対
して高圧油を供給する機構１２からなり、支持環１の内
面と軸受２の外面間の支持部は球面で形成され、軸受２
は内周面に油膜を形成する軸受面を有し、油溝部４は前
記球面の軸受側もしくは支持環側のいずれかに設けら
れ、油溝部４に高圧油を供給し、軸受外周の球面部のオ
イルリフト機構をタービン起動後のターニング中、ない
しは、低速回転中に定時間のみ短時間動作させる計算機
１１５を持ち、オイルリフト機構の油溝内圧力を一定圧
力以下となるように、圧力調整弁１０で制限し、圧力調
整を、タービン高速回転中のオイルリフト機構作動時に
機能するための、回転数検出装置１１２と設定圧力のコ
ントローラを持つことを特徴とする。
機構により、相対傾斜を緩和することができるジャーナ
ル軸受を提供することを目的とする。 【解決手段】支持環１と軸受２と油溝部４と油溝部に対
して高圧油を供給する機構１２からなり、支持環１の内
面と軸受２の外面間の支持部は球面で形成され、軸受２
は内周面に油膜を形成する軸受面を有し、油溝部４は前
記球面の軸受側もしくは支持環側のいずれかに設けら
れ、油溝部４に高圧油を供給し、軸受外周の球面部のオ
イルリフト機構をタービン起動後のターニング中、ない
しは、低速回転中に定時間のみ短時間動作させる計算機
１１５を持ち、オイルリフト機構の油溝内圧力を一定圧
力以下となるように、圧力調整弁１０で制限し、圧力調
整を、タービン高速回転中のオイルリフト機構作動時に
機能するための、回転数検出装置１１２と設定圧力のコ
ントローラを持つことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気タービン、ガ
スタービン等の大型回転機械の回転軸を支持するジャー
ナル軸受に関する。本発明は、各種の回転機械にも利用
することが出来る。
スタービン等の大型回転機械の回転軸を支持するジャー
ナル軸受に関する。本発明は、各種の回転機械にも利用
することが出来る。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術を図９〜図１１に示す。図９
は、従来の軸受の構成図。図１０は、回転軸と軸受の相
対傾斜が生じたときの油膜厚さと軸受温度の関係を示す
図。
は、従来の軸受の構成図。図１０は、回転軸と軸受の相
対傾斜が生じたときの油膜厚さと軸受温度の関係を示す
図。
【０００３】図１１は、球面の調芯作用と摩擦係数の関
係を説明するための軸受縦断面図である。水平状態に配
置された横軸を具える回転機械、すなわち、蒸気タービ
ン等の回転軸を摺動自在に支持するジャーナル軸受で
は、図９に示すように。回転軸３とジャーナル軸受２
（以下単に軸受という）の間に相対傾斜αが生じる場合
がある。これは、（１）回転軸３の自重による静たわ
み、（２）軸受２を支持する軸受支持環１を固定してい
るペデスタルの変形に起因して起る場合が多い。
係を説明するための軸受縦断面図である。水平状態に配
置された横軸を具える回転機械、すなわち、蒸気タービ
ン等の回転軸を摺動自在に支持するジャーナル軸受で
は、図９に示すように。回転軸３とジャーナル軸受２
（以下単に軸受という）の間に相対傾斜αが生じる場合
がある。これは、（１）回転軸３の自重による静たわ
み、（２）軸受２を支持する軸受支持環１を固定してい
るペデスタルの変形に起因して起る場合が多い。
【０００４】このように、回転軸３の軸心と軸受２の軸
受面の軸受幅方向（以下Ｚ軸方向という）との間に相対
傾斜αが生じると、図１０（ａ）に示すように、軸受２
のＺ軸方向の端部の軸受面と、回転軸３外周面の間に形
成される軸受油膜の厚さｈmin は、相対傾斜αの増加と
共に、式（１）で示す割合で減少するとともに、軸受メ
タルの温度ＴM も、図１０（ｂ）で示すように上昇す
る。
受面の軸受幅方向（以下Ｚ軸方向という）との間に相対
傾斜αが生じると、図１０（ａ）に示すように、軸受２
のＺ軸方向の端部の軸受面と、回転軸３外周面の間に形
成される軸受油膜の厚さｈmin は、相対傾斜αの増加と
共に、式（１）で示す割合で減少するとともに、軸受メ
タルの温度ＴM も、図１０（ｂ）で示すように上昇す
る。
【０００５】 ｈmin ＝ｈc −（Ｌ／２）α （１） ただし、 ｈmin ：軸受油膜の厚さ ｈc ：軸受幅方向の中央位置における軸受油膜厚さ Ｌ ：軸受面の軸受幅方向の長さ α ：相対頃斜角 また、相対傾斜角αの絶対値が許容傾斜角絶対値αmax
を越えると、回転軸３との接触により、軸受２に損傷や
焼き付きを生じる恐れがある。
を越えると、回転軸３との接触により、軸受２に損傷や
焼き付きを生じる恐れがある。
【０００６】このため、特に、大径の回転軸３を支持す
る軸受２では、組立時に軸受２のＺ軸方向を極力回転軸
３の軸心方向に沿わせるため、又は運転中に、これらの
回転軸３や軸受２を被包する図示しないケーシングの変
形等でペデスタルが傾斜する場合を考慮して、軸受２が
自動的に回転軸３のＺ軸方向と調心する機能を持たせる
ため、軸受２の外周面を球面軸受９にすることが行われ
ている。
る軸受２では、組立時に軸受２のＺ軸方向を極力回転軸
３の軸心方向に沿わせるため、又は運転中に、これらの
回転軸３や軸受２を被包する図示しないケーシングの変
形等でペデスタルが傾斜する場合を考慮して、軸受２が
自動的に回転軸３のＺ軸方向と調心する機能を持たせる
ため、軸受２の外周面を球面軸受９にすることが行われ
ている。
【０００７】しかし、これらの球面軸受９は、高々、油
雰囲気状態にされる程度で、潤滑は後述する理由により
行われないのが通常である。このような、軸受２の外周
面を球面軸受にして、自動調心機能を持たせる構造にし
た軸受２において、回転軸３と軸受２との間に相対傾斜
αが生じた場合、図９に示すように、Ｚ軸方向に発生す
る隙間５が傾斜した形状となるため、軸受２の軸受面に
