JPH11108060A - Bearing device - Google Patents

Bearing device

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JPH11108060A
JPH11108060A JP27741297A JP27741297A JPH11108060A JP H11108060 A JPH11108060 A JP H11108060A JP 27741297 A JP27741297 A JP 27741297A JP 27741297 A JP27741297 A JP 27741297A JP H11108060 A JPH11108060 A JP H11108060A
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JP
Japan
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bearing
bearing device
pad
rotating
fixed
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JP27741297A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Sugiyama
山 憲 一 杉
Yoshiichi Kimura
村 芳 一 木
Atsushi Kaneko
子 淳 金
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain satisfactory abrasion characteristics similar to the case adopting a ceramic sintered body alone by coating at least one of sliding surfaces of a rotating member and a fixed member with a hard film selected from chromium oxide, tungsten carbide, chromium carbide. SOLUTION: A rotary shaft 157 of a bearing device is in contact with a pad 153 when the shaft is not rotated. When the rotary shaft 157 is rotated, dynamic pressure is generated between the rotary shaft 157 and the pad 153 due to water as lubricating fluid, or process fluid in the case that a device 150 is arranged on a fluid machine. The rotary shaft 157 is thus held without being contact with the pad 153. A sliding surface of the rotary shaft 157 is made of metal. A base material of the opposed pad is also made of metal. Its surface is coated by chromium oxide.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は軸受装置に関し、特
に、ポンプや水車等の流体機械で用いられるのに好適な
軸受装置に関する。
The present invention relates to a bearing device, and more particularly to a bearing device suitable for use in a fluid machine such as a pump or a water wheel.

【0002】[0002]

【従来の技術】この様な軸受装置においては、良好な耐
摩擦性と、回転系の摩擦を低減する事が出来る事が要求
されている。そして、ゴム軸受、或はセラミックス焼結
体が用いられた水潤滑の軸受装置は知られている。
2. Description of the Related Art Such a bearing device is required to have good friction resistance and to be able to reduce friction of a rotating system. A water-lubricated bearing device using a rubber bearing or a ceramic sintered body is known.

【0003】しかし、ゴム軸受の場合は、耐摩耗性に問
題がある。また、大型機械にゴム軸受を適用した場合
に、その構造が複雑になるという問題も存在する。
However, rubber bearings have a problem in wear resistance. In addition, when a rubber bearing is applied to a large machine, there is a problem that the structure becomes complicated.

【0004】これに対して、セラミックス焼結体を用い
た軸受装置によれば、構造の簡素化が可能である。しか
し、セラミックス焼結体自体の加工が金属材料等に比較
して非常に困難であり、製造コストが高騰化してしま
う、という問題点を有している。特に径寸法が大きい軸
受装置の場合には、組立作業も非常に煩雑となるため、
製造コストが高騰化してしまう。
On the other hand, according to a bearing device using a ceramic sintered body, the structure can be simplified. However, there is a problem that the processing of the ceramic sintered body itself is extremely difficult as compared with a metal material or the like, and the manufacturing cost increases. In particular, in the case of a bearing device having a large diameter, the assembling work becomes very complicated.
Manufacturing costs will increase.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した従来
技術の各種問題点に鑑みて提案されたものであり、必要
な耐摩擦性と、摩擦を低減する機能とを有しており、構
造が複雑化する事が無く、組立作業が容易であり、しか
も、製造コストを低く抑える事が出来る様な軸受装置の
提供を目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in view of the above-mentioned various problems of the prior art, and has a required friction resistance and a function of reducing friction. It is an object of the present invention to provide a bearing device which does not complicate the structure, facilitates the assembling work, and can keep the manufacturing cost low.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】発明者等は、上述した問
題の対策として、金属等の安価な基材の表面にセラミッ
クス材料の硬質被膜をコーティングし、これを軸受材料
とする事に着目した。そして、代表的な金属酸化物系セ
ラミックス材料の溶射被膜や、金属炭化物系セラミック
ス材料の溶射被膜を用いて、水中での摩擦摩耗実験を種
々行い、セラミックス焼結体の試験結果との比較によっ
て、水潤滑軸受装置の材料としての適性に対する評価を
行なった。その結果、金属材料或いはセラミックスを基
材とする回転側部材及び/叉は固定側部材にセラミック
ス溶射被膜をコーテイングすれば、軸受装置として好適
に用いることが出来ることを見出した。
Means for Solving the Problems As a countermeasure for the above-mentioned problem, the inventors have paid attention to coating a hard coating of a ceramic material on the surface of an inexpensive base material such as a metal and using the coating as a bearing material. . Using a thermal spray coating of a typical metal oxide ceramic material and a thermal spray coating of a metal carbide ceramic material, we conducted various friction and wear experiments in water, and by comparing with the test results of ceramic sintered bodies, The suitability as a material for the water lubricated bearing device was evaluated. As a result, they have found that a ceramic sprayed coating on a rotating member and / or a fixed member made of a metal material or ceramic as a base material can be suitably used as a bearing device.

