JPS5849068A - 回転機の軸受支持装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転機の軸受支持装置に係り、特に案内軸受（
以下、軸受と称す）を保持している軸受支持枠をその内
側に保持するブラケットとコンクリート壁に設けられた
ベースとが弾性体を介して結合さｎている回転機の軸受
支持装置に関するものである。

近年の我が国の電力需要は、昼夜の差が著しくピーク電
力の供給と夜間余剰電力の有効活用のため、揚水発電設
備は大容量化している。このような大容量揚水発電設備
は、経済性向上のため高速化さｎており、従来のａｏｏ
ｒｐｍ級に対し最近は７００ｒｐｍ級が計画されている
。機械が高速化するに伴ない従来に見ら扛ながった問題
が生じている。本発明の動機となった軸受支持装置の熱
膨張によるコンクリート壁の亀裂発生問題及び軸受間隙
減小による軸受温度上昇及びその極限としての軸受焼損
問題も高速化に伴なう新たな問題としてあげられる。

第１図及び第２図には回転電機の軸受支持装置の従来例
が示されている。回転軸１の周囲に配置された軸受２は
軸受支持枠３に収めらｆ、軸受支持枠３はブラケット円
板４ａの内側に取り付けられる。そしてブラケット４は
第２図に示さ扛ているようにブラケット円板４ａと放射
状のブラケットアーム４ｂとからなり、ブラケットアー
ム４ｂの先端には防振ステー５が取り付けられ、さらに
回転機の周囲に敷設されたコンクリート壁８のベース７
に対して弾性体である板ばね６を介して突っ張った状態
で保持される。

ところで回転軸１の曲げ固有振動数に関する軸受支持装
置の横剛性は、こ扛らブラケット円板４ａから板ばね６
までの圧縮を受ける半径方向剛性Ｋによってほぼ決定さ
れるが、このような軸受支持装置はコンクリート壁８の
強度的安全性及び軸受温度に関する軸受間隙の変化に関
し、次に述べるような欠点を有しており、大型回転電機
の高速化の障害となっていた。

このような軸受支持装置では据付時において板ばね６を
たわ捷せて防振ステー５とベース７との間に挿入して、
両者を突っ張った状態に保持するためコンクリート壁８
には板ばね６のたわみに基づく半径方向外向きの突張力
Ｆ。が作用する。運転時には更にブラケット４の熱膨張
に基づく半径方向外向きの突張力Ｆｔが、板はね６の半
径方向外向きの突張力Ｆ。に加わる。従って運転時にお
いてコンクリート壁８に作用する半径方向外向き゛の全
突張力（以下、半径方向全突張力と称す）ＰＲは、板ば
ね６のたわみに基づく半径方向外向きの突張力Ｆｏ　と
ブラケット４の熱膨張に基づく半径方向外向きの突張力
Ｆ、の合計となり、前記半径方向剛性Ｋ及び半径あたり
の熱膨張量ΔＲを用いて次式で表わされる。

ＰＲ＝　Ｆｏ　＋　Ｆｔ　＝　Ｆｏ　＋Ｋ　’ΔＲ・・
曲（１）第３図にはこの関係すなわち縦軸に板ばね６の
たわみに基づく半径方向外向きの突張力Ｆ。とブラケッ
ト４の熱膨張に基づく半径方向外向きの突張力Ｆ、との
和である半径方向全突張力ＦＲをとり、横軸にはブラケ
ット４の半径あたりの熱膨張量ΔＲをとって半径方向全
突張力ＰＲとブラケット４の熱膨張量ΔＲとの関係が示
さ扛ている。同図に示さ扛ているように熱膨張量ΔＲが
大きくなるにつれてブラケット４の半径方向外向きの突
張力Ｆｓは大きくなっており、従って半径方向全突張力
ＦＲもブラケットの熱膨張量ΔＲが増加するにつれて大
きくなっている。

