JPS59194122A - バツト型軸受 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、例えば蒸気タービン軸受などのように高荷重
、高速度の回転軸を支承するためのバット型軸受に関す
るものである。

〔発明の背景〕

第１図は従来一般に用いられている軸受の、軸に垂直な
面による断面図であわ、第２図は同じく軸心を含む面に
よる断面図である。

軸受ケース３ａ、３ｂの内面にバット背面が球面形に形
成されたバラ）２８〜２ｆが放射状に配置されている。

回転軸１が回転速度を増すに従って軸受クリアランスの
中に充満している潤滑油のクサビ作用により、第３図に
示すように軸心Ａは、はぼ半円をえかきながら浮き上が
り、点ＯＪに向かって徐々に移動し始める。このときバ
ットは軸受ケースに固定されているため、回転軸１の真
下にあるパラ）２ｂと２０との一方端に集中荷重４が加
わるためバットは片当り状態となり、各バットの負荷能
力が均一に保たれず、バットの焼損、異常振動をひきお
こすという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は上述の事情に鑑みて為され、バット型軸受によ
って支承している軸の回転によって該軸の荷重方向が変
化した場合、バットの軸受面に局部的な偏荷重を生じる
虞れの無いバット型軸受を供給することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため、本発明は、バット型軸受に
おいて、バットの外周を支承する部材に対してバットが
円周方向に移動し得るように構成したことを特徴とする
。

〔発明の実施例〕

次に、本発明の一実施例を第４図乃至第７図について説
明する。

第４図は本発明のバット型軸受の一実施例を軸心に垂直
な面で切断した断面図に駆動手段を付記した図、第５図
は同じく軸心を含む面による断面図である。

第１図に示した従来装置と同一の図面参照番号を附した
軸１および軸受ケース３ａ、３ｂは従来装置におけると
類似の構成部材でおる。

本例（第４図）に示したパラ）６ａ、６ｂ。

６Ｃは、それぞれ従来装置（第１図）におけるパラ）２
ａ、２ｂ、２Ｃに対応する構成部材であるが、本例にお
いては軸受ケース３ａに対して直接的に固定せず、ガイ
ドリング５の内周面に固定しである。上記のガイドリン
ク５は、軸受ケース３ａ、ａｂの内周面に回動自在に嵌
合しである。

上記のガイドリング５にフランジ状の案内用突起２２を
設け、軸受ケース３ａ１３ｂの内周面に設けた案内溝３
ａ−１，３ｂ−１に摺動自在に嵌合せしめる。これによ
シ、ガイドリング５はバット　１６ａ〜６Ｃを固着した
まま円周方向の回動自在に支承され、軸心方向の摺動を
係止される。

本実施例においては、上半部の軸受ケース３ｂに固定す
るバット７を円周方向に分割せずに一体の部材として構
成し、第７図に示すようにその軸受面に油溝２１を設け
である。上記の油溝の溝幅は、軸の回転方向（矢印４′
方向）にテーパ状に拡開するように設定しである。

前記の７ランジ状の案内用突起２２の一部に、第４図に
示すように歯車の歯２２ａを形成し、ギヤ８を介してラ
ック１５に噛合せしめる。

上記のラック１５を油圧シリンダ９のピストン棒に固着
して往復駆動せしめ得るように構成する。

上記の油圧シリンダ９は、高圧ポンプ１３の吐出油をサ
ーボパルプ１０を介して供給されて作動する構造である
。

一方、バラ）６Ｃに潤滑油圧力検出用の油孔ｈ１を設け
、パイプ１１を介してサーボパルプ１０に接続し、同様
にパラ）６ａに潤滑油圧力検出用の油孔ｈ２を設け、パ
イプ１１′を介してサーボバルブ１０に接続する。以上
のようにして、サーボバルブ１０のサーボピストン１２
が前記２個の油孔ｈ１＋　ｈ２の圧力差によって移動せ
しめられるように構成する。

