JPS59103025A - スラスト軸受を含む回転電機 - Google Patents

スラスト軸受を含む回転電機

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JPS59103025A
JPS59103025A JP58198960A JP19896083A JPS59103025A JP S59103025 A JPS59103025 A JP S59103025A JP 58198960 A JP58198960 A JP 58198960A JP 19896083 A JP19896083 A JP 19896083A JP S59103025 A JPS59103025 A JP S59103025A
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JP
Japan
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bearing
piston
runner
force
shaft
Prior art date
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Pending
Application number
JP58198960A
Other languages
English (en)
Inventor
デビツド・ジヨセフ・シヨア
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
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Pending 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
    • F16C39/00Relieving load on bearings
    • F16C39/04Relieving load on bearings using hydraulic or pneumatic means
    • 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
    • F16C21/00Combinations of sliding-contact bearings with ball or roller bearings, for exclusively rotary movement

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、回転電機に関し、更に詳細には、始動装置に
関連して設けられ、スラスト軸受r− 軸受故五捕に通常かかる力を始動時一時的を減少するス
ラスト軸受組立体に関する。
垂直軸を有する大型のモータ及び水力発電スト軸受が用
いられている。かかるスラスト軸受は、静的摩擦を有し
、その摩擦はその動的摩擦より非常に大きいものである
。これは、動作中スラスト軸受装置のスラスト軸受とそ
れに関連するランナーの間の境界面には薄い油層が存在
して低#摩擦係数を低下させるのに対して、静止状態の
下ではその境界面が相対的に乾燥しているためである。
この相対的な乾燥状態のため、軸受に大きい軸方向の負
荷がかかつている時等、軸受に関連するロータ部材の回
転を始動することが能であり、その機械を始動できない
この通常の力Nとその結果生じる摩擦力Fとの間の関係
は、次の通りである。
F=fN        (1) 上式において、fは上述した境界面におけるスラスト軸
受とそれに関連する軸受ランナーの間の摩擦係数である
。上記の式より容易に理解されるように、摩擦力2Fは
、摩擦係数fか通常の力Nの何れかを減少することによ
って減少させることが可能である。
このロータを始動する際の問題は、一般的には、」二連
の式の摩擦係数fを減少する油圧リフト装置を用いて克
服される。この型のリフト装置は、軸受シュウ(bea
ringshoes)と軸ランナーとの間の境界面へ高
圧の油を注入する。これらの隣接表面の間に袖が存在す
ると、それらの間の静的摩擦係数が減少し、関連するロ
ータの回転を始動するに必要な最小トルクが減少する。
油圧リフト装置は、典型的には、複雑で労働集約的な取
付けと、マニホルド、オリフィス、逆止め弁、油圧パイ
プ及びそれらの取付は具のような高価な部品を必要とす
る。軸受自体は、一般的に、油圧リフト装置に適合させ
るための特殊な加工を必要とする。また、油圧リフト装
置の空間条件が、時として、軸受ハウジングの体積を越
えることがある。
本発明の一実施例による、スラスト軸受組立体を有する
回転電機において、前記組立体は回転軸と、前記軸に取
付けた軸受ランナーと、前記軸受ランナーと摺動関係に
あるスラスト軸受ランナーへ前記スラスト軸受から離れ
る方向へ力を与える手段とから成ることを特徴とする。
本発明は、軸受と軸ランナーの隣接表面のの 耐裔擦係数を減少する代わりに、これら2つの隣接構成
要素間にかかる通常の力Nを一時的に減少しようとする
。スラスト軸受組立体は、油圧リフト装置の代わりに軸
変位シリンダのような軸方向の力を加える手段と減摩性
軸受を用いる。油圧シリンダへは圧油が供給されて、土
!≠#秒=スラスト軸受とそのランナーの間にかかる通
常の力Nと反対の方向でその力を減少する方向の軸方向
