WO2019159454A1 - ジャーナル軸受及び回転機械 - Google Patents

ジャーナル軸受及び回転機械 Download PDF

Info

Publication number
WO2019159454A1
WO2019159454A1 PCT/JP2018/042043 JP2018042043W WO2019159454A1 WO 2019159454 A1 WO2019159454 A1 WO 2019159454A1 JP 2018042043 W JP2018042043 W JP 2018042043W WO 2019159454 A1 WO2019159454 A1 WO 2019159454A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotating shaft
center point
fixed pad
pad
journal bearing
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/042043
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真平 横山
信博 永田
泰憲 時政
Original Assignee
三菱日立パワーシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱日立パワーシステムズ株式会社 filed Critical 三菱日立パワーシステムズ株式会社
Publication of WO2019159454A1 publication Critical patent/WO2019159454A1/ja

Links

Images

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
    • F16C17/03—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with tiltably-supported segments, e.g. Michell bearings
    • 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
    • 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
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such

Definitions

  • the present invention relates to a journal bearing and a rotating machine.
  • journal bearing a tilting pad journal bearing in which a plurality of pads are provided around a rotating shaft
  • Patent Document 1 a tilting pad journal bearing in which a plurality of pads are provided around a rotating shaft.
  • the bearing supports the rotating shaft by forming an oil film between the rotating shaft and the pad and swinging the pad relative to the casing. For this reason, the bearing supports the rotation shaft through the oil film, and allows the rotation of the rotation shaft to attenuate the rotation shaft by the damping effect of the oil film even when the rotation shaft is excited. Is possible.
  • the bearing may be a bearing provided with a pad only on the lower side of the rotating shaft.
  • a metal guide member is provided on the upper side of the rotating shaft to suppress deviation of the rotating shaft.
  • an object of the present invention is to provide a journal bearing and a rotating machine that can reduce the rotation loss and can suitably attenuate the rotating shaft while having a simple configuration.
  • the journal bearing of the present invention is a journal bearing that supports a rotating shaft whose axial direction is the direction along the horizontal direction, and is opposed to a casing provided around the rotating shaft and a lower side in the vertical direction of the rotating shaft. And a bearing pad that is provided so as to be freely slidable with respect to the casing, forms a lubricating film with the rotating shaft, and supports the rotating shaft, and an upper side in the vertical direction of the rotating shaft. And a fixed pad that is fixed to the casing and that forms a lubricating film between the rotating shaft and covers the rotating shaft.
  • the first center point of the rotating shaft and the second center point of the radius of curvature of the inner peripheral surface of the fixed pad facing the rotating shaft are the first center point when the rotating shaft rotates. And in the second As points and matches, characterized in that it is offset.
  • the offset amount between the first center point and the second center point when the rotating shaft is stationary is an offset amount at which the first center point and the second center point coincide with each other during rated operation.
  • the amount of movement of the first center point that transitions from when the rotating shaft is stationary to when rotating is defined as an eccentric amount
  • the distance between the rotating shaft and the fixed pad is defined as a clearance amount
  • the fixed pad has an offset amount between the first central point and the second central point when the rotating shaft is stationary, and the eccentricity is 0.6 to 0.7. It is preferable that they are arranged so as to be in a range.
  • a position adjusting mechanism for adjusting an offset amount between the first center point and the second center point when the rotating shaft is stationary by adjusting a position of the fixed pad with respect to the casing. preferable.
  • the offset amount between the first center point and the second center point can be made appropriate by adjusting the position of the fixed pad with respect to the casing by the position adjusting mechanism.
  • a soft metal layer provided on the inner peripheral surface of the fixed pad.
  • the soft metal layer by providing the soft metal layer, it is possible to reduce damage to the rotating shaft by the fixed pad.
  • a soft metal layer it is a white metal, for example.
  • a fixed pad moving mechanism that moves the fixed pad relative to the rotating shaft based on the operating state of the rotating shaft.
  • the clearance between the rotating shaft and the fixed pad is set to an appropriate clearance according to the operating state of the rotating shaft. can do.
  • a rotating machine according to the present invention includes the journal bearing described above.
  • journal bearing can suppress the rotation loss of the rotating shaft in the horizontal state and can appropriately attenuate the rotating shaft when the rotating shaft is excited, the rotating operation can be performed suitably.