は、Ｚ軸方向に非対称な油膜圧力分布Ｐが発生し、周方
向も含めたこの油膜圧力分布Ｐによる合力Ｗy が、相対
傾斜αを発生させる鉛直方向ｙの作用荷重とバランスす
ることになる。
雰囲気状態にされる程度で、潤滑は後述する理由により
行われないのが通常である。このような、軸受２の外周
面を球面軸受にして、自動調心機能を持たせる構造にし
た軸受２において、回転軸３と軸受２との間に相対傾斜
αが生じた場合、図９に示すように、Ｚ軸方向に発生す
る隙間５が傾斜した形状となるため、軸受２の軸受面に
は、Ｚ軸方向に非対称な油膜圧力分布Ｐが発生し、周方
向も含めたこの油膜圧力分布Ｐによる合力Ｗy が、相対
傾斜αを発生させる鉛直方向ｙの作用荷重とバランスす
ることになる。
【０００８】また、この合力Ｗy の作用線は、軸受２の
中心からＺ軸方向にｒだけオフセットした位置となる。
このため、球面軸受９にも、反作用として発生するＷy
×ｒだけの調芯モーメントが発生する。
中心からＺ軸方向にｒだけオフセットした位置となる。
このため、球面軸受９にも、反作用として発生するＷy
×ｒだけの調芯モーメントが発生する。
【０００９】この調芯モーメントＷy ×ｒは、球面軸受
９における球面座を、相対傾斜αを緩和させる方向に軸
受２を傾斜させるように作用するが、上述したように、
球面軸受９は潤滑されてなく、高々油雰囲気状態にされ
ているだけで、球面座の摩擦が大きく、この自動調芯機
能が働かず、傾斜が緩和されないことがある。
９における球面座を、相対傾斜αを緩和させる方向に軸
受２を傾斜させるように作用するが、上述したように、
球面軸受９は潤滑されてなく、高々油雰囲気状態にされ
ているだけで、球面座の摩擦が大きく、この自動調芯機
能が働かず、傾斜が緩和されないことがある。
【００１０】このため、球面軸受９を設けない場合と同
様に、軸受２の軸受面で接触・焼き付きを発生させるこ
とがある。自動調芯機能が働くのは、図１１に示すよう
に、球面軸受９の球面座に生じるモーメントＭが式
（２）の条件を満たす場合である。
様に、軸受２の軸受面で接触・焼き付きを発生させるこ
とがある。自動調芯機能が働くのは、図１１に示すよう
に、球面軸受９の球面座に生じるモーメントＭが式
（２）の条件を満たす場合である。
【００１１】 μ＜２Ｍ／（ＤＷ ） （２） ただし、 μ ：摩擦係数 Ｍ ：球面軸受の球面座に生じるモーメント （Ｍ＝Ｗy ×ｒ） Ｄ ：球面軸受の直径 Ｗ ：軸受の荷重 Ｗy ：油膜圧力の合力 ｒ ：油膜圧力の合力点のオフセフト量 この球面座の摩擦係数μは、０．２〜０．３程度にする
ことが多いが、この値を 摩擦係数μ＝０．１〜０．０５ （３） 程度としないと、式（２）の条件を満す自動調芯機構機
能が働かないのが普通である。
ことが多いが、この値を 摩擦係数μ＝０．１〜０．０５ （３） 程度としないと、式（２）の条件を満す自動調芯機構機
能が働かないのが普通である。
【００１２】この摩擦係数μを低減する方法として、球
面座に低摩擦係数材料を使用することや、コーティング
を施工する方法が考えられるが、上述したような無潤滑
のドライ、又は油雰囲気での接触条件では、μ＝０．０
５〜０．１．の低摩擦係数にするのは非常に難しい。
面座に低摩擦係数材料を使用することや、コーティング
を施工する方法が考えられるが、上述したような無潤滑
のドライ、又は油雰囲気での接触条件では、μ＝０．０
５〜０．１．の低摩擦係数にするのは非常に難しい。
【００１３】また、球面軸受９を完全な静圧軸受として
油膜で浮上させる構造にすることが考えられるが、この
場合、摩擦係数μを１０-3のオーダにできることは期待
できるが、この場合は次のような別の不具合が発生す
る。
油膜で浮上させる構造にすることが考えられるが、この
場合、摩擦係数μを１０-3のオーダにできることは期待
できるが、この場合は次のような別の不具合が発生す
る。
【００１４】すなわち、そのような構造にすると、軸受
２が内周の軸受面も、外周の球面座も油膜浮上で支持さ
れることになり、軸受２がフローティング状態となり、
軸受２自身が動き易くなるため、回転軸３の支持が不安
定となる不具合が生じ、また、油膜ばね２個直列で支え
ることとなり、支持剛性が低下するという不具合が生ず
る。
２が内周の軸受面も、外周の球面座も油膜浮上で支持さ
れることになり、軸受２がフローティング状態となり、
軸受２自身が動き易くなるため、回転軸３の支持が不安
定となる不具合が生じ、また、油膜ばね２個直列で支え
ることとなり、支持剛性が低下するという不具合が生ず
る。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術には、次の
ような問題がある。 （１）大型回転機械の回転軸を支持するジャーナル軸受
において、軸受２の外周と支持環１の内周部に設けられ
る球面軸受９を積極的に潤滑しない場合には、この球面
座の摩擦係数μは、０．２〜０．３程度に容易になり、
式（２）の条件を満たす調芯機能が働かない。そのた
め、運転中に軸と軸受の相対傾斜角の許容値を越える現
象が発生しても、調芯して傾斜を緩和できないため、回
転軸３と軸受２の接触を生じ、損傷や焼き付きを生じる
という問題があった。 （２）また、その対策として、摩擦係数μを低減するた
めに、球面座に低摩擦係数材料を使用することや、コー
ティングを施工する方法が考えられるが、上述したよう
な無潤滑のドライ、又は油雰囲気での接触条件では、 μ＝０．０５〜０．１． の低摩擦係数にするのは非常に難しい。 （３）また、球面軸受９を完全な静圧軸受として油膜で
浮上させる構造にすると、軸受２が内周の軸受面も、外
周の球面座も油膜浮上で支持されることになり、軸受２
がフローティング状態となり、軸受２自身が動き易くな
るため、回転軸３の支持が不安定となる不具合が生じ、
また、油膜ばね２個直列で支えることとなり、支持剛性
