JPH10299765A - スラスト軸受 - Google Patents

スラスト軸受

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Publication number
JPH10299765A
JPH10299765A JP10458097A JP10458097A JPH10299765A JP H10299765 A JPH10299765 A JP H10299765A JP 10458097 A JP10458097 A JP 10458097A JP 10458097 A JP10458097 A JP 10458097A JP H10299765 A JPH10299765 A JP H10299765A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pad
thrust
thrust bearing
collar
damper mechanism
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10458097A
Other languages
English (en)
Inventor
Tanehiro Shinohara
種宏 篠原
Zenichi Yoshida
善一 吉田
Kazuhiko Yamashita
一彦 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP10458097A priority Critical patent/JPH10299765A/ja
Publication of JPH10299765A publication Critical patent/JPH10299765A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のスラスト軸受においては、パッド背面
の支持構造が剛構造になっているため、そのまま過大な
スラスト力がパッドに加わって油膜が薄くなり、油膜の
剪断による発熱増大によってメタル温度の上昇、最悪の
場合は油膜が破断してスラスト軸受の焼損などを生じる
危険性がある。 【解決手段】 潤滑油7を入れたスラスト軸受ケース4
内で回転軸1に嵌装されたカラー2に掛かるスラスト力
をパッド3を介してスラスト軸受ケース4により支持す
るスラスト軸受におけるパッド3とスラスト軸受ケース
4との間にピストン8および封入油10を備えたダンパ
機構を介装する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気タービン、ガ
スタービンなど大型回転機械の回転軸などに適用される
スラスト軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は蒸気タービン、ガスタービンなど
大型回転機械の回転軸などに使用されている従来のスラ
スト軸受の説明図である。図において、一般にスラスト
軸受は回転軸1側のカラー2、複数枚のパッド3、スラ
スト軸受ケース4などにより構成され、スラスト軸受ケ
ース4内には潤滑油が満たされている。
【0003】回転軸1が回転することにより回転軸1に
固定されたカラー2が回転し、このカラー2に作用する
回転軸1のスラスト力を油膜を介してパッド3が受け、
パッド3に作用するスラスト力をパッド3背面のピボッ
ト5を介してスラストケース4で受けるようになってお
り、変形を抑えた剛構造の支持構造になっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のス
ラスト軸受において、地震発生時などに地震などによる
加速度と大型回転機械などのロータの自重との積に応じ
た慣性力が、回転軸1方向のスラスト力として発生する
ことが予想される。このスラスト力の大きさは地震の揺
れの方向に大きく依存するが、仮に地震の揺れ方向とロ
ータの回転軸1の方向とが一致した最悪のケースを想定
すると、大型回転機械などの場合は慣性力で生じるスラ
スト力が定格時のスラスト力の約5〜10倍になり、短
時間ではあるがスラスト軸受に過大なスラスト力が負荷
される。
【0005】回転軸1とともに回転するカラー2と静止
側のパッド3との間にはくさび形状の油膜が形成され、
この油膜圧力によりカラー2とパッド3とがメタルコン
タクトすることなく回転軸1に作用するスラスト力を支
えるようになっている。通常の定格運転時におけるスラ
スト力に対しては油膜の厚さが最小の部分で100〜2
00μm程度が確保されるように設計されているが、従