  • FIG. 1 is a schematic diagram schematically illustrating a journal bearing according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the journal bearing according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic view schematically illustrating the journal bearing according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram schematically illustrating a journal bearing according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the journal bearing according to the first embodiment.
  • the journal bearing 1 according to the first embodiment supports a rotary shaft 5 rotatably.
  • the rotary shaft 5 is, for example, a turbine rotor provided in a turbine that is a rotary machine, and is arranged such that its axial direction is a horizontal direction.
  • vibration due to rotation is generated around the rotating shaft 5 and natural vibrations of rotating parts including the rotating shaft 5 and the journal bearing 1 are generated.
  • the journal bearing 1 rotatably supports the rotating shaft 5 and also controls the rotating shaft 5.
  • the turbine may be a steam turbine or a gas turbine, and is not particularly limited.
  • the journal bearing 1 is a so-called tilting pad bearing in which a bearing pad 21 that pivotally supports a rotating shaft 5 is arranged around the rotating shaft 5, and includes a plurality of bearing pads 21, a casing 22, and a fixed pad. 23.
  • the plurality of bearing pads 21 are provided in the circumferential direction with a predetermined interval on the outer periphery of the rotating shaft 5 on the lower side of the rotating shaft 5 in the vertical direction. In the first embodiment, for example, two are provided. ing. Each bearing pad 21 is formed in an arc shape, and its inner peripheral surface is a curved surface facing the outer peripheral surface of the rotating shaft 5.
  • the casing 22 is provided on the outer periphery of the rotating shaft 5 and the bearing pad 21 so as to surround the rotating shaft 5 and the bearing pad 21, and is formed in an annular shape. As shown in FIG. 2, the casing 22 includes an annular portion 22a located on the outer peripheral side of the bearing pad 21, and a pair of inner peripheral flange portions 22b formed on both sides in the axial direction of the annular portion 22a. It has a configuration.
  • the pair of inner peripheral flange portions 22b are provided on both sides of the annular portion 22a in the axial direction, and protrude inward in the radial direction.
  • a bearing pad 21 and a fixed pad 23 are provided between the pair of inner peripheral flange portions 22b in the axial direction, and the pair of inner peripheral flange portions 22b extend in the axial direction of the bearing pad 21 and the fixed pad 23. Is restricted from moving.
  • the annular portion 22a is formed with an oil passage (not shown) for supplying lubricating oil from the radially outer side to the bearing pad 21 and the fixed pad 23 on the radially inner side. For this reason, the lubricating oil flows into the oil passage from the outer peripheral surface of the annular portion 22a, flows toward the inner peripheral surface of the annular portion 22a, and then flows out to the inner peripheral side of the annular portion 22a. Since there are the bearing pad 21 and the fixed pad 23 on the inner peripheral side of the annular portion 22a, the lubricating oil is filled around the bearing pad 21 and the fixed pad 23, and between the rotary shaft 5 and the bearing pad 21. The space between the rotary shaft 5 and the fixed pad 23 is also filled.
  • a plurality of pivots 25 for positioning the bearing pads 21 are formed on the inner peripheral surface of the annular portion 22a in accordance with the number of the bearing pads 21 installed.
  • the pivot 25 is a protrusion that protrudes radially inward from the inner peripheral surface of the annular portion 22a.
  • an engagement hole 26 that engages with the pivot 25 is formed in a concave shape on the radially outer peripheral surface of the bearing pad 21. For this reason, when the engagement hole 26 of the bearing pad 21 is engaged with the pivot 25 of the annular portion 22a, the bearing pad 21 is positioned so as to be swingable with respect to the casing 22.
  • the fixed pad 23 is provided on the outer periphery of the rotary shaft 5 on the upper side in the vertical direction of the rotary shaft 5.
  • one fixed pad 23 is provided.
  • the fixed pad 23 is formed in an arc shape, and an inner peripheral surface thereof is a curved surface facing the outer peripheral surface of the rotating shaft 5.
  • the fixed pad 23 forms a uniform gap between its inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the rotating shaft 5.
  • the fixing pad 23 is fixed to the casing 22.
  • a position adjustment mechanism 27 for adjusting the position of the fixed pad 23 relative to the casing 22 is provided around the fixed pad 23.
  • the position adjustment mechanism 27 has an attachment hole 28 formed in the casing 22 and a fastening member 29 inserted through the attachment hole 28.
  • the attachment holes 28 are respectively formed through the pair of inner peripheral flange portions 22b on the upper side of the casing 22 so as to extend in the horizontal direction.