が低下するという不具合が生ずる場合がある。本発明
は、これらの問題を解決することができるジャーナル軸
受を提供することを目的とする
ような問題がある。 （１）大型回転機械の回転軸を支持するジャーナル軸受
において、軸受２の外周と支持環１の内周部に設けられ
る球面軸受９を積極的に潤滑しない場合には、この球面
座の摩擦係数μは、０．２〜０．３程度に容易になり、
式（２）の条件を満たす調芯機能が働かない。そのた
め、運転中に軸と軸受の相対傾斜角の許容値を越える現
象が発生しても、調芯して傾斜を緩和できないため、回
転軸３と軸受２の接触を生じ、損傷や焼き付きを生じる
という問題があった。 （２）また、その対策として、摩擦係数μを低減するた
めに、球面座に低摩擦係数材料を使用することや、コー
ティングを施工する方法が考えられるが、上述したよう
な無潤滑のドライ、又は油雰囲気での接触条件では、 μ＝０．０５〜０．１． の低摩擦係数にするのは非常に難しい。 （３）また、球面軸受９を完全な静圧軸受として油膜で
浮上させる構造にすると、軸受２が内周の軸受面も、外
周の球面座も油膜浮上で支持されることになり、軸受２
がフローティング状態となり、軸受２自身が動き易くな
るため、回転軸３の支持が不安定となる不具合が生じ、
また、油膜ばね２個直列で支えることとなり、支持剛性
が低下するという不具合が生ずる場合がある。本発明
は、これらの問題を解決することができるジャーナル軸
受を提供することを目的とする
【００１６】
（第１の手段）本発明に係る調芯機構を有するジャーナ
ル軸受は、（Ａ）支持環１と、軸受２と、油溝部４と、
油溝部に対して高圧油を供給する機構１２からなり、
（Ｂ）前記支持環１の内面と軸受２の外面間の支持部は
球面で形成され、（Ｃ）前記軸受２は、内周面に油膜を
形成する軸受面を有し、外周面で軸受支持環１に支えら
れ、（Ｄ）前記油溝部４は、前記球面の軸受側もしくは
支持環側のいずれかに、円形、円環、方形、矩形等の形
状に設けられ、（Ｅ）前記油溝部に対して高圧油を供給
する機構１２は、高圧油ポンプ１１と、圧力調整弁１０
と、流量調整絞り８と、逆止弁７と、油溝部に開口する
圧油供給管路６を前記順に配置することにより構成し、
圧力調整弁１０と、流量調整絞り８と、圧油供給配管６
を介して、軸受又は軸受支持環内部に設けられた油溝部
４に高圧油を供給し、（Ｆ）前記軸受外周の球面部にオ
イルリフト機構（以下、オイルリフト機構という）を有
し、（Ｇ）前記オイルリフト機構をタービン起動後のタ
ーニング中、ないしは、低速回転中（軸受の支持剛性
が、本オイルリフト機構を動作させて変化してもタービ
ン軸系の振動に大きく影響しない範囲の回転域、通常１
次クリティカルスピードより十分低い回転速度の場合で
あり、数１００ｒｐｍ以下）に定時間のみ短時間動作さ
せる計算機１１５を持ち、（Ｈ）前記オイルリフト機構
の油溝内圧力を軸受荷重とオイルリフト機構の形状寸法
で決まる一定圧力以下となるように、前記圧力調整弁１
０（例えば、電動リリーフ弁）で制限し、（Ｉ）前記圧
力調整を、タービン高速回転中のオイルリフト機構作動
時に機能するための、回転数検出装置１１２と設定圧力
のコントローラ１１６、１１７、１１８を持つことを特
徴とする。 （第２の手段）本発明に係る調芯機構を有するジャーナ
ル軸受は、（Ａ）支持環１と、軸受２と、油溝部４と、
油溝部に対して高圧油を供給する機構１１２からなり、
（Ｂ）前記支持環１の内面と軸受２の外面間の支持部は
球面で形成され、（Ｃ）前記軸受２は、内周面に油膜を
形成する軸受面を有し、外周面で軸受支持環１に支えら
れ、（Ｄ）前記油溝部４は、前記球面の軸受側もしくは
支持環側のいずれかに設けられ、（Ｅ）前記油溝部に対
して高圧油を供給する機構２２は、高圧油ポンプ１１
と、圧力調整弁１０と、油溝部に開口する圧油供給管路
６を前記順に配置することにより構成し、圧力調整弁１
０と、圧油供給配管６を介して、軸受又は軸受支持環内
部に設けられた油溝部４に高圧油を供給し、（Ｆ）前記
軸受外周の球面部にオイルリフト機構（以下、オイルリ
フト機構という）を有し、（Ｇ）前記オイルリフト機構
をタービン起動後のターニング中、ないしは、低速回転
中に定時間のみ短時間動作させる計算機１１５を持ち、
（Ｈ）前記オイルリフト機構の油溝内圧力を軸受荷重と
オイルリフト機構の形状寸法で決まる一定圧力以下とな
るように、前記圧力調整弁１０で制限し、（Ｉ）前記圧
力調整を、タービン高速回転中のオイルリフト機構作動
時に機能するための、回転数検出装置１１２と設定圧力
の指令回路１１６、１１７、１１８を持つことを特徴と
する。
ル軸受は、（Ａ）支持環１と、軸受２と、油溝部４と、
油溝部に対して高圧油を供給する機構１２からなり、
（Ｂ）前記支持環１の内面と軸受２の外面間の支持部は
球面で形成され、（Ｃ）前記軸受２は、内周面に油膜を
形成する軸受面を有し、外周面で軸受支持環１に支えら
れ、（Ｄ）前記油溝部４は、前記球面の軸受側もしくは
支持環側のいずれかに、円形、円環、方形、矩形等の形
状に設けられ、（Ｅ）前記油溝部に対して高圧油を供給
する機構１２は、高圧油ポンプ１１と、圧力調整弁１０
と、流量調整絞り８と、逆止弁７と、油溝部に開口する
圧油供給管路６を前記順に配置することにより構成し、
圧力調整弁１０と、流量調整絞り８と、圧油供給配管６
を介して、軸受又は軸受支持環内部に設けられた油溝部
４に高圧油を供給し、（Ｆ）前記軸受外周の球面部にオ
イルリフト機構（以下、オイルリフト機構という）を有
し、（Ｇ）前記オイルリフト機構をタービン起動後のタ
ーニング中、ないしは、低速回転中（軸受の支持剛性
が、本オイルリフト機構を動作させて変化してもタービ
ン軸系の振動に大きく影響しない範囲の回転域、通常１
次クリティカルスピードより十分低い回転速度の場合で
