JPS58134227A - 超音速静圧気体軸受 - Google Patents
超音速静圧気体軸受Info
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- JPS58134227A JPS58134227A JP57017887A JP1788782A JPS58134227A JP S58134227 A JPS58134227 A JP S58134227A JP 57017887 A JP57017887 A JP 57017887A JP 1788782 A JP1788782 A JP 1788782A JP S58134227 A JPS58134227 A JP S58134227A
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- Japan
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- bearing
- air supply
- supersonic
- gas
- air
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
- F16C32/0614—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0681—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load
- F16C32/0685—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load for radial load only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0681—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load
- F16C32/0692—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load for axial load only
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、スラスト軸受やジャーナル軸受などに用いら
れる静圧気体軸受に関する。
れる静圧気体軸受に関する。
一般に、静圧気体軸受はすでに幅広く実用化されている
が・従来のものはすべて軸受すき量的の流れが亜音速の
遅い流れであることを前提として計画されている。軸受
すき量的流れは給気孔入口付近で部分的に超音速流れと
なるが、軸受すき量的に衝撃波が発生し、すき間外縁で
は亜音速流れとなっている。このため給気圧力を増すと
負荷容量および静剛性はある給気圧力で極大値をとり、
それ以上では逆に低下する。
が・従来のものはすべて軸受すき量的の流れが亜音速の
遅い流れであることを前提として計画されている。軸受
すき量的流れは給気孔入口付近で部分的に超音速流れと
なるが、軸受すき量的に衝撃波が発生し、すき間外縁で
は亜音速流れとなっている。このため給気圧力を増すと
負荷容量および静剛性はある給気圧力で極大値をとり、
それ以上では逆に低下する。
さらに給気圧を上げ衝撃波が軸受すき間の外縁に達する
と、それ以上の給気圧では再び負荷容量、剛性は上昇す
る。しかし従来形の設計ですき間外縁で超音速流れを実
現するには、給気圧は数百気圧を要し、それでも負荷容
量、剛性は僅かである。静圧気体軸受は回転トルクが小
さくて済むので高速回転に適した軸受であるが、上述の
理由により負荷容量、剛性を十分大きくとれない点に基
本的な欠陥がある。
と、それ以上の給気圧では再び負荷容量、剛性は上昇す
る。しかし従来形の設計ですき間外縁で超音速流れを実
現するには、給気圧は数百気圧を要し、それでも負荷容
量、剛性は僅かである。静圧気体軸受は回転トルクが小
さくて済むので高速回転に適した軸受であるが、上述の
理由により負荷容量、剛性を十分大きくとれない点に基
本的な欠陥がある。
本発明は、上述の基本的欠陥を除去するため、軸受すき
間外縁で容易に超音速流れが実現するように軸受すき間
形状に工夫を加え、給気孔入口部の流路に十分大きな曲
率半径をもたせて、流れのはく離を防止できるようにし