そして第１図に示さ牡ているように上部にブラケット４
を配置する構造においては、コンクリート壁８は一般に
床面に起立した円筒状に形成されるため、半径方向全突
張力ＦＲによってコンクリート壁８には第４図に示され
ているよへな周方向引張力Ｆ、が生じる。更にべ＝スフ
の数が少ない場合には、周方向引張力Ｆ、の他に半径方
向突張点、すなわちベース７におけるコンクリート壁８
に、図中に矢印で示す内側への局部的曲げモーメントＭ
が生じる。

ところでコンクリートは周知のように圧縮には強いが引
張りには弱いという欠点を有しているため、周方向引張
力Ｆ、に更に曲げモーメン）Ｍに基づく曲げ引張り力が
加わって、コンクリート壁８には往々にして亀裂が発生
する懸念があった。

これに対し回転電機下部にブラケットを配置する構造（
図示せず）においては、円筒状のコンクリート壁の代り
に構造的に充分強固なコンクリート基礎とすることがで
きるが、この場合にはブラケットの熱膨張によって逆に
軸受が内側に押される。このため軸受間隙が狭められて
大幅な温度上昇をきたし、遂にはその極限としての軸受
表面の金属接触による軸受焼損事故が発生する。

一般に室軸回転電機の回転体の曲げ固有振動数は回転速
度より大きくなるように設計さｆている。

ところが同一回転体についてみると、軸受支持装置の横
剛性Ｋが下るに伴ない固有振動数も小さくなる。そこで
回転電機を高速化するには横剛性Ｋを上げることが必要
となるが、従来構造において横剛性Ｋを大きくすること
は前記（１）式より半径方向全突張力ＰＲの増加を必然
的に伴うことになる。

このように従来構造においては、軸受支持装置の横剛性
の増加に伴うコンクリート壁の亀裂発生及び軸受焼損事
故発生の危険性の増加が高速化の障害となっていた。

更に従来構造においては板ばねの構造自体にも次に述べ
るような欠点を有していた。ばね定数が大きくなるにつ
れて据付時のたわみ量が小さくなる。すなわち据付作業
が困難になる。板ばね接触面圧が極めて高いため高周波
焼入れ、または炎焼入れ等の表面硬化処理が必要である
。板ばねに大きな応力が発生するため引張り強さが１０
，０００Ｋｑ／ｃｍ２程度の高級鍛造材が必要である。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、その目的
とするところは、コンクリート壁の亀裂発生を防止した
回転機の軸受支持装置を提供するにある。

すなわち本発明は、弾性体が引張りたわみが可能なばね
であることを特徴とするものである。

以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
５図から第８図には本発明の一実施例が示されている。

なお従来と同じ部品には同じ符号を付したので説明は省
略する。本実施例では弾性体９を、引張りたわみが可能
なばねで形成した。

すなわちブラケット４とコンクリート壁８との間に引張
りたわみが可能なばね例えばリングばね１１を配置し、
ベース７上に設けた調整ライナ１０を介してブラケット
４とコンクリート壁８との間を結合した。このようにす
ることにより、従来の軸受支持装置が据付は時において
板ばねのたわみによってコンクリート壁８を半径方向外
向きに突っ張った状態で保持していたのに対し、本実施
例においては引張りたわみが可能なリングばね１１とし
たので、コンクリート壁８が逆に半径方向内向きに引張
られるようになる。従って運転時におけるコンクリート
壁８に作用する半径方向全突張力ＦＲは次式で表わせる
。