力がロータ軸へ加わる。従って、軸方向軸受とその隣接
軸ランナーの間の圧力は軽減され、また軸受とそのラン
ナーの間の通常の力Nは減少するため、静的摩擦Fも減
少する。軸受とそのランナーの間にかかる摩擦力Fの減
少により、静的摩擦を克服しロータ軸の回転を始動する
に必要な始動トルクが減少する。
本発明の目的は、油圧リフト装置より組み立て及び保守
が非常に簡単で、油圧リフト装置に用いるような同様な
高圧油圧装置よりも本発明は、スラスト軸受に関し、更
に詳細には、ロータの軸ランナーとそれに隣接するスラ
スト軸受の間にかかる通常の力を減少すべくロータへ軸
方向の力を加える手段を用いるスラスト軸受組立体に関
する。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説
明する。軸方向の運動が可能なように意図された構成要
素は、99より小さい参照数字で表示し、軸方向の運動
が可能でないように意図された構成要素には100より
大きい参照数字が与えられる。この方式は、本発明の説
明の理解を助けるために用いた。しかしながら、これら
の軸方向に運動可能な構成要素の軸方向運動は、本発明
にとって必要条件でないことを理解されたい。本発明に
より必要とされることは、スラスト軸受とそれに隣接す
る軸受ランナーの間の境界面にその軸の軸方向負荷とは
′反対の方向へ力が伝達できるということである。
第1図は、ロータ軸10がその中心線と一致する回転軸
Aを中心として回転する回転機械を示す。第1図に示す
機械は、通常動作時、軸方向の力(矢印Nで示す)を受
ける。
軸ランナー12は、止めキー26及び止めナツト14に
より軸10へ剛性的に取付けられ、止めワッシャ26に
関連して動作可能である。軸ランナー12は、軸受ラン
ナー18に接続されている。軸ランナー18の動作表面
20は、軸10にかかる外からの力Nに抵抗する。本発
明は、第1図に示した上方向以外の力を受ける装置に適
用可能であることを理解されたい。普通の用途は、下方
に向けられた軸の重さを支持するために用いられる。
一対の減摩性案内軸受22及び24は、本発明装置が作
動されると軸10へ軸方向の力を伝達する。減摩性軸受
22及び24は、プレス嵌めと、止めワッシャに関連す
る止めナツト26により軸ランナー12に取付けられる
ピストン30と、ピストン拳スラスト・プレート組立体
32は、ピストン30が軸方向負荷の通常の力Nとは反
対の方向の力を受けると、減摩性軸受22及び24へ軸
方向の力を加えることができるように配設される。ビス
I・ン30は、それを摺動関係で受容できる形状のシリ
ンダ134内へ配設される。シリンダ134の形状は、
高圧の袖を注入できる空間136を有する。シリンダ1
34には、外部の供給源から矢印P方向にこの油を注入
する手段が設けられる。シリンダ134には、空間13
6内へ油を導入する取付は具138のような手段が設け
られる。
第1図に示すように、軸10の上方部分は、その減摩性
案内軸受22及び24と共に、案内軸受ハウジング組立
体140内へ囲繞され、その組立体はスラスト軸受スラ
ストスラスト軸受144としては、軸受ランナー18へ
軸方向支持を与えるに適当な、当業界でキングズベリー
型軸受(Kingsbury−type  beari
ng)として知られる軸受のような任意の適当なものを
用いることができる。スラスト軸受144は、スラスト
軸受ハウジング146により囲繞され、このハウジング
は軸受ブラダ’> ト148により支持される。また、
第1図は、カバー150の一部を示すが、このカバーは
スラスト軸受組立体の全体形状に依存して任意の適当な
形状にする。また、軸10の周りには、スタンドパイプ
151及びスタンドパイプアダプタ152が配設される
。これらの構成要素により、軸受ランナー18及びスラ
スト軸受144、特にそれらが接触する境界面である表
面20は潤滑剤に浸されることが可能となる。
回転機械の最初の始動時、取付は具138を介してピス
トン30の上方空間136内へ油が圧入される。空間1
36内の圧力が増加するため、ピストン30へ81図で
下方に向かう力が加わる。この力は、ピストンスラスト
・プレート32を介して減摩性案内軸受22及び24へ
伝達される。この力は、更に、減摩性軸受24を介して
軸ランナー12へ、更に、軸受ランナー18へ伝達され
る。空間136内の油圧が増加すると、軸受ランナー1
8はスラスト軸144から離れる方向へ押される。実際
には、軸受ランナー18と軸方向軸受144は始動時の
間、接触状態を維持し、境界面においてそれらは実際に
は離れないことがあることを理解されたい。換言すれば
、軸受ランナー18は、本発明が正しく作動するために
、スラスト軸144から実際に離隔される必要はない。
回転機械の始動を容易にするために本発明において必要
なことは、ランナー18とスラスト軸受144の間の表
面20に沿う通常の力を減少させることである。更に、
この通常力は、軸受ランナー18とスラスト軸受144
が表面20に沿って離れる時のOの値まで減少される必
要はないことを理解されたい。始動手順にとって必要な
ことは、スラスト軸受144と軸受ランナー18の間に
か−かる力を、これが2つの構成要素6擦係数に関連し
て上式1の摩擦力F、従って必要な始動トルクを減少す
るレベルまで減少させることである。
更に、第1図に示した力Nは上方に向くものとして示し
たが、これは本発明の適用にとって必要条件ではないこ