た超音速静圧気体軸受を提供することを目的とする。
間外縁で容易に超音速流れが実現するように軸受すき間
形状に工夫を加え、給気孔入口部の流路に十分大きな曲
率半径をもたせて、流れのはく離を防止できるようにし
た超音速静圧気体軸受を提供することを目的とする。
このため本発明の超音速静圧気体軸受は、軸を支持する
軸受部において、同軸受部の給気孔へ接続された給気管
をそなえ、上記給気孔の内面から上記軸受部の内面へ連
続的に接続する第１の彎曲面をそなえるとともに、この
第１の彎曲面に対向するように上記軸の外面に形成され
た第２の彎曲面をそなえ、上記第１および第２の彎曲面
の相互間における気体流路が、上記給気管から遠ざかる
に従いしだいに狭くなるように形成されていることを特
徴としている〇以下１図面により本発明の実施例につい
て説明すると、第１図は本発明の第１実施例としてのス
ラスト軸受を示す概略図であって、軸１を支持する軸受
部２の給気孔３へ、高圧貯気槽４から給気管５が接続さ
れている。
軸受部において、同軸受部の給気孔へ接続された給気管
をそなえ、上記給気孔の内面から上記軸受部の内面へ連
続的に接続する第１の彎曲面をそなえるとともに、この
第１の彎曲面に対向するように上記軸の外面に形成され
た第２の彎曲面をそなえ、上記第１および第２の彎曲面
の相互間における気体流路が、上記給気管から遠ざかる
に従いしだいに狭くなるように形成されていることを特
徴としている〇以下１図面により本発明の実施例につい
て説明すると、第１図は本発明の第１実施例としてのス
ラスト軸受を示す概略図であって、軸１を支持する軸受
部２の給気孔３へ、高圧貯気槽４から給気管５が接続さ
れている。
そして、給気孔３の内面から軸受部２の内面、・１．ｉ
、。
、。
へ幾何学的な連続性をもって連続的に接続する第１の彎
曲面６が形成されるとともに、この第１の彎曲面６に対
向するように軸ｌの外面に第２の彎曲面７が形成されて
、これらの第１および第２の彎曲面６．７の相互間にお
けるつば状の気体流路８が、給気管５から遠ざかるに従
いしだいに狭くなるように形成されている。
曲面６が形成されるとともに、この第１の彎曲面６に対
向するように軸ｌの外面に第２の彎曲面７が形成されて
、これらの第１および第２の彎曲面６．７の相互間にお
けるつば状の気体流路８が、給気管５から遠ざかるに従
いしだいに狭くなるように形成されている。
したがって、高圧貯気槽４から給気管５を辿じて給気孔
３内へ流入してきた気体は、つけ状の気体流路８に沿っ
て流れながら縮流されて超音速に達するようになる。
３内へ流入してきた気体は、つけ状の気体流路８に沿っ
て流れながら縮流されて超音速に達するようになる。
その際、気体流路８がその彎曲面６，７において十分な
曲率半径を有していることにより、その内部を通る気体
は流れのはく離を起こすことがなく、円滑に超音速へ達
することができる〇このようにして、軸１と軸受部２と
の隙間に満たされた気体の圧力によって、軸ｌは軸受部
２の内面に接触することなく浮上した状態で支えられる
。 ゛ そして、前述のごとく気体が超音速に達すると、負荷容
量および解削性は給気圧の増加に応じて上昇する０ 第１図において、軸受隙間については、流路幅りを半径
ｒに対して例えは、 ｈ” ’４ 〔（ｒ／ｒ、 ）ｍ、’＋ ” 〕（ａｔ
へｍ（ｍ＞１）は定数、ｒ４はつば外縁の半径）と選び
、ｒ ＝ ｒｅ （ｒ３＜ ｒＣ＜ ”４． ）で１丈
り■ニー、ｆ ｄｒ （ｆ：壁面摩擦係数＝τｗ／ヲρｙｔ、τッ：壁面摩擦
応力Ｎ／ｄ＋ ｐ ：気体の密度ｋｆ／／ｍ”＋ｖ：気
体の速度、に：比熱比） として、気体流路８における気体の流れが円滑に超音速
に達するようにする０ 第２図は本発明の第２実施例としてのスラスト軸受を示
す概略図であってｔ軸１を支持する軸受部２の円周に沿
うスリットまたは複数の円孔としての給気孔３へ、図示
しない高圧気体源から給気管５が接続されている。
曲率半径を有していることにより、その内部を通る気体
は流れのはく離を起こすことがなく、円滑に超音速へ達
することができる〇このようにして、軸１と軸受部２と
の隙間に満たされた気体の圧力によって、軸ｌは軸受部
２の内面に接触することなく浮上した状態で支えられる
。 ゛ そして、前述のごとく気体が超音速に達すると、負荷容