来のスラスト軸受の構造はパッド3背面の支持構造が剛
構造になっているため、そのまま過大なスラスト力がパ
ッド3に加わって油膜が薄くなり、油膜の剪断による発
熱増大によってメタル温度の上昇、最悪の場合は油膜が
破断してスラスト軸受の焼損などを生じる危険性があ
る。
【0006】なお、このような地震発生時などにおける
大きなスラスト力を想定し、その大きなスラスト力に対
して余裕度を考えたスラスト軸受を設計した場合には、
スラスト軸受の寸法が大きくなってロータの構造が大型
化し、コストアップするなどの不具合がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係るスラスト軸
受は上記課題の解決を目的にしており、潤滑油を入れた
スラスト軸受ケース内で回転軸に嵌装されたカラーに掛
かるスラスト力をパッドを介して上記スラスト軸受ケー
スにより支持するスラスト軸受における上記パッドと上
記スラスト軸受ケースとの間にダンパ機構が介装されて
いる。
【0008】また、本発明に係るスラスト軸受は、上記
ダンパ機構としてピストンおよび封入油を備えている。
【0009】また、本発明に係るスラスト軸受は、上記
ダンパ機構としてピストンおよびばねを備えている。
【0010】また、本発明に係るスラスト軸受は、上記
ダンパ機構としてピストンおよびゴム状材を備えてい
る。
【0011】また、本発明に係るスラスト軸受は、上記
ダンパ機構としてピストンおよび弾性変形材を備えてい
る。
【0012】このように、本発明に係る各スラスト軸受
においては、地震発生時などに大型回転機械などのロー
タの慣性力により回転軸に衝撃的に加わる過大なスラス
ト力の作用によりパッドに作用するスラスト力を緩和す
るためにパッドの背面を直接スラスト軸受ケースで受け
ることなく、パッド背面とスラストケースとの間に衝撃
力を吸収するダンパ機構を介した支持構造としており、
このダンパ機構としてピストン背面に封入油を封入す
る、或いはピストン背面をばね、ゴム状材、弾性変形材
などの弾性体を介して支持している。
【0013】このパッド背面とスラスト軸受ケースとの
間に介装されたダンパ機構は定格運転時における定常的
なスラスト力の変化に対しては機能せず、従来のダンパ
機構がないスラスト軸受と同等の性能を有しているが、
地震などの加速度の作用により急激に増大する回転軸の
過渡的な過大なスラスト力に対してはパッドの背面に設
けられたダンパ機構により衝撃的に加わるスラスト力を
吸収してパッドに作用する衝撃力を緩和し、衝撃を回避
することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の一形態に係
るスラスト軸受の説明図、図2は本発明の実施の他の各
種形態に係るスラスト軸受の説明図である。図におい
て、これらの実施の形態に係るスラスト軸受は蒸気ター
ビン、ガスタービンなど大型回転機械の回転軸などに使
用されるもので、図における符号1は回転軸、2はカラ
ー、3はパッド、4はスラスト軸受ケース、5はピボッ
ト、6はサイドシール、7は潤滑油、8はピストン、9
はシール、10は封入油、11はばね、12はゴム、1
3は弾性変形材である。
【0015】図1において、本実施の形態に係るスラス
ト軸受は同図(a)に示すように回転軸1側のカラー
2、複数枚のパッド3、スラスト軸受ケース4などによ
り構成され、スラスト軸受ケース4内には潤滑油が満た
されている。
【0016】回転軸1が回転することにより回転軸1に
固定されたカラー2が回転し、このカラー2に作用する
回転軸1のスラスト力を油膜を介してパッド3が受け、
パッド3に作用するスラスト力をパッド3背面のピボッ
ト5を介してスラストケース4で受ける支持構造になっ
ている。
【0017】回転軸1とともに回転するカラー2と静止
側のパッド3との間にはくさび形状の油膜が形成され、
この油膜圧力によりカラー2とパッド3とがメタルコン
タクトすることなく回転軸1に作用するスラスト力を支
えるようになっている。通常の定格運転時におけるスラ
スト力に対しては油膜の厚さが最小の部分で100〜2
00μm程度が確保されるように設計されている。
【0018】また、本スラスト軸受においては地震発生
時などに大型回転機械のロータの慣性力により回転軸1
の軸方向に衝撃的に加わる過大なスラスト力によってパ
ッド3に作用する衝撃力を緩和するようにダンパ機構が
付加されており、パッド3の背面のピボット5を直接に
スラストケース4で受けずに、パッド3背面のピボット
5とスラストケース4との間に衝撃力を吸収するピスト
ン8と封入油10とによるダンパ機構を介した支持構造
になっている。
