JPS63199921A - 流体軸受 - Google Patents
流体軸受Info
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- JPS63199921A JPS63199921A JP62305523A JP30552387A JPS63199921A JP S63199921 A JPS63199921 A JP S63199921A JP 62305523 A JP62305523 A JP 62305523A JP 30552387 A JP30552387 A JP 30552387A JP S63199921 A JPS63199921 A JP S63199921A
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- shaft
- conduit
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- Pending
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Classifications
-
- 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
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement 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
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/12—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load
- F16C17/24—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load with devices affected by abnormal or undesired positions, e.g. for preventing overheating, for safety
-
- 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
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/10—Construction relative to lubrication
Landscapes
- 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】
実車よΔ租且立訃
本発明は、流体が充填された流体軸受に関し、該流体軸
受では、軸が軸受ブツシュの内部でかつ軸受ブツシュに
相関して回転し、かつ、使用時には一浦汰が布置六刺、
ナー餅什のクリアランスh(紬にブツシュを分離し、ま
た、軸の荷重が流体によって生じる力によって支持され
るもので、本質的に、軸を支持する全ての・力が、軸受
の一定作動状態において、軸受の作動部分の外部、例え
ば、流体軸受を備えたケースよりもむしろ軸と軸受の相
対的な動作によって発生されるものである。
受では、軸が軸受ブツシュの内部でかつ軸受ブツシュに
相関して回転し、かつ、使用時には一浦汰が布置六刺、
ナー餅什のクリアランスh(紬にブツシュを分離し、ま
た、軸の荷重が流体によって生じる力によって支持され
るもので、本質的に、軸を支持する全ての・力が、軸受
の一定作動状態において、軸受の作動部分の外部、例え
ば、流体軸受を備えたケースよりもむしろ軸と軸受の相
対的な動作によって発生されるものである。
従来の技術
流体軸受においては、軸荷重は、クリアランスを駆動ポ
ンプの送出管に連結することによって軸受クリアランス
内に充填される流体により発生される力で支持されてい
る。
ンプの送出管に連結することによって軸受クリアランス
内に充填される流体により発生される力で支持されてい
る。
横方向の振動、例えば、軸芯に対して直角方向の振動は
、流体軸受内において、騒音と疲労を発生させ、軸に取
付られており、かつ、軸受が支持しているシャフトある
いは他のロータに周期的な曲げを生じさせる。これは全
ての構成部材の疲れ寿命の低下を導くことになる。この
ような軸受における横振動はロータにアンバランスを生
じる力になり、軸受がどのように作られ且つ使用された
場合でも、常にある程度生じるものである。 横振動の
他の公知の形、例えば、オイルホイール、オイルホイー
ル、空気力学における不安定性は、自己誘発されるもの
で、ロータのアンバランスに殆ど因らない。そのような
振動の起こる原因がなんであれ、流体軸受の軸に生じる
振幅の変位は、主として2つの要因による。第1は、軸