量および解削性は給気圧の増加に応じて上昇する０ 第１図において、軸受隙間については、流路幅りを半径
ｒに対して例えは、 ｈ” ’４ 〔（ｒ／ｒ、 ）ｍ、’＋ ” 〕（ａｔ
へｍ（ｍ＞１）は定数、ｒ４はつば外縁の半径）と選び
、ｒ ＝ ｒｅ （ｒ３＜ ｒＣ＜ ”４． ）で１丈
り■ニー、ｆ ｄｒ （ｆ：壁面摩擦係数＝τｗ／ヲρｙｔ、τッ：壁面摩擦
応力Ｎ／ｄ＋ ｐ ：気体の密度ｋｆ／／ｍ”＋ｖ：気
体の速度、に：比熱比） として、気体流路８における気体の流れが円滑に超音速
に達するようにする０ 第２図は本発明の第２実施例としてのスラスト軸受を示
す概略図であってｔ軸１を支持する軸受部２の円周に沿
うスリットまたは複数の円孔としての給気孔３へ、図示
しない高圧気体源から給気管５が接続されている。
そして、給気孔３の内面から軸受部２の内面へ幾何学的
な連続性をもって連続的に接続する左右一対の第１の彎
曲面６が形成されるとともに、これらの第１の彎曲面６
のそれぞれに対向するように軸ｌの局面に一対の第２の
彎曲面７が形成されて、これらの第１および第２の彎曲
面６，７の相界間における一対の気体流路８が、それぞ
れ軸１の軸線方向に給気管５から遠ざかるに従いしだい
に狭くなるように形成されているＯ さらに、この第２実施例では、気体流路８が軸ｌと軸受
２の内面との間で所要の断面積の位置９まで縮小したの
ち、符号１０で示す位置まで緩やかに拡大した流路８ａ
を有している。
な連続性をもって連続的に接続する左右一対の第１の彎
曲面６が形成されるとともに、これらの第１の彎曲面６
のそれぞれに対向するように軸ｌの局面に一対の第２の
彎曲面７が形成されて、これらの第１および第２の彎曲
面６，７の相界間における一対の気体流路８が、それぞ
れ軸１の軸線方向に給気管５から遠ざかるに従いしだい
に狭くなるように形成されているＯ さらに、この第２実施例では、気体流路８が軸ｌと軸受
２の内面との間で所要の断面積の位置９まで縮小したの
ち、符号１０で示す位置まで緩やかに拡大した流路８ａ
を有している。
このようにして、流路幅りは、例えは
（ａ、ｂ、ｍ（ｍ＞１）は定数、ｔうけ軸受外縁の給気
孔中心線からの距離） と選び、Ｌ＝ｔＣ＝Ｌｚ＋△ｔｒ （Δ１．は乞に比し
小さな定数）で ｈ □＝にｆ ｔ とされる。
孔中心線からの距離） と選び、Ｌ＝ｔＣ＝Ｌｚ＋△ｔｒ （Δ１．は乞に比し
小さな定数）で ｈ □＝にｆ ｔ とされる。
この第２実施例の場合も、前述の第１実施例の場合と同
様に、気体流路８がその彎曲面６゜７（おいて十分な曲
率半径を有していることにより、その内部を通る気体は
流れのはく離を起こすことがなく、円滑に超音速へ達す
る仁とができる。
様に、気体流路８がその彎曲面６゜７（おいて十分な曲
率半径を有していることにより、その内部を通る気体は
流れのはく離を起こすことがなく、円滑に超音速へ達す
る仁とができる。
このようにして、軸１と軸受部２との隙間に満たされた
気体の圧力によって、軸１は軸受部２の内面に接触する
ことなく浮上した状態で支えられる。
気体の圧力によって、軸１は軸受部２の内面に接触する
ことなく浮上した状態で支えられる。
そして、前述のごとく気体が超音速に達すると、負荷容
量および静間性は給気圧の増加に応じて上昇する。
量および静間性は給気圧の増加に応じて上昇する。
また気体流路８が音速点の下流側で緩やかに拡大した流
路８ａを有しそいることにより、比較的低マン・・数の
超音速臘れを持続させることができる・
□； 第３図は本発明による＝□音速静圧気体軸受の効果を示
すグラフであって、外半径ｒ４＝３０■、給気管半径ｒ
２＝６ｍ、等価給気瞥長さＬの給気管直径（Ｄ＝２ｒ２
）に対する比Ｌ／Ｄ＝２０．軸受形状の定数ａ＝４．１
０５Ｘ１０−’、ｍ＝５．’０．摩擦係数ｆ＝０．００
３５の場合のスラスト軸受の負荷容量について、図中の
実線グラフは本発明の軸受の場合を示し、破線グラフは
ｒ２＝＝２ＷＲとして従来の軸受の場合を示している。
路８ａを有しそいることにより、比較的低マン・・数の
超音速臘れを持続させることができる・
□； 第３図は本発明による＝□音速静圧気体軸受の効果を示
すグラフであって、外半径ｒ４＝３０■、給気管半径ｒ
２＝６ｍ、等価給気瞥長さＬの給気管直径（Ｄ＝２ｒ２
）に対する比Ｌ／Ｄ＝２０．軸受形状の定数ａ＝４．１
０５Ｘ１０−’、ｍ＝５．’０．摩擦係数ｆ＝０．００
３５の場合のスラスト軸受の負荷容量について、図中の