  • the mounting hole 28 is a long hole having a long width in the vertical direction.
  • the fastening members 29 are respectively inserted into the attachment holes 28 that are long holes and fastened to the fixing pad 23. At this time, the fastening member 29 can adjust the position in the vertical direction of the fixed pad 23 by adjusting the position in the vertical direction with respect to the mounting hole 28 and fastened to the fixed pad 23.
  • the fixed pad 23 has a thickness in the radial direction of the rotating shaft 5 that is equal to or less than the thickness of the bearing pad 21, and has substantially the same fan shape as the bearing pad 21. Further, the material of the fixed pad 23 may be different from the material of the bearing pad 21.
  • the bearing pad 21 is made of copper in consideration of heat dissipation, but the fixed pad 23 may be made of steel. A material that is less expensive than the bearing pad 21 may be applied.
  • the soft pad 30 has a soft metal layer 30 formed on the inner peripheral surface thereof.
  • the soft metal layer 30 for example, white metal which is an alloy for a sliding bearing is applied.
  • the soft metal layer 30 is provided on the entire inner peripheral surface of the fixed pad 23 in order to reduce damage to the rotating shaft 5.
  • the journal bearing 1 configured as described above rotatably supports the rotary shaft 5 in a state where an oil film is formed between the rotary shaft 5 and the bearing pad 21.
  • the rotating shaft 5 When the rotating shaft 5 is stationary (when the rotation is stopped), the rotating shaft 5 is slightly positioned on the lower side in the vertical direction due to its own weight. When the rotating shaft 5 rotates (for example, rated rotation), the journal bearing 1 forms an oil film between the bearing pad 21 and the rotating shaft 5 so that the rotating shaft 5 moves slightly upward in the vertical direction. . For this reason, the position of the fixed pad 23 is adjusted so that the rotary shaft 5 and the fixed pad 23 are at appropriate positions when the rotary shaft 5 rotates.
  • the axis center of the rotating shaft 5 is defined as a first center point P1.
  • the center of the radius of curvature on the inner peripheral surface of the fixed pad 23 is defined as a second center point P2.
  • the fixed pad 23 has a first center point P1 and a second center point P2 when the rotating shaft 5 is stationary so that the first center point P1 and the second center point P2 coincide with each other when the rotating shaft 5 rotates. Is offset. That is, the second center point P2 of the fixed pad 23 is offset from the first center point P1 of the rotation shaft 5 in the vertical direction when the rotation shaft 5 is stationary.
  • the offset amount in the vertical direction between the first center point P1 and the second center point P2 when the rotating shaft 5 is stationary is defined as an offset amount e.
  • the amount of movement of the first center point P1 that transitions from when the rotating shaft 5 is stationary to when it is rotating is defined as the amount of eccentricity
  • the distance between the rotating shaft 5 and the fixed pad 23 is defined as the amount of clearance. Is the eccentricity.
  • the fixed pad 23 is arranged such that the offset amount e is in the range of the eccentricity from 0.6 to 0.7.
  • the radius of curvature at the outer peripheral surface of the rotating shaft 5 and the radius of curvature at the inner peripheral surface of the fixed pad 23 may be the same or different, and are not particularly limited.
  • an angle (also referred to as a tension angle) between two line segments connecting both ends in the circumferential direction of the fixed pad 23 and the second center point P ⁇ b> 2 is substantially the same as the tension angle of the bearing pad 21. ing.
  • the first center point P1 and the second center point P2 coincide with each other, so that the gap between the rotating shaft 5 and the fixed pad 23 is surrounded. It becomes a uniform gap in the direction.
  • the gap between the rotating shaft 5 and the fixed pad 23 is a uniform gap, it is difficult for large pressure to be generated in the fixed pad 23. For this reason, since it is hard to generate a big pressure in the fixed pad 23, since the rotational resistance of the rotating shaft 5 is suppressed, the increase in rotation loss can be suppressed.
  • the rotating shaft 5 is excited by rotating, an oil film is formed between the rotating shaft 5 and the fixed pad 23, so that a damping function by the oil film is exhibited.
  • the rotation loss of the rotating shaft 5 can be suppressed and the rotating shaft 5 can be suitably damped when the rotating shaft 5 is excited, with a simple configuration in which the bearing pad 21 on the upper side is omitted.