【0007】本発明の軸受装置は、回転側に固定された
回転側部材と、固定側に固定され且つ前記回転部材に対
向する固定側部材とを有し、前記回転側部材と固定側部
材とが摺動して接触する軸受装置において、前記回転側
部材及び固定側部材の少なくとも一方は、その摺動面が
硬質被膜で被覆されており、該硬質被膜は酸化クロム
(Cr2 3 )、炭化タングステン(WC)、炭化クロ
ム(Cr3 2 )のいずれかであることを特徴としてい
る。
The bearing device of the present invention has a rotating member fixed to a rotating side, and a fixed member fixed to the fixed side and facing the rotating member. In a bearing device that slides and contacts, at least one of the rotating-side member and the fixed-side member has a sliding surface coated with a hard coating, and the hard coating is formed of chromium oxide (Cr 2 O 3 ). It is characterized by being one of tungsten carbide (WC) and chromium carbide (Cr 3 C 2 ).

【0008】ここで、前記「回転側に固定された回転側
部材」とは、例えば、回転軸、或いは、回転軸に嵌合し
たスリーブ、その他が該当する。また、前記「回転部材
に対向する固定側部材」としては、例えば軸受、特に、
軸受の接触面部材等が該当する。
Here, the "rotating member fixed to the rotating side" corresponds to, for example, a rotating shaft, a sleeve fitted to the rotating shaft, and the like. Further, as the "fixed member facing the rotating member", for example, a bearing, particularly,
The contact surface member of the bearing corresponds to this.

【0009】本発明の軸受装置の実施に際して、前記回
転側部材及び固定側部材の少なくとも一方の基材を金属
材料とする事が可能である。勿論、前記回転側部材及び
固定側部材の双方の基材を金属材料とする事も可能であ
る。
In implementing the bearing device of the present invention, it is possible that at least one base material of the rotating side member and the fixed side member is made of a metal material. Of course, the base material of both the rotating side member and the fixed side member can be made of a metal material.

【0010】また、前記回転側部材及び固定側部材の少
なくとも一方の基材をセラミックスにすることも可能で
ある。この場合も、回転側部材及び固定側部材の双方の
基材をセラミックスとする事が出来る。
Further, it is possible that at least one of the base material of the rotating side member and the fixed side member is made of ceramics. Also in this case, the base material of both the rotating side member and the fixed side member can be made of ceramics.

【0011】本発明の実施に際して、前記硬質被膜の組
成が99%酸化クロム(99.0%Cr2 3 )である
のが好ましい。また、前記セラミックスは炭化珪素(S
iC)の焼結体であるのが好ましい。
In the practice of the present invention, the composition of the hard coating is preferably 99% chromium oxide (99.0% Cr 2 O 3 ). The ceramic is silicon carbide (S
It is preferably a sintered body of iC).

【0012】さらに、前記軸受装置を設けた流体機械の
プロセス流体を潤滑剤として用いることが可能である。
Further, a process fluid of a fluid machine provided with the bearing device can be used as a lubricant.

【0013】これに加えて、本発明の軸受装置を、所謂
「水潤滑」の形式とする事が可能である。すなわち、所
謂水ポンプであればその自揚流体を潤滑剤として使用す
るか、或いは、別途設けた清水供給機構により潤滑剤と
して作用する水を供給することが可能である。
In addition, the bearing device of the present invention can be of a so-called “water lubrication” type. That is, in the case of a so-called water pump, the self-lifting fluid can be used as a lubricant, or water acting as a lubricant can be supplied by a separately provided fresh water supply mechanism.