あり、数１００ｒｐｍ以下）に定時間のみ短時間動作さ
せる計算機１１５を持ち、（Ｈ）前記オイルリフト機構
の油溝内圧力を軸受荷重とオイルリフト機構の形状寸法
で決まる一定圧力以下となるように、前記圧力調整弁１
０（例えば、電動リリーフ弁）で制限し、（Ｉ）前記圧
力調整を、タービン高速回転中のオイルリフト機構作動
時に機能するための、回転数検出装置１１２と設定圧力
のコントローラ１１６、１１７、１１８を持つことを特
徴とする。 （第２の手段）本発明に係る調芯機構を有するジャーナ
ル軸受は、（Ａ）支持環１と、軸受２と、油溝部４と、
油溝部に対して高圧油を供給する機構１１２からなり、
（Ｂ）前記支持環１の内面と軸受２の外面間の支持部は
球面で形成され、（Ｃ）前記軸受２は、内周面に油膜を
形成する軸受面を有し、外周面で軸受支持環１に支えら
れ、（Ｄ）前記油溝部４は、前記球面の軸受側もしくは
支持環側のいずれかに設けられ、（Ｅ）前記油溝部に対
して高圧油を供給する機構２２は、高圧油ポンプ１１
と、圧力調整弁１０と、油溝部に開口する圧油供給管路
６を前記順に配置することにより構成し、圧力調整弁１
０と、圧油供給配管６を介して、軸受又は軸受支持環内
部に設けられた油溝部４に高圧油を供給し、（Ｆ）前記
軸受外周の球面部にオイルリフト機構（以下、オイルリ
フト機構という）を有し、（Ｇ）前記オイルリフト機構
をタービン起動後のターニング中、ないしは、低速回転
中に定時間のみ短時間動作させる計算機１１５を持ち、
（Ｈ）前記オイルリフト機構の油溝内圧力を軸受荷重と
オイルリフト機構の形状寸法で決まる一定圧力以下とな
るように、前記圧力調整弁１０で制限し、（Ｉ）前記圧
力調整を、タービン高速回転中のオイルリフト機構作動
時に機能するための、回転数検出装置１１２と設定圧力
の指令回路１１６、１１７、１１８を持つことを特徴と
する。
【００１７】すなわち、本発明は、（１）球面軸受部に
静圧軸受作用を持たせて、式（２）の条件を満たすこと
で調芯機能を確保すると共に、（２）軸受２が静圧作用
で完全なフローティング状態となって、回転軸３の支持
剛性の低下する不具合を、静圧軸受作用を発生する油溝
部の圧力を軸受が浮上しない圧力以下に押さえる調整回
路を持たせることで、この不具合の発生も防止するもの
である。
静圧軸受作用を持たせて、式（２）の条件を満たすこと
で調芯機能を確保すると共に、（２）軸受２が静圧作用
で完全なフローティング状態となって、回転軸３の支持
剛性の低下する不具合を、静圧軸受作用を発生する油溝
部の圧力を軸受が浮上しない圧力以下に押さえる調整回
路を持たせることで、この不具合の発生も防止するもの
である。
【００１８】図２に、その調整回路のベースとなる圧力
と回転数の設定関係を示す。図３に、その調整を行うた
めの構成を示す。タービンの回転数を検出するセンサ１
１２の信号をアンプ１１３からＡ／Ｄ変換器１１４を介
して、計算機１１５に取込み、図２の関係から圧力指令
値を求め、高圧ポンプ起動指令、電動リリーフ弁圧力指
令を生成して送り出し、高圧ポンプ１１および電動リリ
ーフ弁１０を動作させる。
と回転数の設定関係を示す。図３に、その調整を行うた
めの構成を示す。タービンの回転数を検出するセンサ１
１２の信号をアンプ１１３からＡ／Ｄ変換器１１４を介
して、計算機１１５に取込み、図２の関係から圧力指令
値を求め、高圧ポンプ起動指令、電動リリーフ弁圧力指
令を生成して送り出し、高圧ポンプ１１および電動リリ
ーフ弁１０を動作させる。
【００１９】そのタイミングと動作時間は、計算機１１
５によりプログラム設定される。したがって、次のよう
に作用する。軸受外周の球面軸受部に油溝部を設け、静
圧を発生させることで、この球面部に作用する軸受荷重
Ｗの全部に対して、この場合、油溝部の圧力をＰ0 、油
溝部を含めた静圧軸受としての等価面積をＡe としたと
き、Ｐ0 Ａe が油圧による浮上力となるが （１）ターニング時または低回転時において（Ｎ＜Ｎ
0 ）
５によりプログラム設定される。したがって、次のよう
に作用する。軸受外周の球面軸受部に油溝部を設け、静
圧を発生させることで、この球面部に作用する軸受荷重
Ｗの全部に対して、この場合、油溝部の圧力をＰ0 、油
溝部を含めた静圧軸受としての等価面積をＡe としたと
き、Ｐ0 Ａe が油圧による浮上力となるが （１）ターニング時または低回転時において（Ｎ＜Ｎ
0 ）
【００２０】
【数１】
【００２１】ただし、 Ａe ：油溝部を含めた静圧軸受としての等価面積 Ｎ ：回転速度 Ｎ0 ：機械によって異なるが、油溝部で静圧浮上する
ことにより軸系の支持剛性が低下しても、振動上問題の
ない回転速度 ｎ ：油溝の数 Ｐ0 ：油溝部の圧力 θi ：各油溝の周方向中心位置と鉛直線のなす角度
（図５） となるような圧力Ｐ0 になるよう、圧力調整弁１０およ
び流量調整絞り８を調整して、球面部の静圧作用で軸受
２を支持環１から完全に浮上させる。
ことにより軸系の支持剛性が低下しても、振動上問題の
ない回転速度 ｎ ：油溝の数 Ｐ0 ：油溝部の圧力 θi ：各油溝の周方向中心位置と鉛直線のなす角度
（図５） となるような圧力Ｐ0 になるよう、圧力調整弁１０およ
び流量調整絞り８を調整して、球面部の静圧作用で軸受
２を支持環１から完全に浮上させる。
【００２２】この場合、摩擦係数μは１／１０００のオ
ーダとなり、式（２）が満たされ、調芯機能を持つ。 （２）高速回転時において（Ｎ≧Ｎ0 ）
ーダとなり、式（２）が満たされ、調芯機能を持つ。 （２）高速回転時において（Ｎ≧Ｎ0 ）
【００２３】
【数２】 となるような圧力Ｐ0 にする。
【００２４】この時、静圧軸受となるような浮上力は得
られず、軸受２は浮上しないので、管路６には殆ど油が
流れないので、流量調整絞り８では圧損がなく、電動リ
リーフ弁下流の圧力Ｐと油溝内圧力は等しくなる。