  • the fixed pad 23 can be arranged so that the eccentricity is in the range of 0.6 to 0.7, when the rotary shaft 5 is rotated,
  • the offset amount e can be set so that the clearance with the fixed pad 23 is appropriate.
  • the position adjustment mechanism 27 adjusts the position of the fixed pad 23 with respect to the casing 22, thereby making the offset amount e between the first center point P1 and the second center point P2 appropriate. be able to.
  • the soft metal layer 30 by providing the soft metal layer 30, it is possible to reduce damage to the rotating shaft 5 due to the fixed pad 23.
  • FIG. 3 is a schematic view schematically illustrating the journal bearing according to the second embodiment.
  • the journal bearing 50 according to the second embodiment includes a fixed pad moving mechanism 51 that moves the fixed pad 23 according to the first embodiment in the vertical direction with respect to the rotating shaft 5.
  • the fixed pad moving mechanism 51 is, for example, a linear actuator, and the tip of the actuator is connected to the fixed pad 23 to move the fixed pad 23 in the vertical direction.
  • the fixed pad moving mechanism 51 is connected to the control unit 53, and the movement of the fixed pad 23 is controlled by the control unit 53 controlling the fixed pad moving mechanism 51.
  • a vibration meter 54 that measures the vibration of the rotating shaft 5 is connected to the control unit 53, and the control unit 53 controls the movement of the fixed pad 23 based on the measurement result measured by the vibration meter 54.
  • the control unit 53 converts the amount of movement of the rotating shaft 5 from when the rotating shaft 5 is stationary to the amount of rotation of the rotating shaft 5 based on the vibration measured by the vibrometer 54.
  • the fixed pad 23 is moved in the vertical direction by feeding back to the offset amount.
  • the position of the fixed pad 23 can be appropriately moved by the fixed pad moving mechanism 51 based on the rotation state of the rotary shaft 5. Can be set to an appropriate clearance according to the rotation state of the rotary shaft.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)