【0014】上述した様な構成を具備する本発明の軸受
装置によれば、前記回転側部材及び固定側部材の少なく
とも一方は、その摺動面が硬質被膜で被覆されており、
該硬質被膜は酸化クロム、炭化タングステン、炭化クロ
ムのいずれかであるので、金属材料等の比較的加工をし
易い材料で基材を構成し、摺動面に硬質被膜のコーティ
ングを行う、という比較的容易な製造プロセスを採用す
る事が可能となる。
According to the bearing device of the present invention having the above-described configuration, at least one of the rotating side member and the fixed side member has a sliding surface coated with a hard coating,
Since the hard coating is any of chromium oxide, tungsten carbide, and chromium carbide, the base material is made of a material that is relatively easy to process, such as a metal material, and the sliding surface is coated with the hard coating. It is possible to adopt an easy manufacturing process.

【0015】ここで、発明者等の実験によれば、特に酸
化クロムの被膜を形成した場合には、セラミックス焼結
体単体を用いた場合と同程度な良好な摩耗特性が得られ
る。従って、本発明によれば、簡単な製造プロセスによ
り、セラミックス焼結体単体からなる軸受と同程度の耐
摩耗性を有する軸受装置を製造できるのである。
Here, according to experiments by the inventors, particularly when a chromium oxide film is formed, the same good abrasion characteristics as when a ceramic sintered body is used alone can be obtained. Therefore, according to the present invention, a bearing device having the same level of wear resistance as a bearing made of a single ceramic sintered body can be manufactured by a simple manufacturing process.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図1−8は、本発明が適用され
る軸受の構造を例示している。図1、図2は、水潤滑動
圧ジャーナル軸受の構造例を示している。図1、図2で
示す軸受150において、ハウジングとして機能するキ
ャリアリング151の内部には、回転側部材である回転
軸157(図2)と、固定側部材(軸受の接触面部材)
である金属製のパッド153とが収容されている。そし
て、パッド153の半径方向内周面は、酸化クロム(C
2 3 )の被膜160(図1)により被覆されてい
る。なお、図1、図2において、符号152はパッドス
トップ、符号154はジョイントピン、符号155はス
トップピン、符号156はジョイントボルトを示してい
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 8 illustrate a structure of a bearing to which the present invention is applied. 1 and 2 show a structural example of a water-lubricated dynamic journal bearing. In the bearing 150 shown in FIGS. 1 and 2, a rotating shaft 157 (FIG. 2) serving as a rotating member and a fixed member (contact surface member of the bearing) are provided inside a carrier ring 151 functioning as a housing.
And a metal pad 153 that is The inner circumferential surface of the pad 153 in the radial direction is made of chromium oxide (C
r 2 O 3 ) (FIG. 1). 1 and 2, reference numeral 152 denotes a pad stop, reference numeral 154 denotes a joint pin, reference numeral 155 denotes a stop pin, and reference numeral 156 denotes a joint bolt.

【0017】回転軸157が回転していない場合には、
該回転軸157はパッド153(より詳細には、パッド
153の半径方向内周面にコーティングされた酸化クロ
ム被膜160)と接触している。一方、回転軸157が
回転すると、該回転軸157とパッド153との間に潤
滑流体として作用する水(装置150が流体機械に設け
られているのであれば、プロセス流体)による動圧が発
生し、回転軸157はパッド153と接触すること無く
支持される。
When the rotating shaft 157 is not rotating,
The rotation shaft 157 is in contact with the pad 153 (more specifically, the chromium oxide film 160 coated on the radially inner peripheral surface of the pad 153). On the other hand, when the rotating shaft 157 rotates, a dynamic pressure is generated between the rotating shaft 157 and the pad 153 by water (a process fluid if the device 150 is provided in a fluid machine) acting as a lubricating fluid. , The rotating shaft 157 is supported without contacting the pad 153.

【0018】ここで、回転軸157の摺動面は金属製で
あり、対向するパッド153の基材は金属であり、その
表面は酸化クロムでコーティングされているので、耐摩
耗性及び摩擦特性が極めて良好となる。ここで、前記パ
ッド153を炭化珪素等のセラミックで形成することが
可能である。また、図1では被膜160はパッド153
に設けられているが、回転軸157(の摺動面)にコー
ティングしても良い。
Here, the sliding surface of the rotating shaft 157 is made of metal, the base material of the facing pad 153 is made of metal, and the surface thereof is coated with chromium oxide. Very good. Here, the pad 153 can be formed of a ceramic such as silicon carbide. Also, in FIG.
However, (the sliding surface of) the rotating shaft 157 may be coated.