本例において軸１は矢印４′方向に回転する。

従って、前記の２個の油孔の内、ｈｌは潤滑油の流動方
向に関して出口側圧力検出孔であわ、ｈ２は入口側圧力
検出孔である。

第１図においてφｌは出口側圧力検出孔ｈ１の設置位置
の傾き角、φ２は入口側圧力検出孔ｈ２の設置位置の傾
き角である。このφ１およびφ２の設定方法については
後述する。

次に、上記のように構成したバット型軸受の作用を、第
４図及び第３図を参照しつつ説明する。

回転軸１の中心が、該軸の回転に伴って第３図に示した
潤滑油圧を受けて浮上し、点Ａから点ＯＪに移動する場
合、第３図に示したような圧力分布を生じるため、第４
図（静止状態を描いである）の入口側圧力検出孔ｈ２に
掛る油圧よりも出口側圧力検出口ｈｌに掛る油圧の方が
高くなる。

このためサーボパルプ１０のサーボピストン１２が押し
下げられ、高圧ポンプ１３の吐出油が油圧シリンダ９の
シリンダボトム室１４ａに流入し、該油圧シリンダ９を
伸長作動せしめ、ラック１５がギヤ８を介してガイドリ
ング５を図示左回り方向に、すなわち回転軸１の回転方
向に回動せしめる。

上記の回動は、出、入口側圧力検出孔ｈＩｎｈ２の油圧
が等しくなるまで行われ、ｈｌ　１　ｈ２の油圧がバラ
ンスしたところで停止する。

その後、回転軸１の回転速度が低下すると、入口側圧力
検出口ｈ２の油圧が出口側圧力検出口ｈ１よシも高くな
シ、サーボピストン１３を押し上げて油圧シリンダ９を
収縮作動せしめ、ガイドリング５を図示右回り方向に回
動せしめる。

このようにして、ガイドリンク５は、双方の圧力検出孔
ｈ１＊ｈ２の油圧を常に等しからしめるように回動せし
められる。

静止状態を描いた第４図において、中心線Ｙ−ＹＨパッ
）６ａ、６ｂ、６ｃおよび７の左右対称軸である。第６
図は上記実施例のバット型軸受の作動中の状態を表わし
た模式図で、バットの対称軸Ｙ−Ｙは前述の作用によ）
図の右回シ方向に傾いている。

点ＯＪは回転状態における回転軸１の軸心位置矢印Ｗは
回転軸１の荷重方向である。

本実施例においては、上述の作用によシ、バットの対称
軸Ｙ　−Ｙが常に荷重方向矢印Ｗとほぼ一致するように
回動せしめられるので、軸荷重矢印Ｗが、バット６ｂに
対しても、バット６ａ、６ｃに対しても均一に作用し、
局部的な偏荷重を生じる虞れが無い。

上述の作用、効果から明らかがように、回転軸１の軸荷
重は主として下半部のパラ）６８〜６Ｃで支承する。従
って上半部のバット７は軸受荷重を直接的に支承するこ
とよシも、潤滑油の流動を円滑に導く機能が重視される
。このため、本例のごとく上半部のバット７を一体的に
形成して、軸の回転方向に溝幅を拡開した油溝２１を設
けると、潤滑油流動が円滑になって局部的な油不足によ
る焼損番防止し、異常振動の発生を防止することができ
る。また、上記の如くバット上半部を一体的に構成する
とともに、その下半部を複数個（本例においては３個）
に分割すると、バット型軸受本来の機能を発揮せしめる
ことができる。

また、本実施例のごとく、前記のバットは、その軸受面
の複数個所に潤滑油圧力を検出するための油孔を設けた
ものとし、上記の油孔において検出した潤滑油圧によシ
、サーボ機構を介して前記の回動駆動手段を制御し、当
該バット型軸受の対称線を軸荷重方向に一致せし得るよ
うに構成すると、各バットに局部的な偏荷重を生じ彦い
ようにバットの回動角を自動的に調節することができる
。

