JPH1122723A - 流体すべり軸受 - Google Patents

流体すべり軸受

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Publication number
JPH1122723A
JPH1122723A JP9181204A JP18120497A JPH1122723A JP H1122723 A JPH1122723 A JP H1122723A JP 9181204 A JP9181204 A JP 9181204A JP 18120497 A JP18120497 A JP 18120497A JP H1122723 A JPH1122723 A JP H1122723A
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JP
Japan
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fluid
electrode
lubricating fluid
pad
thrust
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9181204A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Ozawa
豊 小澤
Tanehiro Shinohara
種宏 篠原
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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 JP9181204A priority Critical patent/JPH1122723A/ja
Publication of JPH1122723A publication Critical patent/JPH1122723A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/028Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with fixed wedges to generate hydrodynamic pressure, e.g. multi-lobe bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
    • F16C17/047Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only with fixed wedges to generate hydrodynamic pressure

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の軸受において摺動面の粗さの限界等に
より生じていた負荷能力の限界を超えた大きな荷重の支
持が可能な流体すべり軸受を実現する。 【解決手段】 摺動面にくさび形状の潤滑流体膜を形成
する流体すべり軸受において、潤滑流体として電気粘性
流体を用い、くさび形状の潤滑流体膜の下流側部分の静
止側2aの面にこの部分と絶縁された電極7を設け、こ
の電極7と回転側1との間に電圧を印加するものとす
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、回転機械に適用さ
れ比較的低速・大荷重の回転体を支承する流体すべり軸
受に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の流体すべり軸受の中のスラスト軸
受の一例について、図5により説明する。図5におい
て、1はスラストカラー、2はスラストパッド、3は
軸、4は軸受ケーシング、5はスラスト面の流体供給・
排出溝、6はスラスト軸受のすきまである。
【0003】上記において、スラストカラー1とスラス
トパッド2の間には、潤滑流体がくさび形状の流体膜を
形成する必要があるため、スラストパッド2の摺動面
は、通常、図6(a),(b),(c)にそれぞれ示す
ようにステップ形状、テーパランド形状、テーパ形状等
のものが用いられる。
【0004】そのため、スラストカラー1が回転する
と、その回転に伴って流れる潤滑流体の流体動力学的作
用が働き、図6(a),(b),(c)中にそれぞれ示
すような圧力分布を摺動面に生じ、この圧力分布の合力
によりスラスト荷重が支えられている。
【0005】スラストパッド2の摺動面が図6(a)に
示すステップ形状の場合、スラストパッド2の紙面に垂
直の方向が無限に長いと仮定すると、この圧力分布はB
点(ステップの境界)で頂点を持つ3角形状となり、B
点での流量連続の関係から、最大圧力Pm は下記の数1
に示すものとなる。
【0006】
【数1】
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の流体すべりスラ
スト軸受においては、以下の課題があった。
【0008】(1)前記数1で表される圧力Pm は、ス
ラストパッドの摺動面の形状寸法l 1 ,l2 ,h1 ,h
2 ,周速U,流体粘度μで支配されるが、低速の回転機
械では周速Uが小さいため、Pm も小さく、従って、支
えることのできる荷重が小さくなる。
【0009】(2)前記圧力Pm を表わす数1は下記の
数2に変形することができ、この数2からわかるよう
に、圧力Pm はh2 が小さいほど大きくなるが、h1
2 の関数でもあり、h1 /h2 ≒2付近が最大となる
特性を持つ。
【0010】
【数2】
【0011】従って、軸受ができるだけ大きな荷重を支
え得る設計とするには、h2 を小さくし、かつh1 /h
2 を2に近くする必要があるが、h2 は摺動面の表面粗
さの面から限界がある。
【0012】また、h2 /h1 ≒2ということは、ステ
ップの深さδをh2 と同じレベルにすることが望ましい
ということであるが、支える荷重が大きくなり、h2
小さくなって、面粗さの数倍程度の10〜20μm とい
ったレベルになる場合、加工の面での限界も生じる。
【0013】本発明は、上記課題を解決するため、潤滑
流体に電気粘性流体を用い、この潤滑流体の粘度が変化
する特性を活かすことにより、従来の軸受がもつ限界を
凌駕することを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、摺動面にくさ
び形状の潤滑流体膜を形成する流体すべり軸受におい
て、潤滑流体として電気粘性流体を用い、くさび形状の
潤滑流体膜の下流側部分の静止側の面にこの部分と絶縁
された電極を設け、この電極と回転側との間に電圧を印
加することを特徴としている。
【0015】上記において、電極と回転側の間に電圧を