を支持すると共に軸受ブツシュおよび軸受機構の基台か
ら軸を分離させる流体の硬さく5tifTness)お
よび減衰効力である。第2は、振動を生じる周期的な力
の振動数と振幅であり、この振動数は通常、軸の回転速
度に直接的に関係する。
、流体軸受内において、騒音と疲労を発生させ、軸に取
付られており、かつ、軸受が支持しているシャフトある
いは他のロータに周期的な曲げを生じさせる。これは全
ての構成部材の疲れ寿命の低下を導くことになる。この
ような軸受における横振動はロータにアンバランスを生
じる力になり、軸受がどのように作られ且つ使用された
場合でも、常にある程度生じるものである。 横振動の
他の公知の形、例えば、オイルホイール、オイルホイー
ル、空気力学における不安定性は、自己誘発されるもの
で、ロータのアンバランスに殆ど因らない。そのような
振動の起こる原因がなんであれ、流体軸受の軸に生じる
振幅の変位は、主として2つの要因による。第1は、軸
を支持すると共に軸受ブツシュおよび軸受機構の基台か
ら軸を分離させる流体の硬さく5tifTness)お
よび減衰効力である。第2は、振動を生じる周期的な力
の振動数と振幅であり、この振動数は通常、軸の回転速
度に直接的に関係する。
第1図は、ロータlの両端を支持した軸2を、基台5上
に搭載されたサポート4に設けられた軸受3内に回転自
在に嵌合した機構の径方向の断面図である。第2図は、
スプリング6およびダンパ7とをロータ1と基台5との
間に設けた、自由度が1段のスプリング−マス−ダンパ
ーシステムのような機械システムを簡単に概略的に示し
たものである。
に搭載されたサポート4に設けられた軸受3内に回転自
在に嵌合した機構の径方向の断面図である。第2図は、
スプリング6およびダンパ7とをロータ1と基台5との
間に設けた、自由度が1段のスプリング−マス−ダンパ
ーシステムのような機械システムを簡単に概略的に示し
たものである。
第3図は上記ロータの横方向の振動の振幅と、振動を発
生させる周期的な力の回数(振動数)、即ち、上記した
自由度カ月段の図示のシステムにおいては、ロータの回
転の回数との関連を示したものである。
生させる周期的な力の回数(振動数)、即ち、上記した
自由度カ月段の図示のシステムにおいては、ロータの回
転の回数との関連を示したものである。
第3図に明確に示されているように、ロータの、回転速
度が上昇した時に、振幅はその臨界値に達するまで最大
に上昇し、(該臨界値において、回転の回数が横振動に
おいてロータの固有回転数に等しくなり)、そして、そ
の後、回転速度がさらに上昇すると振幅は減衰する。作
用IOはロータlの臨界速度がflで、ロータlの支持
が低度の硬さである場合の振幅の代表的な変動を示し、
作用11は臨界速度がfzで、支持の堅さが高度な堅さ
である時の振幅の変動を比較して示している。
度が上昇した時に、振幅はその臨界値に達するまで最大
に上昇し、(該臨界値において、回転の回数が横振動に
おいてロータの固有回転数に等しくなり)、そして、そ
の後、回転速度がさらに上昇すると振幅は減衰する。作
用IOはロータlの臨界速度がflで、ロータlの支持
が低度の硬さである場合の振幅の代表的な変動を示し、
作用11は臨界速度がfzで、支持の堅さが高度な堅さ
である時の振幅の変動を比較して示している。
発明の目的
本発明は、第3図に示すシステムにおいて、支持の硬さ
がロータ速度fxで変えられ、高度の硬さがロータ速度
の低い値で保持されると共に、低度の硬さがロータ速度
のより高い値で保持されると、横振動の振幅が最初、1
つの作用に追随し、続いて他の作用に追随し、太線!2
によって表されているように、作用10S 11のいず
れの最大値よりも非常に小さい最大値を持つ振幅となる
ことに注目してなされたものである。
がロータ速度fxで変えられ、高度の硬さがロータ速度
の低い値で保持されると共に、低度の硬さがロータ速度
のより高い値で保持されると、横振動の振幅が最初、1
つの作用に追随し、続いて他の作用に追随し、太線!2
によって表されているように、作用10S 11のいず
れの最大値よりも非常に小さい最大値を持つ振幅となる
ことに注目してなされたものである。
発明の構成および作用
本発明は、上記した流体軸受に関し、環状のクリアラン
スが非駆動流体アキュムレータに、流体の流れに可変抵
抗を与える導管を介して連結されており、かつ、流体支
持として少なくとも2つの相違する硬さを発生させるた
めに、軸速度と軸受振動との間の相関関係に基づく作用
を発生させる手段を備えると共に、軸受速度に応じて最
小の振動となるように軸受が作用するように、導管抵抗
を可変とするために軸速度に応答する手段を備えている
ものである。
スが非駆動流体アキュムレータに、流体の流れに可変抵
抗を与える導管を介して連結されており、かつ、流体支
持として少なくとも2つの相違する硬さを発生させるた