【0019】図3、図4は、水潤滑静圧ジャーナル軸受
を示す。図3、図4で示す軸受250において、回転側
部材である回転軸265(図4)と、固定側部材(軸受
の接触面部材)である金属製のパッド263及びランド
261は、回転軸265の回転時に摺動する。ここで、
パッド263及びランド261の半径方向内周面は、酸
化クロム(Cr2 3 )の被膜270がコーティングさ
れている。
3 and 4 show a water lubricated hydrostatic journal bearing. In the bearing 250 shown in FIGS. 3 and 4, the rotating shaft 265 (FIG. 4) as the rotating member and the metal pad 263 and the land 261 as the fixed member (contact surface member of the bearing) are connected to the rotating shaft 265. Sliding when rotating. here,
The radially inner peripheral surfaces of the pad 263 and the land 261 are coated with a coating 270 of chromium oxide (Cr 2 O 3 ).

【0020】ここで、回転軸265の摺動面は金属製で
あり、対向するパッド263及びランド261の基材は
金属であり、その表面は酸化クロムでコーティングされ
ているので、耐摩耗性及び摩擦特性が極めて良好とな
る。図3、4においても、前記パッド263及びランド
261を炭化珪素等のセラミックで形成することが可能
である。また、被膜270を、回転軸265の摺動面に
コーティングしても良い。なお、符号262はポケッ
ト、符号264は潤滑剤を供給する供給孔である。
Here, the sliding surface of the rotating shaft 265 is made of metal, the base material of the pad 263 and the land 261 facing each other is metal, and the surfaces thereof are coated with chromium oxide, so that the wear resistance and the wear resistance are improved. The friction characteristics are extremely good. 3 and 4, the pads 263 and the lands 261 can be formed of ceramic such as silicon carbide. Further, the coating 270 may be coated on the sliding surface of the rotating shaft 265. Reference numeral 262 denotes a pocket, and reference numeral 264 denotes a supply hole for supplying a lubricant.

【0021】図5、図6は、水潤滑動圧スラスト軸受を
示す。図5、図6で示す軸受350において、回転側部
材である回転軸(図示せず)は、固定側部材(軸受の接
触面部材)である金属製のパッド372によって回転可
能に支持されている。このパッド372の回転軸と摺動
する側の表面には、酸化クロム(Cr2 3 )の被膜3
80がコーティングされている。
5 and 6 show a water-lubricated hydrodynamic thrust bearing. In the bearing 350 shown in FIGS. 5 and 6, a rotating shaft (not shown) as a rotating member is rotatably supported by a metal pad 372 as a fixed member (contact surface member of the bearing). . On the surface of the pad 372 that slides on the rotation axis, a coating 3 of chromium oxide (Cr 2 O 3 ) is provided.
80 are coated.

【0022】図示しない回転軸の摺動面は金属製であ
り、対向するパッド372の基材は金属であり、摺動面
は酸化クロム被膜380でコーティングされているの
で、耐摩耗性及び摩擦特性が極めて良好となる。図5、
6においても、前記パッド372を炭化珪素等のセラミ
ックで形成することが可能である。また、酸化クロムの
被膜380を、図示しない回転軸の摺動面にコーティン
グしても良い。なお、符号371はキャリアリング、3
73はパッドストップ、374はエンドパッドストッ
プ、375はエンドパッドストップ止めネジ、376は
ストップキー或いはピン等の係止部材、377はアジャ
ストスペーサ、378はアジャストスペーサ止めネジ、
379はシムである。
The sliding surface of the rotating shaft (not shown) is made of metal, the base material of the opposing pad 372 is made of metal, and the sliding surface is coated with a chromium oxide film 380. Is extremely good. FIG.
Also in 6, the pad 372 can be formed of a ceramic such as silicon carbide. Further, a coating surface 380 of chromium oxide may be coated on a sliding surface of a rotating shaft (not shown). Reference numeral 371 denotes a carrier ring, 3
73 is a pad stop, 374 is an end pad stop, 375 is an end pad stop set screw, 376 is a locking member such as a stop key or pin, 377 is an adjust spacer, 378 is an adjust spacer set screw,
379 is a shim.

【0023】図7、図8は、水潤滑静圧スラスト軸受を
示す。図7、図8で示す軸受450において、回転側部
材である回転軸(図示せず)は、固定側部材(軸受の接
触面部材)である金属製のパッド483によって回転可
能に支持されている。そして、パッド483の摺動面は
酸化クロム(Cr2 3 )の被膜490で被覆されてい
る。
7 and 8 show a water-lubricated hydrostatic thrust bearing. In the bearing 450 shown in FIGS. 7 and 8, a rotating shaft (not shown) as a rotating member is rotatably supported by a metal pad 483 as a fixed member (contact surface member of the bearing). . The sliding surface of the pad 483 is covered with a coating 490 of chromium oxide (Cr 2 O 3 ).