られず、軸受２は浮上しないので、管路６には殆ど油が
流れないので、流量調整絞り８では圧損がなく、電動リ
リーフ弁下流の圧力Ｐと油溝内圧力は等しくなる。
【００２５】この場合（浮上させない場合）、逆止弁７
と流量調整弁８は、その機能が不要となり、省略するこ
とが出来る。この圧力をＰ1 とおくと、この時、油圧に
よる油溝部での軸受を浮上させる方向の力Ｆは、
と流量調整弁８は、その機能が不要となり、省略するこ
とが出来る。この圧力をＰ1 とおくと、この時、油圧に
よる油溝部での軸受を浮上させる方向の力Ｆは、
【００２６】
【数３】
【００２７】ただし、 Ａe ´：各油溝の外周で囲まれる面積 となり、Ｆ＜Ｗy であるが、この軸受を浮上させる方
向の力Ｆの作用により、球面部に作用する下向きの力
は、（Ｗy −Ｆ）となるので、球面が調芯するのに必要
な摩擦係数μの限界は、式（２）において、Ｗが（Ｗy
−Ｆ）になることとなり、式（１０）で表される。
向の力Ｆの作用により、球面部に作用する下向きの力
は、（Ｗy −Ｆ）となるので、球面が調芯するのに必要
な摩擦係数μの限界は、式（２）において、Ｗが（Ｗy
−Ｆ）になることとなり、式（１０）で表される。
【００２８】 μ＜２Ｍ／［Ｄ（Ｗy −Ｆ）］ （１０） ただし、 μ ：摩擦係数 Ｍ ：球面軸受の球面座に生じるモーメント （Ｍ＝Ｗy ×ｒ） Ｄ ：球面軸受の直径 Ｗy ：油膜圧力の合力 ｒ ：油膜圧力の合力点のオフセフト量 Ｆ ：軸受を浮上させる方向の力 式（２）と式（１０）を比較すると、右辺の分子は変わ
らないのに対して、右辺の分母はＷが（Ｗy −Ｆ）と小
さくなるので、限界摩擦係数は、次の式（１１）で表さ
れる数値Ｋ倍だけ大きくなる。
らないのに対して、右辺の分母はＷが（Ｗy −Ｆ）と小
さくなるので、限界摩擦係数は、次の式（１１）で表さ
れる数値Ｋ倍だけ大きくなる。
【００２９】 Ｋ＝Ｗy ／（Ｗy −Ｆ）＝１／［１−（Ｆ／Ｗy ）］ （１１） 通常、（Ｆ／Ｗy ）の値は、０．９以上１に近い値にす
ることは、圧力Ｐ0 と油溝の形状により容易にできるの
で、この時、Ｋの値は、 Ｋ≧１／（１−０．９）＝１０ （１２） となる。
ることは、圧力Ｐ0 と油溝の形状により容易にできるの
で、この時、Ｋの値は、 Ｋ≧１／（１−０．９）＝１０ （１２） となる。
【００３０】従来の技術による摩擦係数μの限界値は、
式（３）で表したように、通常 従来の技術による摩擦係数μ＝０．１〜０．０５ （３） 程度であるが、本発明の機構によれば、上記のようにＫ
倍になるので、 本発明機構による摩擦係数μ＝１．０〜０．５ （１３） 程度となる。従って、通常の金属接触下の摩擦面であっ
ても、この限界値以下にすることが可能であり、調芯機
能を持たせることができる。
式（３）で表したように、通常 従来の技術による摩擦係数μ＝０．１〜０．０５ （３） 程度であるが、本発明の機構によれば、上記のようにＫ
倍になるので、 本発明機構による摩擦係数μ＝１．０〜０．５ （１３） 程度となる。従って、通常の金属接触下の摩擦面であっ
ても、この限界値以下にすることが可能であり、調芯機
能を持たせることができる。
【００３１】
（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を図１
〜図３に示す。図１は、本発明の第１の実施の形態に係
るジャーナル軸受の構成図。
〜図３に示す。図１は、本発明の第１の実施の形態に係
るジャーナル軸受の構成図。
【００３２】図２は、本発明の全ての実施の形態に係る
ジャーナル軸受の共通の回転数・圧力設定方法を示す
図。図３は、本発明の全ての実施の形態に係るジャーナ
ル軸受の共通の圧力設定回路の構成図である。
ジャーナル軸受の共通の回転数・圧力設定方法を示す
図。図３は、本発明の全ての実施の形態に係るジャーナ
ル軸受の共通の圧力設定回路の構成図である。
【００３３】図１の支持環１に設けた油溝部４は、管路
６と逆止弁７を介して、軸受外の流量調整弁８、圧力調
整弁１０を持ち、高圧ポンプ１１につながる高圧油供給
系１２につながっている。
６と逆止弁７を介して、軸受外の流量調整弁８、圧力調
整弁１０を持ち、高圧ポンプ１１につながる高圧油供給
系１２につながっている。
【００３４】この油溝部の圧力は、図３に示した系統と
構成機器により、圧力設定される。 （第２の実施の形態）本発明の第２の実施の形態を図４
〜図５に示す。
構成機器により、圧力設定される。 （第２の実施の形態）本発明の第２の実施の形態を図４
〜図５に示す。
【００３５】第２の実施の形態においては、油溝部４を
図４のように軸受に設ける。また、油溝部４は、図６〜
図７に示すような形で、軸受外周の球面部に鉛直線に対
して対称となるように複数個設けても良い。
図４のように軸受に設ける。また、油溝部４は、図６〜
図７に示すような形で、軸受外周の球面部に鉛直線に対
して対称となるように複数個設けても良い。
【００３６】また、図１、４、６、７では、軸受外周が
全周状に球面の場合であるが、図８のように部分的に球
面の場合にも構成可能である。 （第３の実施の形態）本発明の第３の実施の形態を図８
に示す。
全周状に球面の場合であるが、図８のように部分的に球
面の場合にも構成可能である。 （第３の実施の形態）本発明の第３の実施の形態を図８
に示す。
【００３７】図８において、４Ａと４Ｂは油溝部、６Ａ
と６Ｂは軸受内高圧管路、９Ａと９Ｂは球面軸受部９、
１３Ａと１３Ｂと１３Ｃは外周を球面に加工した分割型
の球面キー、１４は軸受の回り止めピンである。図１の
逆止弁７と流量調整弁８は、第３の実施の形態の場合に
は、不要である。
と６Ｂは軸受内高圧管路、９Ａと９Ｂは球面軸受部９、
１３Ａと１３Ｂと１３Ｃは外周を球面に加工した分割型
の球面キー、１４は軸受の回り止めピンである。図１の
逆止弁７と流量調整弁８は、第３の実施の形態の場合に