本発明を実施する場合、本実施例のごとく潤滑油圧を検
出し、サーボ機構を介してバットを回動せしめる構成を
用いることもできるが、各回転速度に応じて最適の回動
角を予め実験的Ｋ（若しくは設計計算により）予め求め
ておいて、バットを回動せしめる駆動手段（本例におけ
る油圧シリンダ９）が、回転軸１の回転速度に応じて予
め設定（９） した角度だけバットを回動させるように構成しても本例
と同様の効果が得られる。この構成は、荷重条件がほぼ
一定であって、バットの回動最適角度が回転速度によっ
て一義的に決められる場合に適用すると好適である。

次に、前述の出、入口側圧力検出孔ｈ１　、ｈ。

の位置を設定する方法、即ち、前述した圧力検出孔設置
位置の傾き角（軸受中心点Ｏｎを通る水平線に対する俯
角）ψｌ　、ψ２を設定する方法について述べる。

第３図は定格回転状態を表わしている。この状態におけ
る軸心位置ＯＪの傾き角θを求める。

例えば、直径２５０ｍ、幅２００ｇのバット軸受に１０
トンのラジアル荷重を加える場合、定格回転数６００ｒ
Ｆ、軸受すきま比０．００２、潤滑油の粘度２５ｃｐと
すると、シンマーフェルト数Ｓは中０．９５７ｘｌＯ−
”　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・
・（１）（１０） 粘度１７＝０．００２５に９Ｊｅｌｊ／ｍ回転速度Ｎ＝
１０　ｒ　ｐ　８ シンマーフェルトのグラフ（機械要素設計、吉沢武男著
より引用）より偏心率ｎ中０．９２．軸心の傾き角θ＝
５７°であることがわかる。

第８図は蒸気タービンの発電機側軸受に実機大の軸受を
用いて運転したときの軸心の軌跡を示す図表で、実線は
理論値を示し、■印は昇速時の実測値、Ｘ印は降速時の
実測値である。

この実験に用いた軸受の諸元は ＤＸＬ＝４８３Ｘ３０５Ｄ 半径すきま　Ｃ＝０．６７ｍ 給油温度　　４６Ｃ 給油圧力　　１゜８ａｔｇ である。

仮想線で示した円弧は軸受面を表わしている。

各点の圧力は次式によって算出することができる。

（１１） 但し、η・・・油の粘度 Ｕ・・・油の速度 ｒ・・・軸の半径 Ｃ・・・すきま間 ｑ・・・圧力関数 Ｐｏ・・・大気圧 ｎ・・・偏心率 これによシ、第３図に示した圧力分布図を得ることがで
き、出、入口側双方の圧力検出孔ｈｌ。

ｈ２の圧力が等しくなるようなψ１．９２の値はそれぞ
れψ１＝５°　、ψ２＝２３°付近であることがわかる
。

このように圧力が等しくなる位置にそれぞれ出。

入口側圧力検出孔り、、ｈ、を設けておけばよいわけで
、ｈｌに比べｈ！の方が、水平接手面よシかなシ下の方
へ位置することがわかる。これは前記に示した軸受の運
転条件によシ、計算により算出することが出来る。この
ように回転軸の重心位（１２） 置に常にバットが追従し、動くことによシ、局部的な集
中荷重を受けることなく、各バットの荷重が等しく、安
定性のよい運転状態を確保できる。

第９図に示すグラフは高速バランス装置により蒸気ター
ビンロータの振動を調査したものである。

点線で示すカーブは従来のバット軸受を用いて行った時
の実際の振動記録である。これは定格回転数で調整した
軸受であるため回転上昇、下降途中で軸受バランスがく
ずれ異常振幅を記録している。

前記実施例のバット型軸受を使用したときの細心軌跡の
移動に伴う最高圧力位置の変化にバットを追従させたと
きのバット回転角度をコンピュータにインプットしシュ
ミレーションしたものを同図に示す。