【0024】図示しない回転軸の摺動面は金属製であ
り、これを摺動支持するパッド483の基材は金属であ
り、摺動面は酸化クロムの被膜490でコーティングさ
れているので、耐摩耗性及び摩擦特性が極めて良好とな
る。図7、8においても、前記パッド483を炭化珪素
等のセラミックで形成することが可能である。また、酸
化クロムの被膜490を、図示しない回転軸の摺動面に
コーティングしても良い。なお、符号381はランド、
符号382はポケット、符号384は潤滑液(水)を供
給する供給孔である。
The sliding surface of the rotary shaft (not shown) is made of metal, the base material of the pad 483 for slidingly supporting the metal is metal, and the sliding surface is coated with a chromium oxide film 490. Abrasion and friction characteristics are extremely good. 7 and 8, the pad 483 can be formed of ceramic such as silicon carbide. Further, a coating 490 of chromium oxide may be coated on the sliding surface of the rotating shaft (not shown). Note that reference numeral 381 is a land,
Reference numeral 382 denotes a pocket, and reference numeral 384 denotes a supply hole for supplying a lubricating liquid (water).

【0025】ここで、図1−8において、摺動面の被膜
としては酸化クロムを例示したが、炭化タングステン、
炭化クロムであっても良い。
Here, in FIG. 1-8, the coating on the sliding surface is exemplified by chromium oxide.
It may be chromium carbide.

【0026】以下に、被膜として酸化クロム、炭化タン
グステン、炭化クロムを用いた場合の摩耗特性、摩擦特
性について、考察する。
The wear characteristics and friction characteristics when chromium oxide, tungsten carbide, and chromium carbide are used as the coating will be discussed below.

【0027】図9は実験装置の一形態を示している。ス
テンレス鋼(SUS316L)で構成された回転板1
を、回転軸2に固着することにより、一方の摺動面が形
成されている。そして、凹部5が形成されたリング状体
3を、軸方向に移動可能だが回転不能に設けられた加圧
軸4に固着することにより、他方の摺動面が形成されて
いる。ここで、加圧軸4は、図示しない空気圧装置より
上方に向けて荷重Lを加える様に構成されている。ま
た、加圧軸4には実験中のトルク変化を検知するトルク
メータ8が取り付けられている。
FIG. 9 shows an embodiment of the experimental apparatus. Rotating plate 1 made of stainless steel (SUS316L)
Is fixed to the rotating shaft 2 to form one sliding surface. The other sliding surface is formed by fixing the ring-shaped body 3 having the recess 5 formed thereon to the pressing shaft 4 which is provided so as to be movable in the axial direction but is not rotatable. Here, the pressure shaft 4 is configured to apply a load L upward from a pneumatic device (not shown). Further, a torque meter 8 for detecting a change in torque during an experiment is attached to the pressing shaft 4.

【0028】回転板1の下面には第1の供試材料6が取
り付けられ、リング状体3の上面には第2の供試材料7
が取り付けられている。そして、図9の実験装置全体
は、図示しない水槽の中に満たされた蒸留水中で供試材
料が試験される様に、構成されている。
A first test material 6 is mounted on the lower surface of the rotating plate 1, and a second test material 7 is mounted on the upper surface of the ring-shaped body 3.
Is attached. The entire experimental apparatus shown in FIG. 9 is configured so that a test material is tested in distilled water filled in a water tank (not shown).

【0029】そして、材料の良好な摩擦摩耗特性が必要
となるのは、軸受材料の固体接触が生じる起動・停止時
であることを考慮し、境界あるいは混合潤滑における供
試材料の摩擦摩耗特性を、以下の実験条件により、比較
評価を実施している。すなわち、周速は0.5m/s、
軸受圧力は0.1MPaから開始して供試材料の摺動面
が1000m走行毎に0.1MPaずつ上昇させる。そ
して、回転板1を回転中にトルクが急激に上昇し、滑り
面の損傷が最大摩耗深さ2ミクロン以上になったら実験
を中止して、その時の軸受圧力を限界軸受圧力として評
価している。
Considering that the material needs good friction and wear characteristics when starting and stopping when solid contact of the bearing material occurs, the friction and wear characteristics of the test material in boundary or mixed lubrication are considered. The comparative evaluation is performed under the following experimental conditions. That is, the peripheral speed is 0.5 m / s,
The bearing pressure starts from 0.1 MPa and is increased by 0.1 MPa every time the sliding surface of the test material travels 1000 m. Then, when the torque suddenly rises while rotating the rotating plate 1 and the damage of the sliding surface reaches the maximum wear depth of 2 μm or more, the experiment is stopped, and the bearing pressure at that time is evaluated as the limit bearing pressure. .