印加すると、この間の潤滑流体に電界が作用し、潤滑流
体の粘度が上昇し、圧力が増加するため、負荷能力が向
上する。そのため、従来の軸受の場合、摺動面の表面粗
さの限界等により生じていた負荷能力の限界を超えて、
大きな荷重を支えることが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態に係る流体
すべり軸受について、図1により説明する。なお、本実
施形態は、流体すべり軸受がスラスト軸受の場合であ
り、スラストパッドの摺動面がステップ形状の場合であ
って、スラストカラー1とスラストパッド2が設けられ
ている点及びスラストパッド2の摺動面にくさび形状の
流体膜が形成される点は従来の装置と同様のため、説明
を省略する。
【0017】図1に示す本実施形態に係る流体すべりス
ラスト軸受は、くさび形状の流体膜を形成する潤滑流体
の下流側に位置するスラストパッド2の後部2bの面に
設けられスラストパッド2との間が絶縁部材9により絶
縁された電極7、同電極7に一端が接続された配線8
a、スラストカラー1に接続され図示しないスリップリ
ングとブラシを介して接地された配線8b、上記配線8
aの他端と接地間に接続された図示しない電源、および
電気粘性流体(ブリヂストン株式会社製,藤倉化成株式
会社製等)からなりスラストカラー1とスラストパッド
2間を流れる潤滑流体を備えている。
【0018】上記において、電源より配線8a,8bを
介して電極7とスラストカラー1間に電圧を印加し、電
界が加えられると、図2(b)に示すようにこの部分の
潤滑流体の粘度μ2 が、その上流側に位置するスラスト
パッド2の前部2aの潤滑流体の粘度μ1 に比べて上昇
する(μ2 >μ1 )。
【0019】この場合、圧力分布の最大圧力Pm ’は下
記の数3に示すものとなり、従来の装置における最大圧
力Pm との比は数4に示すものとなるため、図2(c)
に示すように圧力を大幅に増大させることができる。
【0020】
【数3】
【0021】
【数4】
【0022】上記について、更に具体的に数値を用いて
説明する。例えば、l1 /l2 =4、h2 /h1 =2と
すると、Pm ’/Pm は次式で表される。 Pm ’/Pm =(1+4×8)/(1+4×8×μ1
μ2 )=33/(1+32μ1 /μ2 ) μ1 /μ2 =0.1程度とすれば、Pm ’/Pm =33
/4.2≒8となり、電気粘性流体を用いた軸受が支え
ることのできるスラスト荷重の大幅な増加が可能となる
ことが判る。
【0023】なお、摺動面全面に電極を設け電界を全体
にかけた場合は次式となり、粘度増加比分だけの圧力増
加を期待することができる。 Pm ’’=6μ2 1 2 (h1 −h2 )/(l2 1 3
+l1 2 3) ∴Pm ’’/Pm =μ2 /μ1 しかし、電極材料は、一般の軸受材料と比べて耐焼付
性、耐摩耗性等が劣るため、スラストパッド2の全面に
これを設けるのは好ましくなく、後部2bのみに電極7
を設けるだけでも前記のようにほぼ粘度増加の比に近い
圧力増加が得られるため、スラストカラー1との間隙が
狭く、電圧印加の効果が大きい後部2bのみに電極7を
設けるものとした。
【0024】以上、スラストパッド2の摺動面がステッ
プ形状の場合について説明したが、図3(a)に示すテ
ーパランド状の場合には、スラストパッド2のフラット
な後部2bに、また、図3(b)に示すテーパ状の場合
には、スラストパッド2のテーパ状の後部2bに電極7
を設けることにより、上記と同様の作用及び効果を得る
ことができる。
【0025】本発明の実施の他の形態に係る流体すべり
軸受について、図4により説明する。なお、本実施形態
は、流体すべり軸受がジャーナル軸受の場合であり、軸
受10の内面に軸方向の流体供給・排出溝11が4個所
設けられた場合である。
【0026】図4に示す本実施形態においては、それぞ
れの流体供給・排出溝11間の軸3の回転方向の後流側
の軸受10内面に電極12を設け、潤滑流体として電気
粘性流体を用い、電極12と軸3の間に電圧を印加する
ものである。
【0027】上記において、電極12と軸3の間に電圧
を印加すると、その間を流れる電気粘性流体の粘度が上
昇するため、上記一実施形態の場合と同様に圧力を大幅
に増大させることができ、軸受10が支えることのでき
る軸3に対して直角方向の荷重の大幅増加が可能とな
る。
【0028】
【発明の効果】本発明は、摺動面にくさび形状の潤滑流
体膜を形成する流体すべり軸受において、潤滑流体とし
て電気粘性流体を用い、くさび形状の潤滑流体膜の下流
側部分の静止側の面にこの部分と絶縁された電極を設
け、この電極と回転側との間に電圧を印加するものとし
たことによって、電極と回転側の間の潤滑流体の流体粘
度を上昇させることができ、負荷能力を向上させること
ができるため、従来の装置の場合に摺動面の粗さの限界
等により生じていた負荷能力の限界を超えて、大きな荷
重を支持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る流体すべり軸受の
説明図で、(a)は側面断面図、(b)は(a)のA−
A矢視図、(c)は(b)のB−B矢視図、(d)は
(c)のC−C矢視図である。
【図2】上記一実施形態の作用説明図で、(a)は潤滑
流体の流路、(b)は粘度の変化、(c)は圧力の変化
の説明図である。
【図3】上記一実施形態に係る流体すべり軸受のスラス
トパッドの断面形状が他の形状の場合の説明図で、
(a)はテーパランド形状の場合、(b)はテーパ形状
の場合である。
【図4】本発明の実施の他の形態に係る流体すべり軸受
の説明図で、(a)は側面断面図、(b)は(a)のD
−D矢視図である。
【図5】従来のスラスト軸受の説明図で、(a)は側断
面図、(b)は(a)のF−F矢視図である。
【図6】従来のスラスト軸受の作用説明図で、(a)は
スラストパッドがステップ形状の場合、(b)はテーパ
ランド形状の場合、(c)はテーパ形状の場合である。
【符号の説明】
1 スラストカラー 2 スラストパッド 2a 前部 2b 後部 3 軸 4 軸受ケーシング 5 流体供給・排出溝 6 すき間 7 電極 8a,8b 配線 9 絶縁材 10 軸受 11 流体供給・排出溝 12 電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 摺動面にくさび形状の潤滑流体膜を形成
    する流体すべり軸受において、潤滑流体として電気粘性
    流体を用い、くさび形状の潤滑流体膜の下流側部分の静
    止側の面にこの部分と絶縁された電極を設け、この電極
    と回転側との間に電圧を印加することを特徴とする流体
    すべり軸受。
JP9181204A 1997-07-07 1997-07-07 流体すべり軸受 Withdrawn JPH1122723A (ja)