一点鎖線で示すカーブは回転上昇時、実線で示すカーブ
は回転下降時である。

第１０図はバット型軸受における圧力分布を実測した結
果を表わした図表で、実測時の条件は決起のごとくであ
る。

オリフィス径（エンジン側）７，０φ （１３） オリフィス径（タービン側）７．０φ 給油圧　　　１．８ａｔｇ 給油温度　　４０Ｃ 回転速度　　１８００１Ｔｌｌ 軸受仕様　　ＤＸＬ＝４８３Ｘ２５４ｍＰ＝　１６．９
Ｋｇ／（ｙｌｆ 図において■印は実測値を示し、矢印（イ）、（ロ）。

（ハ）、に）、（ホ）はそれぞれ圧力素子の位置を示す
。

破線のカーブは本実施例における実測値を示し、鎖線の
カーブは従来のバット型軸受における圧力実線部分は本
実施例と従来装置とに共通である。

βは偏心角の変化量である。

本実施例のカーブ（破線）が従来装置のカーブ（鎖線）
に比して潤滑油出口側付近の立上がりが滑らかであるこ
とは、主として第７図に示した末広がり状の油溝形状の
効果である。このように緩やかで滑らかなカーブを示す
ことによシ、第４図に示したような圧力の検出、および
検出値に基づくバット回動の制御が容易となり、その上
、局部的な油不足の発生を防止する効果を生じる。

（１４） 〔発明の効果〕 以上詳述したように、本発明は、バット型軸受において
、バットの外周を支承する部材に対してバットが円周方
向に移動し得るように構成することにより、バット型軸
受によって支承している軸の回転によって該軸の荷重方
向が変化した場合、バットの軸受面に局部的な偏荷重を
生じる虞れを無くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のバット型軸受の正面断面図、第２図は同
側面断面図である。第３図は回転軸が回転した場合の軸
心の移動と油圧の分布とを示す図表である。第４図乃至
第１０図は本発明のバット型軸受の一実施例を示し、第
４図は細心に垂直な面による断面図に駆動、制御系統部
材を付記した図、第５図は軸心を含む断面図、第６図は
運転中の状態を示す模式図、第７図は上半部バットの斜
視図、第８図は運転時の回転軌跡を示す図表、第９図は
振動値を示す図表、第１０図は圧力分布を示す図表であ
る。 （１５） １・・・回転軸、３ａ、３ｂ・・・軸受ケース、５・・
・ガイドリング、６ａ〜６Ｃ・・・バット軸受、７・・
・上半部軸受、９・・・油圧シリンダ、１０・・・サー
ボバルブ、１３・・・高圧ポンプ、２１・・・油溝、ｈ
ｌ・・・出口側圧力検出孔、ｈ２・・・入口側圧力検出
孔、２２・・・フランジ状の案内突起。 代理人　弁理士　秋本正実 （１６） 峯　ｌ　国 第２４　　　　　第３　国 秦　４　目 工

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バット型軸受において、バットの外周を支承する部
   材に対してバットが円周方向に移動し得るように構成し
   たことを特徴とするバット型軸受。 ２、前記のバットは、その上半部を一体的に形成して、
   軸の回転方向に溝幅を拡開した油溝を設け、かつ、その
   下半部を複数個に分割したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載のバット型軸受。 ３、前記のバットは、駆動手段によって円周方向に任意
   に回動せしめ得るように構成したものであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項若しくは同第２項に記載の
   バット型軸受。 ４、前記のバットは、その軸受面の複数個所に潤滑油圧
   力を検出するための油孔を設けたものとし、上記の油孔
   において検出した潤滑油圧により、サーボ機構を介して
   前記の回動駆動手段を制御し、当該バット型軸受の対称
   線を軸荷重方向に一致せし得べく為したることを特徴と
   する特許請求の範囲第３項に記載のバット型軸受。 ５、前記の、バットを円周方向に駆動する手段は、支承
   している回転軸の回転速度に対応して予め設定した角度
   だけバットを回動させるものであることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項に記載のバット型軸受。