は、不要である。
【００３８】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）ジャーナル軸受の軸と軸受間に大きな相対傾斜が
生じても、本発明の調芯機構により、相対傾斜を緩和す
ることができる。
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）ジャーナル軸受の軸と軸受間に大きな相対傾斜が
生じても、本発明の調芯機構により、相対傾斜を緩和す
ることができる。
【００３９】そのため、軸受の損傷や焼き付きの発生を
防止することが出来る。 （２）また、従来よりも、軸受支持環に発生する軸受台
やケーシングの熱変形や圧力変形に伴う傾斜裕度を大き
くとれるので、車室や軸受台の設計において低剛性に設
計する自由度が増加し、ひいては信頼性を確保したまま
でのコストダウン設計が可能となる。
防止することが出来る。 （２）また、従来よりも、軸受支持環に発生する軸受台
やケーシングの熱変形や圧力変形に伴う傾斜裕度を大き
くとれるので、車室や軸受台の設計において低剛性に設
計する自由度が増加し、ひいては信頼性を確保したまま
でのコストダウン設計が可能となる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るジャーナル軸
受の構成図。
受の構成図。
【図２】本発明の全ての実施の形態に係るジャーナル軸
受の共通の回転数・圧力設定方法を示す図。
受の共通の回転数・圧力設定方法を示す図。
【図３】本発明の全ての実施の形態に係るジャーナル軸
受の共通の圧力設定回路の構成図。
受の共通の圧力設定回路の構成図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るジャーナル軸
受の構成図。
受の構成図。
【図５】本発明のジャーナル軸受の作用力の計算に関す
る説明図。
る説明図。
【図６】本発明の第１〜第２の実施の形態に係るジャー
ナル軸受のバリエーションの構成図。
ナル軸受のバリエーションの構成図。
【図７】本発明の第１〜第２の実施の形態に係るジャー
ナル軸受のバリエーションの構成図。
ナル軸受のバリエーションの構成図。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係るジャーナル軸
受の構成図。
受の構成図。
【図９】従来のジャーナル軸受の構成図
【図１０】従来のジャーナル軸受の回転軸と軸受の相対
傾斜が生じたときの油膜厚さと軸受温度の関係を示す
図。
傾斜が生じたときの油膜厚さと軸受温度の関係を示す
図。
【図１１】従来のジャーナル軸受の球面の調芯作用と摩
擦係数の関係を説明するための軸受縦断面図。
擦係数の関係を説明するための軸受縦断面図。
１ …支持環 ２ …軸受 ３ …回転軸 ４ …油溝部 ５ …隙間 ６ …管路 ７ …逆止弁 ８ …流量調整絞り ９ …球面軸受部 １０ …圧力調整弁（電動リリーフ弁） １１ …高圧ポンプ １２ …高圧油供給系 １３ …外周を球面に加工した分割型の球面キー １４ …軸受の回り止めピン １１２…センサ １１３…アンプ １１４…Ａ／Ｄ変換器 １１５…計算機 １１６…コントローラ（ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ） １１７…コントローラ（ポンプ制御盤） １１８…コントローラ（電動リリーフ弁制御部） Ａe …油溝部を含めた静圧軸受としての等価面積 Ｄ …球面軸受の直径 ｈmin …軸受油膜の厚さ ｈc …軸受幅方向の中央位置における軸受油膜厚さ Ｌ …軸受面の軸受幅方向の長さ Ｍ …球面軸受の球面座に生じるモーメント Ｎ …回転速度 Ｎ0 …機械によって異なるが、油溝部で静圧浮上する
ことにより軸系の支持剛性が低下しても、振動上問題の
ない回転速度 ｎ …油溝の数 Ｐ …油膜圧力分布 Ｐ0 …油溝部の圧力 ｒ …油膜圧力の合力点のオフセフト量 ＴM …軸受メタルの温度 Ｗ …軸受の荷重 Ｗy …油膜圧力の合力 α …相対頃斜角 μ …摩擦係数 θi …各油溝の周方向中心位置と鉛直線のなす角度
（図５）
ことにより軸系の支持剛性が低下しても、振動上問題の
ない回転速度 ｎ …油溝の数 Ｐ …油膜圧力分布 Ｐ0 …油溝部の圧力 ｒ …油膜圧力の合力点のオフセフト量 ＴM …軸受メタルの温度 Ｗ …軸受の荷重 Ｗy …油膜圧力の合力 α …相対頃斜角 μ …摩擦係数 θi …各油溝の周方向中心位置と鉛直線のなす角度
（図５）
フロントページの続き (72)発明者 桃尾 孝史 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内
Claims (2)
- 【請求項１】（Ａ）支持環（１）と、軸受（２）と、油
溝部（４）と、油溝部に対して高圧油を供給する機構
（１２）からなり、（Ｂ）前記支持環（１）の内面と軸
受（２）の外面間の支持部は球面で形成され、（Ｃ）前
記軸受（２）は、内周面に油膜を形成する軸受面を有
し、外周面で軸受支持環（１）に支えられ、（Ｄ）前記
油溝部（４）は、前記球面の軸受側もしくは支持環側の
いずれかに設けられ、（Ｅ）前記油溝部に対して高圧油
を供給する機構（１２）は、高圧油ポンプ（１１）と、
圧力調整弁（１０）と、流量調整絞り（８）と、逆止弁
（７）と、油溝部に開口する圧油供給管路（６）を前記
順に配置することにより構成し、圧力調整弁（１０）と
流量調整絞り（８）と圧油供給配管（６）を介して、軸
受又は軸受支持環内部に設けられた油溝部（４）に高圧
油を供給し、（Ｆ）前記軸受外周の球面部にオイルリフ
ト機構を有し、（Ｇ）前記オイルリフト機構をタービン
起動後のターニング中、ないしは、低速回転中に、定時
間のみ短時間動作させる計算機（１１５）を持ち、
（Ｈ）前記オイルリフト機構の油溝内圧力を軸受荷重と