Abstract

水平状態の回転軸５を軸支するジャーナル軸受１において、回転軸５の周囲に設けられるケーシング２２と、回転軸５の鉛直方向の下方側に対向して設けられると共に、ケーシング２２に対して搖動自在に設けられ、回転軸５との間に潤滑膜を形成して、回転軸５を支持する軸受パッド２１と、回転軸５の鉛直方向の上方側に対向して設けられると共に、ケーシング２２に対して固定して設けられ、回転軸５との間に潤滑膜を形成して、回転軸５を覆う固定パッド２３と、を備え、回転軸５の静止時において、回転軸５の第１中心点Ｐ１と、回転軸５に対向する固定パッド２３の内周面における曲率半径の第２中心点Ｐ２とは、回転軸の回転時において、第１中心点Ｐ１と第２中心点Ｐ２とが一致するようにオフセットされている。

Description

ジャーナル軸受及び回転機械
　本発明は、ジャーナル軸受及び回転機械に関するものである。
　従来、ジャーナル軸受として、回転軸の周囲に複数のパッドを設けたティルティングパッドジャーナル軸受が知られている（例えば、特許文献１参照）。この軸受は、回転軸とパッドとの間に油膜を形成すると共に、ケーシングに対してパッドを搖動させて、回転軸を支持している。このため、軸受は、油膜を介して回転軸を支持することで回転軸の回転を許容しつつ、回転軸が励振する場合であっても、油膜の減衰効果により回転軸の振動を減衰させることが可能となっている。
特開２０１３－２３４７４６号公報
　ところで、回転軸の軸方向が水平方向となる場合、ティルティングパットジャーナル軸受は、回転軸の下方側を支持すればよいことから、軸受を簡易な構成とすべく、回転軸の上方側のパッドを省いた軸受、つまり、回転軸の下方側にのみパッドを設けた軸受としている場合がある。このような軸受では、回転軸の上方側に、回転軸の逸脱を抑制するための金属製のガイド部材が設けられている。この場合、回転軸とガイド部材との間には油膜が形成されないため、回転軸が励振する場合であっても、油膜の減衰効果を期待することができない。また、回転軸とガイド部材とが摺動することで、回転損失を生じさせる可能性がある。
　そこで、本発明は、簡易な構成としつつ、回転損失を抑制し、回転軸を好適に減衰させることができるジャーナル軸受及び回転機械を提供することを課題とする。
　本発明のジャーナル軸受は、水平方向に沿った方向が軸方向となる回転軸を軸支するジャーナル軸受において、前記回転軸の周囲に設けられるケーシングと、前記回転軸の鉛直方向の下方側に対向して設けられると共に、前記ケーシングに対して搖動自在に設けられ、前記回転軸との間に潤滑膜を形成して、前記回転軸を支持する軸受パッドと、前記回転軸の鉛直方向の上方側に対向して設けられると共に、前記ケーシングに対して固定して設けられ、前記回転軸との間に潤滑膜を形成して、前記回転軸を覆う固定パッドと、を備え、前記回転軸の静止時において、前記回転軸の第１中心点と、前記回転軸に対向する前記固定パッドの内周面における曲率半径の第２中心点とは、前記回転軸の回転時において、前記第１中心点と前記第２中心点とが一致するように、オフセットされていることを特徴とする。
　この構成によれば、回転軸の回転時において、第１中心点と第２中心点とが一致することで、回転軸と固定パッドとの隙間が周方向において一様の隙間になる。回転軸と固定パッドとの隙間が一様な隙間となる場合、固定パッドにおいて大きな圧力が発生し難いものとなる。このため、固定パッドでは大きな圧力が発生し難いことから、回転軸の回転抵抗が抑制されるため、回転損失の増大を抑制することができる。一方で、回転軸が回転することにより励振すると、回転軸と固定パッドとの間には油膜が形成されていることから、油膜による減衰機能が発揮され、これにより、回転軸を好適に減衰させることができる。以上から、上方側の軸受パッドを省いた簡易な構成としつつ、回転軸の回転損失を抑制し、回転軸の励振時において回転軸を好適に減衰させることができる。なお、回転軸の静止時における第１中心点と第２中心点とのオフセット量は、定格運転時において第１中心点と第２中心点とが一致するオフセット量となっている。
　また、前記回転軸の静止時から回転時までに遷移する前記第１中心点の移動量を偏心量とし、前記回転軸と前記固定パッドとの間の距離をすきま量とし、前記偏心量／前記すきま量を偏心率とすると、前記固定パッドは、前記回転軸の静止時における前記第１中心点と前記第２中心点とのオフセット量が、前記偏心率が０．６から０．７までの範囲となるように、配置されることが、好ましい。
　この構成によれば、回転軸の回転時において、回転軸と固定パッドとのすきまが適切となるオフセット量にすることができる。
　また、前記ケーシングに対する前記固定パッドの位置を調整して、前記回転軸の静止時における前記第１中心点と前記第２中心点とのオフセット量を調整する位置調整機構を、さらに備えることが、好ましい。
　この構成によれば、位置調整機構によりケーシングに対する固定パッドの位置を調整することで、第１中心点と第２中心点とのオフセット量を適切なものにすることができる。