ＦＲ＝　　Ｆ。＋Ｆｔ”Ｆ。十に・ΔＲ・・・・・・（
２）ここでＦｏはリングばね１１の引張りたわみによる
力を示し、負の符号は半径方向内向きを表わす。

Ｆ、はブラケット４の熱膨張に基づく半径方向外向き突
張力、Ｋは軸受支持装置全体の半径方向剛性、ΔＲはブ
ラケット４の半径あたりの熱膨張量である。

このようにコンクリート壁８に作用する半径方向全突張
力ＰＲは、従来の前記（１式における板ばねのたわみに
基づく半径方向外向きの突張力Ｆ。

に負の符号を付けた形となる。この関係が第９図及び第
１０図に示さ扛ている。こ扛らの図はいずれも縦軸にリ
ングばね１１の引張りたわみ力Ｆ。

とブラケット４の熱膨張に基づく半径方向外向きの突張
力Ｆｔとの和すなわち半径方向全突張力Ｆａをとり、横
軸にブラケット４０半径あたりの熱膨張量ΔＲをとって
、半径方向突張力ＦＲとブラケット４の熱膨張量ΔＲと
の関係を示しである。

このうち第９図はコンクリート壁８に加わる半径方向全
突張力ＦＲが最小になるように、据付は時のリングばね
１１の引張りたわみ力Ｆ。を設定した場合が示してあり
、第１０図はコンクリート壁８に加わる半径方向全突張
力ＦＢが常に内向きになるようにリングばね１１の引張
りたわみ力Ｆ０を設定した場合が示しである。すなわち
第９図は引張りたわみ力Ｆｏを半径方向外向きの突張力
Ｆ、の半分の大きさに設定し、かつ半径方向内向きとな
るように負に設定した。このようにすることによりブラ
ケット４の熱膨張量ΔＲが増加するにつれて半径方向外
向きの突張力Ｆｔも増加するが、突張力Ｆｔははじめの
中は内向きに働き、Ｆｏを越えてはじめて外向きに働く
ようになるがその力は小さい。半径方向全突張力ＦＲも
こ扛と同様に変化するのは云うまでもない。第１０図は
半径方向全突張力ＦＲが常に内側に向くようにリングば
ね１１の引張りたわみ力Ｆ。を大きく設定した場合であ
る。すなわちブラケット４の熱膨張量ΔＲの増加につれ
てブラケット４の半径方向外向きの突張力Ｆｔは大きく
なっているが、リングばね１１の引張９たわみ力Ｆ。を
Ｆｔと等しく、かつ半径方向内向きとなるように負に設
定したので、半径方向全突張力ＦＲは常に内向きとなっ
ている。

このように本実施例によれば、リングばね１１の引張り
たわみ力Ｆ０の設定量の調節によりコンクリート壁８に
加わる半径方向全突張力ＰＲの大きさとその向きを変え
ることができる。第１１図にはリングばね１１の引張り
たわみ力Ｆ。の設定量を犬きくして、半径方向全突張力
ＦＲを図中に矢印で示しであるように内向きとした場合
が示しである。この場合は同図に示しであるようにコン
クリート壁８には周方向に圧縮力Ｔｅが生じ、圧縮に強
いコンクリートの特性に合った強度上有効な力の加わり
方となる。一方回転電機下部にブラケット４を配置する
構造においては、コンクリート基礎が十分堅固であるた
め、逆に軸受が外側に引張ら扛る。このため従来の構造
において問題となった軸受間隙減小及びその極限として
の金属接触による軸受焼損を防止することができる。

更に本実施例においてはリングばね１１の構造自体にも
次に述べ・′る工うな長所を有している。据付は荷重が
引張りのため大きな据付は荷重にすることができる。す
なわちはね定数が大きくなってもたわみ量を大きくとる
ことができる。このことは据付は作業を容易にする。リ
ングばね１１の場合に径を１０００ｍｍ位にすると応力
が十分小さくできるため、市販の鋼管が利用できる。従
来の板ばねの場合のような高周波焼入扛等の表面硬化処
理の必要がない。

このように本実施例によれば、従来構造において問題と
なっていたコンクリート壁の亀裂問題及び軸受焼損問題
が回避でき、また弾性体であるはね構造自体に関する欠
点が改善できる。

第１２図及び第１３図には本発明の他の実施例が示さｔ
ている。本実施例では弾性体９を箱ばね１２で形成した
。この場合にも前述のものと同様な作用効果を奏するこ
とができる。