めに、軸速度と軸受振動との間の相関関係に基づく作用
を発生させる手段を備えると共に、軸受速度に応じて最
小の振動となるように軸受が作用するように、導管抵抗
を可変とするために軸速度に応答する手段を備えている
ものである。
上記流体軸受において、上記アキュムレータは弾性部材
によって部分的に充填された密閉室を有し、弾性部材は
フレキシブルな形のものでも良いし、ガスを充填したバ
ッグでも良い。
によって部分的に充填された密閉室を有し、弾性部材は
フレキシブルな形のものでも良いし、ガスを充填したバ
ッグでも良い。
導管によって供給される可変抵抗は一端かゼロ抵抗を含
むものでも良く、また、可変の毛管リストラクターを含
んでもよい。
むものでも良く、また、可変の毛管リストラクターを含
んでもよい。
軸受はその軸芯を水平とし、下端で軸受のクリアランス
に導管が入るように配置されている。本発明は、異なっ
た位置でクリアランスに開口する分離した導管を備えた
軸受を含み、上記開口は、1つの共通の径平面に位置し
、該平面内で対称的に配置され、複数のアキュムレータ
にクリアランスを連通ずるようにしている。
に導管が入るように配置されている。本発明は、異なっ
た位置でクリアランスに開口する分離した導管を備えた
軸受を含み、上記開口は、1つの共通の径平面に位置し
、該平面内で対称的に配置され、複数のアキュムレータ
にクリアランスを連通ずるようにしている。
また、前辺て設定した硬さの範囲内にある全ての硬さで
、ロータ速度に対して振動の関連作用を発生させるため
の手段を備え、それによって、ロータ速度が連続的に変
化した時に、導管の抵抗が連続的に応答して変化するよ
うにしている。
、ロータ速度に対して振動の関連作用を発生させるため
の手段を備え、それによって、ロータ速度が連続的に変
化した時に、導管の抵抗が連続的に応答して変化するよ
うにしている。
叉鳳五
以下、本発明を図面に示す実施例により詳細に説明する
。
。
第4図に示す本発明に係わる流体軸受は、モータ14a
によって駆動されるロータ15を備え、該ロータ15は
基台18上に支持された軸受ブツシュ17内で回転する
。軸15の偏芯位置は、矢印19で示すように時計方向
に回転する時、使用時に位置するところを代表的に現し
たものである。
によって駆動されるロータ15を備え、該ロータ15は
基台18上に支持された軸受ブツシュ17内で回転する
。軸15の偏芯位置は、矢印19で示すように時計方向
に回転する時、使用時に位置するところを代表的に現し
たものである。
軸15とブツシュ17の間の環状のクリアランス20に
は潤滑弁jで充填され、ブツシュ7の内壁の開口13に
導通する導管22によってアキュムレータ21と連通さ
れている。アキュムレータ21は、ガスが充填された密
閉フレックスバック24からなる弾性材が部分的に充填
された閉鎖チャンバー23を備えている。該アキュムレ
ータ21と接続する導管22の管路中に、可変フローリ
ストリクタ−25を介設している。図示のリストリクタ
−25はスクリューねじの毛細管タイプのものであるが
、他の公知の可変リストリクタ−を代わりに使用するこ
とも出来る。導管22の全体の長さおよびアキュムレー
タ21内の全体の自由スペース26には、クリアランス
20と同様に、流体が充填されている。図示の1つのア
キュムレータに代えて4つのアキュムレータ21にクリ
アランス20を連結する場合は、開口13aに導がれる
導管22aを図示の配置となる。リストリクタ−2,5
によって発生される流体の流れ抵抗を変えるために作動
する手段27(以下、メカニズム27と称す)は処理装
置28の出力31によって制御され、該処理装置28は
ライン29によって変位、センサー16からの信号を含
む種々の入力信号を受けるものである。上記ライン29
からの信号は、公知の方法で、軸15の横振動の振幅と
振動回数および軸の回転速度の指示を発生するために伝
えられるものである。さらに、ライン30からの入力が
、処理装置28内に、少なくとも2つの相違する流体支
持の硬さで、軸速度と横方向の軸振動の間に相関関係を
生じさせる複数の機能を発生させ、各機能は軸速度の一
つの作動範囲をカバーするようにしている。
は潤滑弁jで充填され、ブツシュ7の内壁の開口13に
導通する導管22によってアキュムレータ21と連通さ
れている。アキュムレータ21は、ガスが充填された密
閉フレックスバック24からなる弾性材が部分的に充填
された閉鎖チャンバー23を備えている。該アキュムレ
ータ21と接続する導管22の管路中に、可変フローリ
ストリクタ−25を介設している。図示のリストリクタ
−25はスクリューねじの毛細管タイプのものであるが
、他の公知の可変リストリクタ−を代わりに使用するこ
とも出来る。導管22の全体の長さおよびアキュムレー
タ21内の全体の自由スペース26には、クリアランス
20と同様に、流体が充填されている。図示の1つのア