　また、前記固定パッドの内周面に設けられる軟質金属層を、さらに備えることが、好ましい。
　この構成によれば、軟質金属層を設けることで、固定パッドによる回転軸へのダメージの軽減を図ることができる。なお、軟質金属層としては、例えば、ホワイトメタルである。
　また、前記回転軸の運転状態に基づいて、前記回転軸に対して前記固定パッドを移動させる固定パッド移動機構を、さらに備えることが、好ましい。
　この構成によれば、回転軸の運転状態に基づいて、固定パッドの位置を適宜移動させることができるため、回転軸と固定パッドとのすきまを、回転軸の運転状態に応じた適切なすきまとすることができる。
　本発明の回転機械は、上記のジャーナル軸受を備えることを特徴とする。
　この構成によれば、ジャーナル軸受により、水平状態の回転軸の回転損失を抑制し、回転軸の励振時において回転軸を好適に減衰させることができるため、回転動作を好適に行うことができる。
図１は、実施形態１に係るジャーナル軸受を模式的に表した模式図である。 図２は、実施形態１に係るジャーナル軸受を模式的に表した断面図である。 図３は、実施形態２に係るジャーナル軸受を模式的に表した模式図である。
　以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
［実施形態１］
　図１は、実施形態１に係るジャーナル軸受を模式的に表した模式図である。図２は、実施形態１に係るジャーナル軸受を模式的に表した断面図である。図１に示すように、実施形態１に係るジャーナル軸受１は、回転軸５を回転自在に軸支するものである。
　回転軸５は、例えば、回転機械であるタービンに設けられるタービンロータであり、その軸方向が水平方向となるように配置される。回転軸５が回転すると、回転軸５周りには、回転による振動が発生すると共に、回転軸５及びジャーナル軸受１を含む回転部品の固有振動が発生する。このとき、ジャーナル軸受１は、回転軸５を回転自在に軸支すると共に、回転軸５を制振している。なお、タービンは、蒸気タービンであってもよいし、ガスタービンであってもよく、特に限定されない。
　ジャーナル軸受１は、搖動自在に回転軸５を軸支する軸受パッド２１を、回転軸５の周囲に配置した、いわゆるティルティングパッド軸受であり、複数の軸受パッド２１と、ケーシング２２と、固定パッド２３と、を備えている。
　複数の軸受パッド２１は、回転軸５の鉛直方向の下方側において、回転軸５の外周に所定の間隔をあけて周方向に複数設けられており、実施形態１では、例えば、２つ設けられている。各軸受パッド２１は、円弧状に形成されており、その内周面が、回転軸５の外周面と対向する湾曲面となっている。
　ケーシング２２は、回転軸５と軸受パッド２１とを取り囲むように、回転軸５及び軸受パッド２１の外周に設けられ、円環状に形成されている。また、図２に示すように、ケーシング２２は、軸受パッド２１の外周側に位置する環状部２２ａと、環状部２２ａの軸方向の両側に形成される一対の内周側フランジ部２２ｂとを含む構成となっている。
　一対の内周側フランジ部２２ｂは、環状部２２ａの軸方向の両側にそれぞれ設けられ、径方向の内側に突出して設けられている。一対の内周側フランジ部２２ｂの軸方向における間には、軸受パッド２１及び固定パッド２３が設けられており、一対の内周側フランジ部２２ｂは、軸受パッド２１及び固定パッド２３の軸方向への移動を規制している。
　環状部２２ａは、径方向外側から径方向内側の軸受パッド２１及び固定パッド２３へ向けて潤滑油を供給する図示しない油路が形成されている。このため、潤滑油は、環状部２２ａの外周面から油路に流入し、環状部２２ａの内周面へ向かって流通した後、環状部２２ａの内周側へ流出する。環状部２２ａの内周側には、軸受パッド２１及び固定パッド２３があることから、潤滑油は、軸受パッド２１及び固定パッド２３周りに充填され、また、回転軸５と軸受パッド２１との間、回転軸５と固定パッド２３との間にも充填される。
　また、図２に示すように、環状部２２ａの内周面には、各軸受パッド２１を位置決めするためのピボット２５が軸受パッド２１の設置数に応じて複数形成されている。ピボット２５は、環状部２２ａの内周面から径方向の内側へ突出する突起部となっている。一方で、軸受パッド２１の径方向外側の外周面には、ピボット２５に係合する係合穴２６が、凹状に窪んで形成されている。このため、環状部２２ａのピボット２５に、軸受パッド２１の係合穴２６が係合することで、ケーシング２２に対し、軸受パッド２１が搖動可能に位置決めされる。
　固定パッド２３は、回転軸５の鉛直方向の上方側において、回転軸５の外周に設けられており、実施形態１では、例えば、１つ設けられている。固定パッド２３は、円弧状に形成されており、その内周面が、回転軸５の外周面と対向する湾曲面となっている。この固定パッド２３は、その内周面と、回転軸５の外周面との間に一様の隙間を形成する。