オイルリフト機構の形状寸法で決まる一定圧力以下とな
るように、前記圧力調整弁（１０）で制限し、（Ｉ）前
記圧力調整を、タービン高速回転中のオイルリフト機構
作動時に機能するための、回転数検出装置（１１２）と
設定圧力の指令回路（１１６、１１７、１１８）を持つ
ことを特徴とする調芯機構を有するジャーナル軸受。 - 【請求項２】（Ａ）支持環（１）と、軸受（２）と、油
溝部（４）と、油溝部に対して高圧油を供給する機構
（１１２）からなり、（Ｂ）前記支持環（１）の内面と
軸受（２）の外面間の支持部は、球面で形成され、
（Ｃ）前記軸受（２）は、内周面に油膜を形成する軸受
面を有し、外周面で軸受支持環（１）に支えられ、
（Ｄ）前記油溝部（４）は、前記球面の軸受側もしくは
支持環側のいずれかに設けられ、（Ｅ）前記油溝部に対
して高圧油を供給する機構（２２）は、高圧油ポンプ
（１１）と、圧力調整弁（１０）と、油溝部に開口する
圧油供給管路（６）を前記順に配置することにより構成
し、圧力調整弁（１０）と圧油供給配管（６）を介し
て、軸受又は軸受支持環内部に設けられた油溝部（４）
に高圧油を供給し、（Ｆ）前記軸受外周の球面部にオイ
ルリフト機構を有し、（Ｇ）前記オイルリフト機構をタ
ービン起動後のターニング中、ないしは、低速回転中に
定時間のみ短時間動作させる計算機（１１５）を持ち、
（Ｈ）前記オイルリフト機構の油溝内圧力を軸受荷重と
オイルリフト機構の形状寸法で決まる一定圧力以下とな
るように、前記圧力調整弁（１０）で制限し、（Ｉ）前
記圧力調整を、タービン高速回転中のオイルリフト機構
作動時に機能するための、回転数検出装置（１１２）と
設定圧力のコントローラ（１１６、１１７、１１８）を
持つことを特徴とする調芯機構を有するジャーナル軸
受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10024397A JPH10292817A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 調芯機構を有するジャーナル軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10024397A JPH10292817A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 調芯機構を有するジャーナル軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10292817A true JPH10292817A (ja) | 1998-11-04 |
Family
ID=14268815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10024397A Pending JPH10292817A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 調芯機構を有するジャーナル軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10292817A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006105371A (ja) * | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Sumitomo Heavy Industries Techno-Fort Co Ltd | すべり軸受構造 |
| CN1300479C (zh) * | 2004-01-07 | 2007-02-14 | 潘旭华 | 一种控制静压滑动轴承的方法 |
| JP2007225510A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Jfe Mechanical Co Ltd | バランス検査方法、及びバランス検査装置 |
| JP2011185111A (ja) * | 2010-03-05 | 2011-09-22 | Denso Corp | 燃料供給ポンプ |
| WO2012057039A1 (ja) | 2010-10-26 | 2012-05-03 | 三菱重工業株式会社 | 航空機用配管支持構造 |
| US9366287B2 (en) | 2013-01-31 | 2016-06-14 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Tilting pad bearing device |
| EP3155235A4 (en) * | 2014-06-13 | 2017-09-06 | Echogen Power Systems LLC | Systems and methods for controlling backpressure in a heat engine system having hydrostatic bearings |
-
1997
- 1997-04-17 JP JP10024397A patent/JPH10292817A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1300479C (zh) * | 2004-01-07 | 2007-02-14 | 潘旭华 | 一种控制静压滑动轴承的方法 |
| JP2006105371A (ja) * | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Sumitomo Heavy Industries Techno-Fort Co Ltd | すべり軸受構造 |