キュムレータに代えて4つのアキュムレータ21にクリ
アランス20を連結する場合は、開口13aに導がれる
導管22aを図示の配置となる。リストリクタ−2,5
によって発生される流体の流れ抵抗を変えるために作動
する手段27(以下、メカニズム27と称す)は処理装
置28の出力31によって制御され、該処理装置28は
ライン29によって変位、センサー16からの信号を含
む種々の入力信号を受けるものである。上記ライン29
からの信号は、公知の方法で、軸15の横振動の振幅と
振動回数および軸の回転速度の指示を発生するために伝
えられるものである。さらに、ライン30からの入力が
、処理装置28内に、少なくとも2つの相違する流体支
持の硬さで、軸速度と横方向の軸振動の間に相関関係を
生じさせる複数の機能を発生させ、各機能は軸速度の一
つの作動範囲をカバーするようにしている。
第5図に示す作用35.36.37は、軸I5を支持す
るためにクリアランス20内に充填される流体硬さを夫
々相違する3つの硬さS=、St。
るためにクリアランス20内に充填される流体硬さを夫
々相違する3つの硬さS=、St。
S3とした場合における、軸15の横振動の振幅のロー
タ速度に対する変化を現している。上記3つの硬さは等
級の順序で大きくなり、sIは最も小さく、S、が最大
である。
タ速度に対する変化を現している。上記3つの硬さは等
級の順序で大きくなり、sIは最も小さく、S、が最大
である。
前記第3図の簡単なシステムの自由度が1段のものより
も多いものであるため、硬さslは第1の臨界回数r3
および第2の臨界回数「、で横振動のピークを導き、そ
して、硬さS、とS、は夫々「4゜r、とfs、reで
夫々ピークとなる。尚、より高い臨界回数で、各硬さの
ピークをより以上とすることは、勿論、自由度の数に応
じて可能であるが、第5図に示されている最大回転値を
越えることになる。第4図に示されているシステムにお
いて、クリアランス内の流体によって軸15のために供
給されている支持の硬さは、流体の流れ抵抗を変化させ
ることによって変えることができ、流体はアキュムレー
タ20とクリアランス20との間を流通する時に該抵抗
を通らなければならない。上記流体の流れ抵抗の変化は
、メカニズム28によってリストリクタ−25の抵抗を
変えることで簡単に行うことが出来る。第4図の軸受け
が第5図に示す自由度が多段のシステムであるとすれば
、処理装置28に対する入力30が作用35−37をプ
ログラムすると共に、ライン29からの人力が即時のロ
ータ14の速度を処理装置28に入れる。
も多いものであるため、硬さslは第1の臨界回数r3
および第2の臨界回数「、で横振動のピークを導き、そ
して、硬さS、とS、は夫々「4゜r、とfs、reで
夫々ピークとなる。尚、より高い臨界回数で、各硬さの
ピークをより以上とすることは、勿論、自由度の数に応
じて可能であるが、第5図に示されている最大回転値を
越えることになる。第4図に示されているシステムにお
いて、クリアランス内の流体によって軸15のために供
給されている支持の硬さは、流体の流れ抵抗を変化させ
ることによって変えることができ、流体はアキュムレー
タ20とクリアランス20との間を流通する時に該抵抗
を通らなければならない。上記流体の流れ抵抗の変化は
、メカニズム28によってリストリクタ−25の抵抗を
変えることで簡単に行うことが出来る。第4図の軸受け
が第5図に示す自由度が多段のシステムであるとすれば
、処理装置28に対する入力30が作用35−37をプ
ログラムすると共に、ライン29からの人力が即時のロ
ータ14の速度を処理装置28に入れる。
処理装置28の出力31は、これら2つの入力に応じて
、リストリクタ−25を変化させろためにメカニズム2
7を作動し、クリアランス20内の流体は、ゼロとr、
の間のロータ速度では硬さS3で作用し、速度「、から
速度haの間は便さS、で、[10からf、、)間はN
さStで、fllからり、の間はS3で、Lx以上から
図面の境界まで81で作用し、振動の振幅は太線32と
なり、作用35−37の高いピークを避けることとなる
。
、リストリクタ−25を変化させろためにメカニズム2
7を作動し、クリアランス20内の流体は、ゼロとr、
の間のロータ速度では硬さS3で作用し、速度「、から
速度haの間は便さS、で、[10からf、、)間はN
さStで、fllからり、の間はS3で、Lx以上から
図面の境界まで81で作用し、振動の振幅は太線32と
なり、作用35−37の高いピークを避けることとなる
。
第5図は本発明の軸受の作動を示すもので、その制御シ
ステム、特に処理装置28は、アイテム35−37のよ
うな別個の振動/軸速度の作用のみをプログラムする。
ステム、特に処理装置28は、アイテム35−37のよ
うな別個の振動/軸速度の作用のみをプログラムする。
より複雑な制御システムが供給され、該制御システムで