【0019】このように、本スラスト軸受においては、
軸受用のパッド3とそのパッド3を支持するスラストケ
ース4との間に衝撃力を吸収するピストン8と封入油1
0とによるダンパ機能が設けられており、この封入油1
0の体積弾性係数をKとすると圧力の増加ΔPと体積の
減少ΔVとの関係は次式のようになる。 ΔP=−K(ΔV/V)=−K(ΔL・A/(L・
A))=−K(ΔL/L) 但し、Aはピストン8の断面積、Lは封入油10を封入
している部分の長さである。
【0020】ここで、体積張性係数Kは約104 kgf/cm
2 であるので、例えばピストン8の移動量を基準長さL
の1〜2%とすると、ΔL/L=0.01〜0.02、
L=10mmとしてΔL=0.1〜0.2mm、圧力ΔP=
104 ×0.01〜0.02=100〜200kgf/cm2
となり、例えばピストン径を100mmとすると、荷重F
=(π/4)×102 ×8パッド枚数×(100〜20
0)=63〜126ton 、衝撃荷重10数ton 〜100
ton を支える圧力は十分に発生し得る。
【0021】従って、同図(b)に示すように回転軸1
の軸方向に過大なスラスト力が作用しても、パッド3背
面のピストン8と封入油10とにより構成されるダンパ
機構がパッド3に作用する衝撃力を吸収してパッド3に
掛かるスラスト力を緩和する。このダンパ機構は地震発
生時など急激にスラスト力が増大するときにのみ機能
し、通常の時間的に緩っくりしたスラスト力の変化に対
しては機能せず、従来のダンパ機構を有さないスラスト
軸受と同様な性能になる。
【0022】また、パッド3背面のピボット5とスラス
ト軸受ケース4との間において衝撃力を吸収するダンパ
機構としては、ピストン8と封入油10とによる方式以
外に、図2(a)に示すようにピストン8とばね11と
によるダンパ機構、同図(b)に示すようにピストン8
と弾性を有するゴム12とによるダンパ機構、同図
(c)に示すようにピストン8と弾性変形材13とによ
るダンパ機構などでもよく、このようなダンパ機構をパ
ッド3背面のピボット5とスラスト軸受ケース4との間
に設けることにより、地震などの発生時にパッド3に急
激に過大なスラスト力が作用してもパッド3背面のスラ
ストケース4に組み込んだピストン8が僅かに変位して
回転軸1のスラスト力を吸収し、パッド3に作用する衝
撃力を緩和する。パッド3背面のダンパ機構の剛性は定
格運転時の油膜の剛性よりも大きく設計し、特に衝撃力
が作用しない通常の運転時にはダンパ機構が機能しない
設計になっており、ピストン8と封入油10とによるダ
ンパ機構と略同様の作用および効果を得ることができ
る。
【0023】従来のスラスト軸受においては、回転軸と
ともに回転するカラーと静止側のパッドとの間にはくさ
び形状の油膜が形成され、この油膜圧力によりカラーと
パッドとがメタルコンタクトすることなく回転軸に作用
するスラスト力を支えるようになっている。通常の定格
運転時におけるスラスト力に対しては油膜の厚さが最小
の部分で100〜200μm程度が確保されるように設
計されているが、従来のスラスト軸受の構造はパッド背
面の支持構造が剛構造になっているため、そのまま過大
なスラスト力がパッドに加わって油膜が薄くなり、油膜
の剪断による発熱増大によってメタル温度の上昇、最悪
の場合は油膜が破断してスラスト軸受の焼損などを生じ
る危険性がある。
【0024】なお、このような地震発生時などにおける
大きなスラスト力を想定し、その大きなスラスト力に対
して余裕度を考えたスラスト軸受を設計した場合には、
スラスト軸受の寸法が大きくなってロータの構造が大型
化し、コストアップするなどの不具合がある。
【0025】このような地震時などにおけるロータの慣
性に起因する衝撃的に短時間で作用する過大なスラスト
力に対し、パッド3に過大スラスト力が掛からないよう
にすることはスラスト軸受の耐久性の点から非常に重要
である。このため、上述の各実施の形態に係るスラスト
軸受においては、地震発生時などに大型回転機械のロー
タの慣性力により衝撃的に短時間で加わる過大なスラス
ト力の作用時にパッド3に加わる衝撃力を緩和するた
め、パッド3の背面のピボット5を直接にスラスト軸受
ケース4で受ける従来の支持方式を廃し、パッド3の背
面のピボット5とスラスト軸受ケース4との間に衝撃力
を吸収するダンパ機構を介した支持構造としている。
【0026】これらのダンパ機構としてピストン8の背
面に封入油10などの液体を封入してダンパ機能を付加
する、或いはピストン8の背面をばね11、ゴム12な
どの弾性体で支持する、或いはピボット8の背面を弾性