| JP2007225510A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Jfe Mechanical Co Ltd | バランス検査方法、及びバランス検査装置 |
| JP2011185111A (ja) * | 2010-03-05 | 2011-09-22 | Denso Corp | 燃料供給ポンプ |
| WO2012057039A1 (ja) | 2010-10-26 | 2012-05-03 | 三菱重工業株式会社 | 航空機用配管支持構造 |
| US9447899B2 (en) | 2010-10-26 | 2016-09-20 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Tube support structure for aircraft |
| US9366287B2 (en) | 2013-01-31 | 2016-06-14 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Tilting pad bearing device |
| US9371857B2 (en) | 2013-01-31 | 2016-06-21 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Tilting pad bearing device |
| US9512879B2 (en) | 2013-01-31 | 2016-12-06 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Tilting pad bearing device |
| EP3155235A4 (en) * | 2014-06-13 | 2017-09-06 | Echogen Power Systems LLC | Systems and methods for controlling backpressure in a heat engine system having hydrostatic bearings |
| US9932861B2 (en) | 2014-06-13 | 2018-04-03 | Echogen Power Systems Llc | Systems and methods for controlling backpressure in a heat engine system having hydrostaic bearings |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4727708B2 (ja) | ジャーナル軸受 | |
| US6310414B1 (en) | Shaft bearing system | |
| US5739609A (en) | Magnetic bearing apparatus | |
| JP4203473B2 (ja) | デカップリング後のロータ再センタリング | |
| US9835196B2 (en) | Rotating machinery with adaptive bearing journals and methods of operating | |
| Zeidan et al. | Application Of High Speed And High Performance Fluid Film Bearings In Rotating Machinery. | |
| US4527910A (en) | Dual clearance squeeze film damper | |
| JP2004263854A (ja) | シャフトの臨界速度を変化させる方法及び装置 | |
| US20130028731A1 (en) | Tilting pad journal bearing and steam turbine | |
| JP2008503693A (ja) | 流体膜軸受の不安定性制御方法 | |
| JPH10292817A (ja) | 調芯機構を有するジャーナル軸受 | |
| JP2002349551A (ja) | スラスト軸受装置およびターボチャージャ | |
| US4923313A (en) | Device in rolling bearings | |
| US6407475B1 (en) | Bearing load control | |
| JP6469716B2 (ja) | 排気ガスターボチャージャーのための軸受装置および排気ガスターボチャージャー | |
| JP2007100644A (ja) | ターボチャージャの軸受装置 | |
| US3497276A (en) | Pivoted pad bearing | |
| KR20180096528A (ko) | 초고속 스핀들 장치 | |
| JPS61149611A (ja) | すべり軸受監視装置 | |
| JP2007127006A (ja) | ２軸式ガスタービン，２軸式ガスタービンの運用方法，２軸式ガスタービンの制御方法、及び２軸式ガスタービンの軸受冷却方法。 | |
| US9188156B2 (en) | Auxiliary bearing centering device | |
| JPH08326751A (ja) | 磁気軸受装置 | |
| JPH10288220A (ja) | ティルティグパッド軸受 | |
| JP5800420B2 (ja) | ジャーナル軸受 | |
| Herbage | High speed journal and thrust bearing design |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020806 |