、前置て設定した速度の範囲を越えるような作用の連続
的なスペクトルをプログラムされたならば、処理装置2
8の出力31はメカニズム27を、軸速度の変化に応じ
るようにリストリクタ−25の抵抗を続的に変えるよう
に制御でき、振動のプロフィールは太線ライン32より
より滑らかな形状となり、より小さなピークの振幅とな
る。
、前置て設定した速度の範囲を越えるような作用の連続
的なスペクトルをプログラムされたならば、処理装置2
8の出力31はメカニズム27を、軸速度の変化に応じ
るようにリストリクタ−25の抵抗を続的に変えるよう
に制御でき、振動のプロフィールは太線ライン32より
より滑らかな形状となり、より小さなピークの振幅とな
る。
上記した本発明の流体軸受は、外部の圧力源の駆動部に
連結されている流体軸受に対して、軸受のクリアランス
が、クリアランス内に生じる変化にのみ対応することか
出来る非駆動アキュムレータに連結されている事実によ
って区別される。
連結されている流体軸受に対して、軸受のクリアランス
が、クリアランス内に生じる変化にのみ対応することか
出来る非駆動アキュムレータに連結されている事実によ
って区別される。
流体軸受内で、各ポンプをクリアランスに連結する導管
は軸受の固定部分に形成されている凹部あるいは実質的
な領域であるパッドで終端して、ロータに対向し、ポン
プより供給された流体がロータに作用する力は、パッド
の内の流体の圧力とパッド面積の積に関係する。本発明
の流体軸受では、大きな凹部あるいはパッドは反対結果
となる。
は軸受の固定部分に形成されている凹部あるいは実質的
な領域であるパッドで終端して、ロータに対向し、ポン
プより供給された流体がロータに作用する力は、パッド
の内の流体の圧力とパッド面積の積に関係する。本発明
の流体軸受では、大きな凹部あるいはパッドは反対結果
となる。
ブツシュ17の内壁14に導管22が入っていることに
よって、開口13の断面は導管自体の断面と等向となっ
ており、図示の具体例において、内壁の円滑な円筒形状
を本質的に妨げていない。
よって、開口13の断面は導管自体の断面と等向となっ
ており、図示の具体例において、内壁の円滑な円筒形状
を本質的に妨げていない。
本発明の流体軸受と他の流体軸受の相違は、ポンプ流体
システム内にある流体流通用の導管にあり、本発明では
、軸受のクリアランスにポンプを連結する導管は、少な
くとも流れに対して重要な有限の抵抗を与えるものでな
ければならない。本発明の流体軸受において、アキュム
レータは、駆動されていないか、応答性があり、可変抵
抗(第4図のリストラクター25)の最小値は重要性が
なく、可能の限りゼロに近付くものでよい。
システム内にある流体流通用の導管にあり、本発明では
、軸受のクリアランスにポンプを連結する導管は、少な
くとも流れに対して重要な有限の抵抗を与えるものでな
ければならない。本発明の流体軸受において、アキュム
レータは、駆動されていないか、応答性があり、可変抵
抗(第4図のリストラクター25)の最小値は重要性が
なく、可能の限りゼロに近付くものでよい。
第1図は従来の軸受機構を示す断面図、第2図は自由度
の1段のスプリング−ダンパシステムを備えた軸受機構
の概略図、第3図は第2図の軸受機構における横振動の
振幅と振動回数との関係を示す線図、第4図は本発明の
実施例を示す断面図、第5図は本発明による横振動の振
幅と振動回数との関係を示す線図である。 15・・・ロータ 13・・・開口 I4・・・内壁1
7・・・ブツシュ 20・・・クリアランス21・・・
アキュムレータ 22・・・導管25・・・リストラク
ター 27・・・メカニズム28・・・処理装置。
の1段のスプリング−ダンパシステムを備えた軸受機構
の概略図、第3図は第2図の軸受機構における横振動の
振幅と振動回数との関係を示す線図、第4図は本発明の
実施例を示す断面図、第5図は本発明による横振動の振
幅と振動回数との関係を示す線図である。 15・・・ロータ 13・・・開口 I4・・・内壁1
7・・・ブツシュ 20・・・クリアランス21・・・
アキュムレータ 22・・・導管25・・・リストラク
ター 27・・・メカニズム28・・・処理装置。
Claims (1)
- (1)環状のクリアランス(20)が非駆動流体アキュ
ムレータ(21)に、流体の流れに可変抵抗(25)を
与える導管(22)を介して連結されており、かつ、流
体支持として少なくとも2つの相違する硬さを発生させ
るために、軸速度と軸受振動との間の相関関係に基づく
作用を発生させる手段(28)を備えると共に、軸速度
に応じて最小の振動となるような機能に従って軸受が作
用するように、導管抵抗を可変とするために軸速度に応
答する手段(27)を備えていることを特徴とする流体
軸受。
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