実線グラフは本発明の軸受の場合を示し、破線グラフは
ｒ２＝＝２ＷＲとして従来の軸受の場合を示している。
従来の軸受では隙間りは一定で、ｈ＝０．１ｍｍの曲線
に見られるように、いずれのｈでも給気圧の上昇ととも
に負荷容量に極大値が生ずる。
に見られるように、いずれのｈでも給気圧の上昇ととも
に負荷容量に極大値が生ずる。
これと比べて本発明の超音速静圧気体軸受では、″軸受
部内で軸を浮上させる力としての負荷容量が、給気圧の
増加とともに無制限に上昇し、靜剛性についても同様に
給気圧の増加につれて大きくなるのである。
部内で軸を浮上させる力としての負荷容量が、給気圧の
増加とともに無制限に上昇し、靜剛性についても同様に
給気圧の増加につれて大きくなるのである。
第１図および第２図は、それぞれ本発明の第１実施例お
よび第２４、実施例としての超音速静圧気体軸受を示す
概略図であり、第３図は本発明による軸受の畔性を従来
の場合と比較して示すグラフである０ １・・軸、２・・軸受部、３・・給気孔、４・・高圧貯
気槽、５・・給気管、６・・第１の彎曲面、７・・第２
の彎曲面、８・・気体流路。 代理人 弁理士 飯、沼義彦 ｎ實圧Ａ叢斥 手続補正書 昭和５７年 ８月３１日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 １ 事件の表示 昭和５７年特 許順 第１７８８７号 ２ 発明の名称 超音速静圧気体軸受 ３ 補正をする者 事件との関係 出願人 郵便番号 ５６５ 住所 大阪府吹田市山田丘１−１名称
大阪大学長 山 村 雄 −４代理人 郵便番号 １６０ 住所 東京都新宿区南元町５番地３号し ５ 補正命令の日付 （自発補正） ６ 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面。 ７ 補正の内容 （１）明細書第５頁第１０．１１行に記載された「スラ
スト軸受」を「ジャーナル軸受」に補正する。 （２）図面１１図を別紙のとおり補正する。 （軸受部２の外縁を符号ｒ、に合わせるため。）（３）
図面第２図を別紙のとおり補正する。 （軸受部２の外縁を符号ρ、に合わせるため。）８ 添
付書類の目録 （１）図面 （第１図、第２図） 各１通第１図
よび第２４、実施例としての超音速静圧気体軸受を示す
概略図であり、第３図は本発明による軸受の畔性を従来
の場合と比較して示すグラフである０ １・・軸、２・・軸受部、３・・給気孔、４・・高圧貯
気槽、５・・給気管、６・・第１の彎曲面、７・・第２
の彎曲面、８・・気体流路。 代理人 弁理士 飯、沼義彦 ｎ實圧Ａ叢斥 手続補正書 昭和５７年 ８月３１日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 １ 事件の表示 昭和５７年特 許順 第１７８８７号 ２ 発明の名称 超音速静圧気体軸受 ３ 補正をする者 事件との関係 出願人 郵便番号 ５６５ 住所 大阪府吹田市山田丘１−１名称
大阪大学長 山 村 雄 −４代理人 郵便番号 １６０ 住所 東京都新宿区南元町５番地３号し ５ 補正命令の日付 （自発補正） ６ 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面。 ７ 補正の内容 （１）明細書第５頁第１０．１１行に記載された「スラ
スト軸受」を「ジャーナル軸受」に補正する。 （２）図面１１図を別紙のとおり補正する。 （軸受部２の外縁を符号ｒ、に合わせるため。）（３）
図面第２図を別紙のとおり補正する。 （軸受部２の外縁を符号ρ、に合わせるため。）８ 添
付書類の目録 （１）図面 （第１図、第２図） 各１通第１図
Claims (1)
- 軸を支持する軸受部において、同軸受部の給気孔へ接続
された給気管をそなえ、上記給気孔の内面から上記軸受
部の内面へ連続的に接続する第１の彎曲面をそなえると
ともに、この第１の彎曲面に対向するように上記軸の外
面に形成された第２の彎曲面をそなえ、上記第１および
第２の彎曲面の相互間における気体流路が、上記給気管
から遠ざかるに従いしだいに狭くなるように形成されて
いることを特徴とする、超音速静圧気体軸受。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57017887A JPS6039894B2 (ja) | 1982-02-05 | 1982-02-05 | 超音速静圧気体軸受 |