【0030】図10は、供試材料の一例を示し、セラミ
ックス焼結体と、ステンレス(SUS316L)の表面
にコーティングされたセラミックス溶射被膜、とが表示
されている。
FIG. 10 shows an example of the test material, in which a ceramic sintered body and a ceramic sprayed coating coated on the surface of stainless steel (SUS316L) are shown.

【0031】図11は実験を行なった供試材料の組み合
わせを示している。ここで、番号1は水潤滑軸受材料と
して実績のあるセラミックス焼結体同士の組み合わせを
示しており、比較評価の判定の目安となるものである。
FIG. 11 shows combinations of test materials used in the experiment. Here, No. 1 indicates a combination of ceramic sintered bodies that have been used as water-lubricated bearing materials, and serves as a guide for comparison evaluation.

【0032】図12は縦軸に限界軸受圧力(上向きの矢
印は以上を示す)、横軸に供試材料の組み合わせ番号
(図11参照)を示した実験結果である。ここで、番号
3で示す組み合わせによる試験試料だけは3セットの実
験を行なっている。そして番号3の試料の実験結果で
は、限界軸受圧力1.0MPa以上のものが1セットあ
った。この番号3の試料(或いは組み合わせ)は、基材
に被膜をコーティングした試料同士の組み合わせ中で、
限界軸受圧力が最も高かった。
FIG. 12 shows the experimental results in which the vertical axis indicates the limit bearing pressure (the upward arrow indicates the above), and the horizontal axis indicates the combination number of the test material (see FIG. 11). Here, three sets of experiments were performed only on the test sample with the combination indicated by No. 3. And in the experimental result of the sample of No. 3, there was one set having a limit bearing pressure of 1.0 MPa or more. The sample (or combination) of this number 3 is a combination of samples in which a substrate is coated with a coating,
The limit bearing pressure was the highest.

【0033】番号4は摩擦係数が約0.5と高い。番号
5は圧力(軸受圧力に相当)が0.6MPaに達した際
に急激なトルク上昇があり、摩耗が増大した。しかし、
それ以下の圧力では、滑り面は平滑であり、摩擦係数は
0.1〜0.2程度で安定していた。番号4、5の試料
(或いは組み合わせ)は、番号1で示す従来の材料の組
み合わせ位の耐摩耗性は得られていない。しかし番号
4、5は、運転条件如何によっては、例えば周速度が遅
い場合や軸受圧力が低圧である場合等では、従来の材料
による軸受の問題点(すなわち、製造コストが高騰化し
てしまう事や、組立作業に費やされる労力が大きい事
等)を補うためには有効である。
No. 4 has a high coefficient of friction of about 0.5. In No. 5, when the pressure (corresponding to the bearing pressure) reached 0.6 MPa, there was a sudden increase in torque, and wear increased. But,
At a pressure lower than that, the sliding surface was smooth and the friction coefficient was stable at about 0.1 to 0.2. The samples (or combinations) of Nos. 4 and 5 do not have the abrasion resistance of the combination of the conventional materials indicated by No. 1. However, Nos. 4 and 5 show the problems of the conventional material bearings (that is, the increase in manufacturing cost when the peripheral speed is low or the bearing pressure is low) depending on the operating conditions. This is effective in compensating for the large labor required for the assembly work.

【0034】図13は、限界軸受圧力が1.0MPa以
上の組み合わせを取り上げ、縦軸に摩擦係数、横軸に軸
受圧力を示し、試料番号(上述した番号1−5)をパラ
メータとしてプロットしたもので、それぞれの摩擦係数
の軸受圧力依存性を示しており、摩擦係数は各軸受圧力
における走行距離後半20%の平均である。従来技術で
ある番号1は、軸受圧力の増加とともに摩擦係数も上昇
している。これに対して、番号2、3で示す組み合わせ
においては、軸受圧力が増加しても摩擦係数は一定か、
或いは逆に低下しており、従来技術である番号1より良
好な摩擦特性が得られた。
FIG. 13 shows a combination in which the critical bearing pressure is 1.0 MPa or more, the friction coefficient is plotted on the vertical axis, the bearing pressure is plotted on the horizontal axis, and the sample number (number 1-5 described above) is plotted as a parameter. The graph shows the bearing pressure dependence of each friction coefficient, and the friction coefficient is an average of the latter 20% of the running distance at each bearing pressure. In the prior art No. 1, the coefficient of friction increases as the bearing pressure increases. On the other hand, in the combinations indicated by Nos. 2 and 3, whether the friction coefficient is constant even when the bearing pressure increases,
Or, conversely, the frictional property was lowered, and a better friction characteristic than that of the prior art No. 1 was obtained.

