JPS5842669Y2 - ねじり振動減衰装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、二つの機械を相互に連結する駆動軸のねじり
振動減衰装置、特に、一方の軸が、他方の軸に負荷され
るねじり振動に対する減衰装置として作用する二つの同
心軸部材に関するものである。

過去においては、タービン発電機の軸が疲労破壊すると
いったことは珍しいことであった。

しかしながら最近は、アメリカ合衆国の西南部のような
ある地理学的地域においては、送電線が非常に長い距離
に渡って張られている。

このような長い送電装置における次同期共振及びその他
の定常状態若しくは過渡現象が、タービン発電機のロー
タに大きなねじり振動を引き起し、応力発生の原因とな
り、これによって疲労破壊を生じ、タービン発電装置の
運転を中止せざるを得なくなる結果となることがあった
。

したがって、簡単ですべての目的にかなう、しかも、製
造容易で簡単に設置することができ保守に手間のかから
ないねじり振動減衰装置が、軸の疲労破壊の可能性を減
少させるために要望されていた。

一般的に、本考案によるねじり振動減衰装置は、内側及
び外側の軸上に半径方向に隣接する表面を有する同心上
に設けられた一対の軸部材、即ち中空の駆動軸とインサ
ートとから構成されており、これらの表面は半径方向に
向けられた力によって係合されており、こうすることに
よって、駆動軸に作用するねじり振動が、摩擦力によっ
てインサートに伝達されるようにすると共に駆動軸及び
インサートの隣接した係合面の間に生ずる相対運動から
発生する摩擦力によって減衰されるようにしである。

前記隣接する表面において、その間の相対運動の際に作
用する摩擦力が、ねじり振動の振幅を減少させ、その結
果として、同心の駆動軸及びインサートの長寿命を得る
ことができる。

以下、本考案を、その実施例を示す添付図面の第１〜４
図に基づいて詳細に説明する。

第１図は、軸１４によってタービン１２と連結されると
共にこれによって駆動される発電機１０を示すものであ
る。

第２図は、軸１４の駆動軸部分１６とインサート部分１
８とを示す断面図である。

図に示すように、トルク伝達用駆動軸１６は発電機１０
とタービン１２との間のトルク伝達部材であり、一方、
インサート１８は、その発生原因は本考案の目的にとっ
て特に重要でない力によってねじり振動を発生したとき
に、駆動軸部分１６へ摩擦減衰効果を与える。

中空の駆動軸１６にある孔と、この孔に挿入されるイン
サート１８とは円形断面を有する。

タービン１２に隣接する端部２０又は発電機１０へ隣接
する端部２２のどちらかを介して、ねじり振動が駆動軸
１６に作用したときに、駆動軸１６の端部２０と端部２
２との間の相対的なねじりが生ずる。

駆動軸１６はインサート１８に焼きばめされているので
、インサート１８に蓄積された弾性トルクがインサート
１８の外周面が駆動軸１６の内周面と接触する境界面２
４を介して作用する摩擦トルクと等しくなるある値を、
端部２０と端部２２との間で測られる相対的ねじり角度
が越えるまで、インサート１８は駆動軸１６と共にねじ
られる。

インサート１８の弾性トルクが、インサート１８に対し
て駆動軸１６を保持する摩擦トルクを上回ると、境界面
２４においてすべりを生じ、このすべりに起因して、す
べり摩擦によってエネルギーが消散されるが、このすべ
り摩擦よって減衰が与えられ、駆動軸１６に作用するね
じり振動の振幅が制限される。

すべりを生じ始めるねじり応力の限界値とすべりによっ
て生ずる減衰の程度とは両方共に、駆動軸１６とインサ
ート１８とを一体に保持する接触圧力の関数として変動
する。

駆動軸１６の焼きばめ応力を許容限界内に保持しながら
、ねじり応力の許容範囲内において減衰を最適とするよ
うに、接触圧力が選択される。

駆動軸１６とインサート１８とのそれぞれねじり応力及
び焼きばめ応力は、材料の適切な選択、相対的大きさの
適正な選択及び例えば駆動軸１６及びインサート１８の
熱処理のような材料の特性の適当な変更によって調整す
ることができる。