とを理解されたい。たとえば、もしその力Nが他の方向
へ向く場合は、本発明の構成要素は、空間136内の油
圧増加によりピストン30、ピストンスラストOプレー
ト組立体32、案内軸受22及び24、軸ランナー12
及び軸受ランナー18がその力Nとは反対の方向へ押さ
れるように配置される。
第2図は、第1図に示すスラスト軸受組立体が始動時に
おいて作動状態に置かれた態様を示す。以下で説明する
第2図に示した構成要素の相対的な運動は、本発明の構
成要素の想定的な相対的運動を示して始動時における力
の伝達を更に明確に説明するために誇張されていること
を理解されたい。
第2図において、取付は具138を介してピストン30
の上方空間136へは油が圧入されている。空間136
内の油圧の増加により、ピストン30は力Nとは反対の
方向へ運動しようとする。ピストン30とピストン拳ス
ラスト舎プレート組立体32のこの例示的な軸方向移動
は、シリンダ134とピストン拳スラスト・プレート組
立体132の間の距離(第2図でGl)を、第1図に示
した対応寸法と比較することにより理解できる。この軸
方向力及びそれに関連する想定的な軸方向移動はピスト
ン・スラスト・プレート132を介して減摩性案内軸受
22及び24へ伝達される。また、このため、減摩性案
内軸受24とスラスト軸受スラストeプレート142の
間の空間CS2図でG2)は、同様に、第1図のその関
連寸法と比較することが可能である。その力は、軸ラン
ナー12と軸受ランナー18へ伝達される。第2図にお
いて、この力は、軸受ランナー18をスラスト軸144
から離れる方向へ移動させてギャップ(第2図でD)を
発生するものとして示されている。上述したように、ギ
ャップDの形成は、本発明の正しい動作にとって必、要
条件ではない。軸受ランナー18の動作表面20は、ス
ラスト軸受144の隣接表面から離れる必要はない。本
発明の正しい動作に必要なことは、軸受ランナー18と
スラスト軸受144の間にかかる力が、軸10にかかる
力Nに等しいその最初の値から減少することである。
第3図は、減摩性軸受22及び24を詳細に示したもの
である。この図は、ある特定の実施例、即ち球軸受であ
るこれら2つの軸受の構成要素を更に詳細に示すための
ものである。上方の減摩性軸受22は、外側レース22
a、内側レース22b及びそれらの間に配設した回転可
能な球22cを持つものとして示されている。同様に、
下方の減摩性軸受24は、外側レース24a、内側レー
ス24b、及びそれらの間の回転可能な球22cを持つ
ものとして示されている。これらの軸受は、軸ランナー
12上へプレス嵌めされ、止めワッシャー26により定
位置に保持される。これらそれぞれの外側レース−Eへ
下方向の如く、これらの減摩性軸受は、上述した軸方向
の支持とは別に軸ランナー12へ半径方向の支持を与え
る。この特定の型の減摩性軸受は、典型的には、球がそ
れらの所定の周方向離隔関係から移動するのを阻止する
内部かご構造を用いることを理解されたい。更に、この
特定の実施例は2つの球軸受を有するものと示されてい
るが、異なる数のあるいは異なる型式の軸受も用いるこ
とも本発明の範囲内に入ることを理解されたい。
第1及び2図を比較すると、軸受ランナー18とそれに
隣接するスラスト軸受144の間にかかる力Nは、ピス
トン30とそれに関連する軸方向運動可能な構成要素の
作用により有意に減少すること力ζ明らかである。軸受
ランナー18とスラスト軸受144の間めこの通常の力
の減少により、その摩擦力、従って軸10の回転を始動
するに必要なトルクがそれに応じて減少する。この最小
必要トルクは、軸受ランナー18とスラスト軸受144
の間の通常の力とそれらの間の摩擦係数の関数であるた
め、その通常の力の減少により必要トルクがそれに応じ
て減少する。
本発明は、スラスト軸受とそれに関連する軸受ランナー
との間にかかる力を一時的に減少して、軸受ランナーの
回転を始動するために用いるモータのトルク条件を減少
する方法を提供する。以上において、本発明を減摩性案
内軸受及びキングズバーグ型スラスト軸受を用いるもの
として説明したが、それに代わる構成要素を用いる装置
にも利用可能である。同様に、本発明の好ましい実施例
は油圧ピストンを用いるが、軸へ軸方向の力を加える他
の手段、たとえば機械的リンクあるいはばね機構のよう
なものを用いることも本発明の範囲内に入ることを理解
されたい。更に、上述した本発明の説明では軸にかかる
負荷が上方に向かうスラスト軸受組立体について説明し
たが、本発明は軸へ他の方向の負荷がかかる装置につい
ても利用可能であることを理解されたい。
作動状態にある回転電機を示す。
第2図は、スラスト軸受とそれに関連するランナーの間
の通常の力を減少すべく本発明の装置を作動した状態を
示す。
第3図は、本発明の軸ランナーに関連する特定の形式の
減摩性軸受の概略図である。
10・・・・・・ロータ軸 12・・・・・・軸のランナー 14・・・・・・止めナツト 1B・・・・・・止めキー 18・・・・・・軸受ランナー 20・・・・・・軸受ランナーの動作表面22.24・
・減摩性案内軸受 30・・・・・・ピストン 32・・・・・・ピストン・スラスト・プレート組み立
て体 140・・・・案内軸受ハウジング組立体142・・・
・スラスト軸受スラスト番プレート144・・・・スラ
スト軸受 146・・・・スラスト軸受ハウジング148・・・・
軸受ブラケット 150・・・・カバー