| US06/463,137 US4486105A (en) | 1982-02-05 | 1983-02-02 | Supersonic externally pressurized gas bearing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57017887A JPS6039894B2 (ja) | 1982-02-05 | 1982-02-05 | 超音速静圧気体軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58134227A true JPS58134227A (ja) | 1983-08-10 |
| JPS6039894B2 JPS6039894B2 (ja) | 1985-09-07 |
Family
ID=11956212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57017887A Expired JPS6039894B2 (ja) | 1982-02-05 | 1982-02-05 | 超音速静圧気体軸受 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4486105A (ja) |
| JP (1) | JPS6039894B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5159866A (en) * | 1990-03-28 | 1992-11-03 | Dunham James L | Saw guide with sonic regulated gas lubrication |
| US5106204A (en) * | 1991-03-25 | 1992-04-21 | Dunham James L | High unit load gas bearing |
| US5310265A (en) * | 1993-06-15 | 1994-05-10 | Rockwell International Corporation | Axially fed hydrostatic bearing/seal |
| US6179554B1 (en) * | 1999-10-29 | 2001-01-30 | Elvin A. Stafford | Low friction fluid bearing and turbine using same |
| US7918605B2 (en) * | 2004-09-29 | 2011-04-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Gas journal bearing systems and related methods |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE779833A (fr) * | 1971-03-29 | 1972-06-16 | Rech De La Centre D Etudes | Dispositif de sustentation par film fluide |
| SE394212B (sv) * | 1975-10-09 | 1977-06-13 | Lidkoepings Mekaniska Verkstad | Strypningsanordning vid en lagerficka i ett hydrostatiskt lager |
-
1982
- 1982-02-05 JP JP57017887A patent/JPS6039894B2/ja not_active Expired
-
1983
- 1983-02-02 US US06/463,137 patent/US4486105A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4486105A (en) | 1984-12-04 |
| JPS6039894B2 (ja) | 1985-09-07 |
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