第３図は、第２図に示した実施例とは別の実施例を示す
ものであり、すべりが生じた場合に係合面間の摩擦を防
止するために境界面２４へ配置された、例えばステライ
ト材料のような対摩耗物質を有している。

ステライトは、駆動軸１６がインサート１８に焼きばめ
される前に、一方又は両方の係合面上への被覆として設
けられる。

対摩耗材料の別の設置方法は、駆動軸１６を焼きばめす
る前に、インサート１８上へ対摩耗材料の薄いスリーブ
を組み合わせることである。

駆動軸１６及びインサート１８の軸方向から見た振動の
作用順序が、第４Ａ 、 ４Ｂ 、 ４Ｃ、４Ｄ及び４
Ｅ図に示しである。

図示した作用順序は矢印によって示された方向への振動
運動だけを示しているが、２本の軸は振動運動に付加さ
れる一方向への連続的回転をしているのが一般的である
。

第４Ａ図は、駆動軸１６に作用する時計回り方向の振動
の開始時における、それぞれ駆動軸１６及びインサート
１８上の半径方向のマーク１６′及び１８′の相対的位
置を示すものである。

第４Ｂ図は、駆動軸１６とインサート１８との同時に生
ずる最大回転変位を示す。

この点を越えると、両軸部材間の相対的なすべりを生ず
る。

振動の最大振幅が第４Ｃ図に示されている。

第４Ｂ図と第４Ｃ図との間の短時間の間が両軸部材間の
すべりを生ずる時間であり、その結果として時計回り方
向のねじり振動の摩擦減衰を生じる。

第４Ｄ図は、両軸部材間の同時に生ずる反時計回り方向
の最大回転変位を示すものである。

第４Ｅ図は、反時計回り方向の振動の最大振幅と駆動軸
上のマーク１６′とインサート上のマーク１８′との相
対的位置を示す。

第４Ａ〜４Ｅ図は、振動による典型的な回転角度を示す
ことを意図したものではなく、ねじり振動の１サイクル
と、同心軸部材間の相対運動とを示した概略図と考える
べきである。

また。第２，３及び４図には中実のインサート１８が示
されているが、円筒状のインサート又はその他適当な形
状のインサート等も使用することができることも明らか
である。

軸１４は二つの機械、即ちタービン１２と発電機１０と
を連結するものとして説明してきたが、本考案は、どの
ような動力源を被駆動荷重に連結する場合も、また、異
なった圧力タービン又はタービン部分のような協同動力
源の間を連結するのにも使用することができることは明
らかである。

また、ある好適な材料について説明したが、他の同等の
又は適切な材料と置き替えることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による減衰装置を適用した結合軸を使用
したタービン発電機を概略的に示す正面図、第２図は第
１図に示す減衰装置の■−■線に沿う断面図、第３図は
本考案による別の減衰装置の断面図、第４Ａ〜４Ｅ図は
第２図に示す装置のねじり振動の１サイクル間の軸の位
置関係を示す側面図である。 １０・・・・・・発電機、１２・・・・・・タービン、
１４・・・・・・軸、１６・・・・・・駆動軸、１６′
・・・・・・マーク、１８・・・・・・インサート、１
８′・・・・・・マーク、２０，２２・・・・・・端部
、２４・・・・・・境界筒。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 二つの機械を相互に連結するトルク伝達用駆動軸のねじ
   り振動減衰装置において、前記駆動軸は中空であり、そ
   の全長にわたって延びるインサートを有し、この中空駆
   動軸にある孔とインサートとは断面が円形であって、イ
   ンサートが前記駆動軸に焼ばめされていて半径方向にお
   いて隣接する両者の表面間に所定の接触圧力を与えてお
   り、摩擦を増大する半径方向に向けられた力によって互
   いに係合させられた前記隣接する表面が前記駆動軸とイ
   ンサートとの間に生ずる相対運動の結果として前記駆動
   軸のねじり振動を減衰することを特徴とするねじり振動
   減衰装置。