【0035】なお、図13には示されていないが、番号
4、5については、番号1で示す従来の材料の組み合わ
せに匹敵する様な摩擦特性は得られていない。しかし、
運転条件の如何によっては、番号4、5の試料或いは組
み合わせは、番号1の従来材料の場合における欠点を補
う意味で、有効である。
Although not shown in FIG. 13, for Nos. 4 and 5, the frictional properties comparable to the combination of the conventional materials indicated by No. 1 are not obtained. But,
Depending on the operating conditions, the samples or combinations of Nos. 4 and 5 are effective in compensating for the disadvantages of the No. 1 conventional material.

【0036】図14、15、16は供試材料の組み合わ
せ番号1、2、3のそれぞれの実験後の滑り面断面曲線
を示している。いずれも摩耗量は小であり、滑り面は平
滑となっている。
FIGS. 14, 15 and 16 show the cross-sectional curves of the sliding surface after the experiment for each of the combination numbers 1, 2, and 3 of the test materials. In each case, the amount of wear was small and the sliding surface was smooth.

【0037】以上の実験結果から、組み合わせ番号3の
酸化クロム被膜(Cr2 3 被膜)/Cr2 3 被膜の
組み合わせが良好であることが判明した。これは、両摩
擦材料の相手材の移着を伴う効果によって、滑り面の粗
さが小となり、平滑面が形成される結果であることが判
明した。
From the above experimental results, it was found that the combination of chromium oxide film (Cr 2 O 3 film) / Cr 2 O 3 film of combination No. 3 was good. It has been found that this is a result of the roughness of the sliding surface being reduced and the smooth surface being formed due to the effect of the transfer of the mating material between the two friction materials.

【0038】但し、炭化タングステン、炭化クロムによ
るコーティングも実施可能である事も付記する。
However, it is also noted that coating with tungsten carbide and chromium carbide can be performed.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、セラミックス焼結体単
体を用いた従来の軸受装置と同程度な良好な摩耗特性或
いは耐摩耗性を有する軸受装置を、比較的加工をし易い
材料で基材を構成し、摺動面に硬質被膜のコーティング
を行うというプロセスにより、製造する事ができる。そ
して、製造が容易であり、且つ、部材全てをセラミック
ス焼結体単体で製造する必要がないため、水車や水ポン
プ等の大型流体機械の軸受が、組立容易で、安価に提供
されるのである。
According to the present invention, a bearing device having good wear characteristics or wear resistance comparable to that of a conventional bearing device using a ceramic sintered body alone is based on a material which is relatively easy to process. It can be manufactured by a process of forming a material and coating a sliding surface with a hard coating. And, since it is easy to manufacture and it is not necessary to manufacture all the members as a single ceramic sintered body, bearings for large fluid machines such as water turbines and water pumps can be easily assembled and provided at low cost. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用した水潤滑動圧ジャーナル軸受を
示す正面図。
FIG. 1 is a front view showing a water-lubricated dynamic pressure journal bearing to which the present invention is applied.

【図2】図1の水潤滑動圧ジャーナル軸受の側面図。FIG. 2 is a side view of the water-lubricated dynamic pressure journal bearing of FIG. 1;

【図3】本発明を適用した水潤滑静圧ジャーナル軸受を
示す展開図。
FIG. 3 is a development view showing a water-lubricated hydrostatic journal bearing to which the present invention is applied.

【図4】図3の水潤滑静圧ジャーナル軸受の正面図。FIG. 4 is a front view of the water-lubricated hydrostatic journal bearing of FIG. 3;

【図5】本発明を適用した水潤滑動圧スラスト軸受を示
す平面図。
FIG. 5 is a plan view showing a water-lubricated dynamic thrust bearing to which the present invention is applied.

【図6】図5のA−A線矢視断面図。FIG. 6 is a sectional view taken along line AA of FIG. 5;

【図7】本発明を適用した水潤滑静圧スラスト軸受を示
す平面図。
FIG. 7 is a plan view showing a water-lubricated hydrostatic thrust bearing to which the present invention is applied.