第１４図及び第１５図には本発明の更に他の実施例が示
さ扛ている。本実施例では弾性体９を両端固定はね１３
で形成した。この場合にも前述のものと同様な作用効果
を奏することができる。

第１６図及び第１７図には本発明の更に他の実施例が示
さ【ている。本実施例では弾性体９を片持ちはね１４で
形成した。この場合にも前述のものと同様な作用効果を
奏することができる。

上述のように本発明は、引張りたわみが可能なばねで結
合したので、引張りたわみ力の設定量の調節によってコ
／りＩＪ−ト壁に加わる半径方向全突張力の大きさと方
向を変えることができるようになって圧縮力に強いコン
クリート壁に圧縮力を加えることができるようになって
、コンクリート壁の亀裂発生を防止することができるよ
うになり、コンクリート壁の亀裂発生を防止した回転機
の軸受支持装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転機の軸受支持装置の回転電機の縦断
側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿う断面図、第３
図は従来の回転機の軸受支持装置のブラケットの熱膨張
量とコンクリート壁に働らく半径方向全突張力との関係
を示す特性図、第４図は従来の回転機の軸受支持装置の
コイクリート壁に働らく力を説明する説明図、第５図は
本発明の回転機の軸受支持装置の一実施例の回転電機の
縦断側面図、第６図は第５図のＢ−Ｂ線に沿う断面図、
第７図は本発明の回転機の軸受支持装置の一実施例のリ
ングばね近傍の拡大図、第８図は第７図のＣ矢視図、第
９図は本発明の回転機の軸受支持装置の一実施例のブラ
ケットの熱膨張量とコンクリート壁に働らく半径方向全
突張力との関係を示す特性図、第１０図は同じくブラケ
ットの熱膨張量とコンクリート壁に働らく半径方向全突
張力との関係を示す特性図、第１１図は本発明の回転機
の軸受支持装置の一実施例のコンクリート壁に働・ら〈
力を説明する説明図、第１２図は本発明の回転機の軸受
支持装置の他の実施例の箱ばね近傍の拡大図、第１３図
は第１２図のＤ矢視図、第１４図は本発明の回転機の軸
受支持装置の更に他の実施例の両端固定ばね近傍の拡大
図、第１５図は第１４図のＥ矢視図、第１６図は本発明
の回転機の軸受支持装置の更に他の実施例の片持ばね近
傍の拡大図、第１７図は第１６図のＦ矢視図である。 １・・・回転軸、２・・・案内軸受□、３・・・軸受支
持枠、４・・・ブラケット、４ａ・・・ブラケット円板
、４ｂ・・・ブラケットアニム、７・・・ベース、８・
・・コンクリート壁、９・・・弾性体、１０・・・調整
ライナ、１１・・・リングばね、１２・・・箱ばね、１
３・・・両端固定ば第　　／　　図 第　　２　　図 第　　３　　図 第　　４　　図 第６図 第　７　図 第８図 第　９　図 車 第　１１　　図 第　１２　　図 １２ 第　　１３　　図 ′Ｉ、ｌｔ／−図 第７５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転軸を支持する案内軸受と、この案内軸受を保持
   する軸受支持枠と、この軸受支持枠をその内側に保持す
   るブラケットと、このブラケットの周囲に敷設され、か
   つベースが設けらｎているコンクリート壁とを備え、前
   記ブラケットはその外側が前記ベースに弾性体を介して
   結合さｎている回転機の軸受支持装置において、前記弾
   性体が、引張りたわみが可能なばねであることを特徴と
   する回転機の軸受支持装置。 ２、前記弾性体が、リングばねである特許請求の範囲第
   １項記載の回転機の軸受支持装置。 ３、前記弾性体が、箱ばねである特許請求の範囲第１項
   記載の回転機の軸受支持装置。 ４、前記弾性体が、両端固定ばねである特許請求の範囲
   第１項記載の回転機の軸受支持装置。 ５、前記弾性体が、片持ちばねである特許請求の範囲第
   １項記載の回転機の軸受支持装置。