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、回転軸と、前記軸に取付けた軸受ランナーと、前記
    軸軸受ランナーと摺動関係にあるスラスト軸受と、前記
    軸受ランナーへ前記スラスト軸受から離れる方向へ力を
    加える手段とより成るス°ラスト軸受組立体を含む回転
    電機。 2、前記力を加える手段は、油圧シリンダとピストンよ
    り成ることを特徴とする前記S1項記載の回転電機。 3、減摩性軸受を具備し、その減摩性軸受が前記力によ
    り圧縮負荷を受けるように前記力を加える手段に関連す
    ることを特徴とする前記第1または2項記載の回転電機
    。 4、前記スラスト軸受は、キングズベリー型軸受である
    ことを特徴とする前記第1〜3項のうち任意の一項に記
    載した回転電機。 5、前記回転軸には軸受ランナ)1j性的に取付けられ
    、前記軸の一部の周りには静止フレーム構造体が配設さ
    れ、前記シリンダは前記フレーム構造体へ取付けられ、
    前記ピストンは前記シリンダー内へ配設され、また前記
    ピストンは前記シリンダ内で摺動じて前記軸の回転軸に
    平行な方向へ運動可能であり、前記ピストンから前記軸
    へ軸方向の力を伝達する手段か設けられ、前記スラスト
    軸受は前記フレーム構造体へ取付けられ、前記スラスト
    軸受は前記軸受′ランナーと摺動関係にあり、前記ピス
    トン及び前記力伝達手段は前記軸方向の力が前記軸受ラ
    ンナー及び前記軸受を互いに離隔するように運動させる
    方向へ伝達されるように関連することを特徴とする前記
    第1〜4項のうち任意の一項に記載した回転電機。 6、スラスト軸受を有しロータが軸方向の力を受ける回
    転型3機を始動する方法において、フレーム部5へ剛性
    的に取付けたシリンダーを提供し、前記シリンダー内を
    摺動するビストンを提供し、前記ピストンをスラスト・
    プレートへ取付け、減摩性軸受を前記スラスト・プレー
    トと接触関係に配設して前記ピストンの運動により前記
    減摩性軸受が運動するようにし、前記減摩性軸受を前記
    ロータと接触関係に配設し、前記ピストンへ前記軸方向
    力とは反対向きの力を加えることより成ることを特徴と
    する方法。
JP58198960A 1982-10-28 1983-10-24 スラスト軸受を含む回転電機 Pending JPS59103025A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US06/437,373 US4492481A (en) 1982-10-28 1982-10-28 Thrust bearing starter apparatus
US437373 1982-10-28

Publications (1)

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ID=23736147

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