【図8】図7の水潤滑静圧スラスト軸受の断面図。FIG. 8 is a sectional view of the water-lubricated hydrostatic thrust bearing of FIG. 7;

【図9】本発明の一実験装置の要部を示す側面図。FIG. 9 is a side view showing a main part of one experimental device of the present invention.

【図10】供試材料の例を示す図。FIG. 10 shows an example of a test material.

【図11】供試材料の組み合わせ例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing an example of combinations of test materials.

【図12】実験結果を限界軸受圧力と供試材料番号とで
示す図。
FIG. 12 is a diagram showing experimental results by a limit bearing pressure and a test material number.

【図13】実験結果を摩擦係数と軸受圧力との関係で示
す図。
FIG. 13 is a view showing experimental results in a relationship between a friction coefficient and a bearing pressure.

【図14】実験後の供試番号1の滑り面断面曲線を示す
図。
FIG. 14 is a diagram showing a slip surface cross-sectional curve of test number 1 after the experiment.

【図15】実験後の供試番号2の滑り面断面曲線を示す
図。
FIG. 15 is a diagram showing a slip surface cross-sectional curve of Test No. 2 after the experiment.

【図16】実験後の供試番号3の滑り面断面曲線を示す
図。
FIG. 16 is a diagram showing a slide surface cross-sectional curve of test number 3 after the experiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・回転板 2・・・回転軸 3・・・リング状体 4・・・加圧軸 5・・・凹部 6・・・第1の供試材料 7・・・第2の供試材料 8・・・トルクメータ 157、265・・・回転軸 153、263、372、483・・・パッド 160、270、380、490・・・酸化クロム被膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotating plate 2 ... Rotating shaft 3 ... Ring-shaped body 4 ... Pressurizing shaft 5 ... Recess 6 ... First test material 7 ... Second test Material 8: Torque meter 157, 265: Rotating shaft 153, 263, 372, 483: Pad 160, 270, 380, 490: Chromium oxide film

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転側に固定された回転側部材と、固定
側に固定され且つ前記回転部材に対向する固定側部材と
を有し、前記回転側部材と固定側部材とが摺動して接触
する軸受装置において、前記回転側部材及び固定側部材
の少なくとも一方は、その摺動面が硬質被膜で被覆され
ており、該硬質被膜は酸化クロム、炭化タングステン、
炭化クロムのいずれかであることを特徴とする軸受装
置。
1. A rotating member fixed to a rotating side, and a fixed member fixed to a fixed side and facing the rotating member, wherein the rotating member and the fixed member slide. In the contact bearing device, at least one of the rotating-side member and the fixed-side member has a sliding surface coated with a hard coating, and the hard coating is formed of chromium oxide, tungsten carbide,
A bearing device characterized by being one of chromium carbide.
【請求項2】 前記回転側部材及び固定側部材の少なく
とも一方の基材が金属材料である請求項1の軸受装置。
2. The bearing device according to claim 1, wherein at least one base material of the rotating side member and the fixed side member is a metal material.
【請求項3】 前記回転側部材及び固定側部材の少なく
とも一方の基材がセラミックスである請求項1の軸受装
置。
3. The bearing device according to claim 1, wherein at least one base material of the rotating side member and the fixed side member is made of ceramic.
【請求項4】 前記硬質被膜の組成が99%酸化クロム
である請求項1−3のいずれか1項の軸受装置。
4. The bearing device according to claim 1, wherein the composition of the hard coating is 99% chromium oxide.
【請求項5】 前記セラミックスは炭化珪素の焼結体で
ある請求項3の軸受装置。
5. The bearing device according to claim 3, wherein the ceramic is a sintered body of silicon carbide.
【請求項6】 前記軸受装置を設けた流体機械のプロセ
ス流体を潤滑剤として用いている請求項1−5のいずれ
か1項の軸受装置。
6. The bearing device according to claim 1, wherein a process fluid of a fluid machine provided with the bearing device is used as a lubricant.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003227433A (en) * 2002-01-31 2003-08-15 Denso Corp Distribution type fuel injection pump
JP2011007243A (en) * 2009-06-24 2011-01-13 Ihi Corp Structure of thrust bearing for water lubrication
JP2020516820A (en) * 2017-04-06 2020-06-11 ワウケシャ ベアリングズ コーポレーションWaukesha Bearings Corporation Journal bearings with improved efficiency

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