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JP9181204A JPH1122723A (ja) 1997-07-07 1997-07-07 流体すべり軸受

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JP9181204A JPH1122723A (ja) 1997-07-07 1997-07-07 流体すべり軸受

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ID=16096664

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004125105A (ja) * 2002-10-04 2004-04-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd スラスト軸受
JP2017145872A (ja) * 2016-02-16 2017-08-24 オイレス工業株式会社 相対運動部材
KR20200030032A (ko) * 2017-05-19 2020-03-19 비프로스트 리서치 앤드 디벨롭먼트 비.브이. 베어링 갭의 특정 부분에서 윤활유의 특성을 조정하여 윤활된 슬라이딩 베어링

Cited By (4)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004125105A (ja) * 2002-10-04 2004-04-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd スラスト軸受
JP2017145872A (ja) * 2016-02-16 2017-08-24 オイレス工業株式会社 相対運動部材
KR20200030032A (ko) * 2017-05-19 2020-03-19 비프로스트 리서치 앤드 디벨롭먼트 비.브이. 베어링 갭의 특정 부분에서 윤활유의 특성을 조정하여 윤활된 슬라이딩 베어링
JP2020521095A (ja) * 2017-05-19 2020-07-16 テクニシェ・ユニヴェルシテイト・デルフト ベアリングギャップの特定の部分において潤滑剤の特性を調整する潤滑スライドベアリング

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Effective date: 20040907