変形して吸収する弾性変形材13により支持する構造に
しており、これにより本スラスト軸受は大型回転機械な
どの定格運転時における定常のスラスト力に対しては従
来のスラスト軸受と同等の性能を有し、地震発生時など
による加速度の作用により生じる過渡的な過大なスラス
ト力に対してはパッド3背面に設けたこれらのダンパ機
構によって衝撃力を吸収し、パッド3に衝撃力が加わる
のを回避し、油膜の厚さの急激な低下、発熱の増大など
を避けることができてスラスト軸受の焼損を回避するこ
とができる。また、ピボット5およびパッド3の過大な
応力の作用による塑性変形を防止することができる。
【0027】
【発明の効果】本発明に係るスラスト軸受は前記のよう
に構成されており、パッド背面とスラスト軸受ケースと
の間に介装されたダンパ機構は定格運転時における定常
的なスラスト力の変化に対しては機能せず、従来のダン
パ機構がないスラスト軸受と同等の性能を有している
が、地震などの加速度の作用により急激に増大する回転
軸の過渡的な過大なスラスト力に対してはパッドの背面
に設けられたダンパ機構により衝撃的に加わるスラスト
力を吸収してパッドに作用する衝撃力を緩和し、衝撃を
回避することができるので、油膜厚さの急激な低下や油
膜の剪断による発熱増大などを避けることによりメタル
温度の上昇、スラスト軸受の焼損などの危険性を回避す
ることができる。また、過大な応力の作用によるピボッ
トおよびパッドの塑性変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は本発明の実施の一形態に係るスラ
スト軸受の縦断面図、同図(b)はその作用説明図であ
る。
【図2】図2(a),(b),(c)はそれぞれ本発明
の実施の他の各種形態に係るスラスト軸受の縦断面図で
ある。
【図3】図3(a)は従来のスラスト軸受の縦断面図、
同図(b)は同図(a)におけるB−B矢視断面図であ
る。
【符号の説明】
1 回転軸 2 カラー 3 パッド 4 スラスト軸受ケース 5 ピボット 6 サイドシール 7 潤滑油 8 ピストン 9 シール 10 封入油 11 ばね 12 ゴム 13 弾性変形材

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 潤滑油を入れたスラスト軸受ケース内で
    回転軸に嵌装されたカラーに掛かるスラスト力をパッド
    を介して上記スラスト軸受ケースにより支持するスラス
    ト軸受において、上記パッドと上記スラスト軸受ケース
    との間にダンパ機構を介装したことを特徴とするスラス
    ト軸受。
  2. 【請求項2】 上記ダンパ機構としてピストンおよび封
    入油を備えたことを特徴とする請求項1に記載のスラス
    ト軸受。
  3. 【請求項3】 上記ダンパ機構としてピストンおよびば
    ねを備えたことを特徴とする請求項1に記載のスラスト
    軸受。
  4. 【請求項4】 上記ダンパ機構としてピストンおよびゴ
    ム状材を備えたことを特徴とする請求項1に記載のスラ
    スト軸受。
  5. 【請求項5】 上記ダンパ機構としてピストンおよび弾
    性変形材を備えたことを特徴とする請求項1に記載のス
    ラスト軸受。
JP10458097A 1997-04-22 1997-04-22 スラスト軸受 Withdrawn JPH10299765A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010276197A (ja) * 2009-06-01 2010-12-09 Waukesha Bearings Corp 液圧式端部フロート調節器
CN102269218A (zh) * 2011-07-19 2011-12-07 华中科技大学 船用推力轴承共振转换器
RU2468310C2 (ru) * 2007-06-28 2012-11-27 Линде Акциенгезельшафт Турбодетандер
US10036279B2 (en) * 2016-04-18 2018-07-31 General Electric Company Thrust bearing

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JP2010276197A (ja) * 2009-06-01 2010-12-09 Waukesha Bearings Corp 液圧式端部フロート調節器
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20040706