　図２に示すように固定パッド２３は、ケーシング２２に対して固定して設けられている。また、固定パッド２３周りには、ケーシング２２に対する固定パッド２３の位置を調整するための位置調整機構２７が設けられている。具体的に、位置調整機構２７は、ケーシング２２に形成される取付孔２８と、取付孔２８に挿通される締結部材２９とを有している。取付孔２８は、ケーシング２２の上方側における一対の内周側フランジ部２２ｂに、水平方向に延在するようにそれぞれ貫通形成されている。この取付孔２８は、鉛直方向に長い幅を有する長孔となっている。締結部材２９は、長孔となる取付孔２８にそれぞれ挿通され、固定パッド２３に締結される。このとき、締結部材２９は、取付孔２８に対して鉛直方向における位置を調整して、固定パッド２３に締結されることで、固定パッド２３の鉛直方向における位置を調整可能となっている。
　また、固定パッド２３は、回転軸５の径方向における厚みが、軸受パッド２１の厚み以下となっており、軸受パッド２１とほぼ同じ扇形状となっている。また、固定パッド２３の材料は、軸受パッド２１の材料と異なっていてもよく、軸受パッド２１は、放熱性を考慮して銅材が用いられるが、固定パッド２３は、鋼材を用いてもよく、軸受パッド２１よりも安価な材料を適用してもよい。
　固定パッド２３は、その内周面に軟質金属層３０が形成されており、軟質金属層３０としては、例えば、すべり軸受け用の合金であるホワイトメタルが適用されている。軟質金属層３０は、回転軸５へのダメージを軽減するために、固定パッド２３の内周面の全面に設けられている。
　このように構成されたジャーナル軸受１は、回転軸５と軸受パッド２１との間に油膜を形成した状態で、回転軸５を回転自在に軸支する。
　次に、図１を参照して、回転軸５の位置と、固定パッド２３の位置とについて説明する。回転軸５の静止時（回転停止時）において、回転軸５は、自重によって鉛直方向の下方側にわずかに位置している。回転軸５が回転（例えば、定格回転）すると、ジャーナル軸受１は、軸受パッド２１と回転軸５との間に油膜を形成することで、回転軸５が鉛直方向の上方側にわずかに移動する。このため、回転軸５の回転時において、回転軸５と固定パッド２３とが適切な位置となるように、固定パッド２３の位置を調整している。
　具体的に、回転軸５の軸中心を第１中心点Ｐ１とする。また、固定パッド２３の内周面における曲率半径の中心を第２中心点Ｐ２とする。固定パッド２３は、回転軸５の回転時において、第１中心点Ｐ１と第２中心点Ｐ２とが一致するように、回転軸５の静止時において第１中心点Ｐ１と第２中心点Ｐ２とをオフセットさせている。つまり、固定パッド２３の第２中心点Ｐ２は、回転軸５の静止時において、回転軸５の第１中心点Ｐ１に対して鉛直方向の上方側にオフセットして設けられている。
　ここで、回転軸５の静止時における第１中心点Ｐ１と第２中心点Ｐ２との鉛直方向におけるオフセット量をオフセット量ｅとする。また、回転軸５の静止時から回転時までに遷移する第１中心点Ｐ１の移動量を偏心量とし、回転軸５と固定パッド２３との間の距離をすきま量とし、偏心量／すきま量を偏心率とする。この場合、固定パッド２３は、オフセット量ｅが、偏心率が０．６から０．７までの範囲となるように配置される。
　なお、回転軸５の外周面における曲率半径と、固定パッド２３の内周面における曲率半径とは、同じ曲率半径であってもよいし、異なる曲率半径であってもよく、特に限定されない。また、固定パッド２３の周方向の両端のそれぞれと、第２中心点Ｐ２とを結ぶ２つの線分の間の角度（張り角ともいう）は、軸受パッド２１の張り角とほぼ同じ角度となっている。
　以上のように、実施形態１によれば、回転軸５の回転時において、第１中心点Ｐ１と第２中心点Ｐ２とが一致することで、回転軸５と固定パッド２３との隙間が周方向において一様の隙間になる。回転軸５と固定パッド２３との隙間が一様な隙間となる場合、固定パッド２３において大きな圧力が発生し難いものとなる。このため、固定パッド２３では大きな圧力が発生し難いことから、回転軸５の回転抵抗が抑制されるため、回転損失の増大を抑制することができる。一方で、回転軸５が回転することにより励振すると、回転軸５と固定パッド２３との間には油膜が形成されていることから、油膜による減衰機能が発揮され、これにより、回転軸５を好適に減衰させることができる。以上から、上方側の軸受パッド２１を省いた簡易な構成としつつ、回転軸５の回転損失を抑制し、回転軸５の励振時において回転軸５を好適に減衰させることができる。
　また、実施形態１によれば、偏心率が０．６から０．７までの範囲となるように、固定パッド２３を配置することができるため、回転軸５の回転時において、回転軸５と固定パッド２３とのすきまが適切となるオフセット量ｅにすることができる。
　また、実施形態１によれば、位置調整機構２７によりケーシング２２に対する固定パッド２３の位置を調整することで、第１中心点Ｐ１と第２中心点Ｐ２とのオフセット量ｅを適切なものにすることができる。
　また、実施形態１によれば、軟質金属層３０を設けることで、固定パッド２３による回転軸５へのダメージの軽減を図ることができる。
［実施形態２］
　次に、図３を参照して、実施形態２に係るジャーナル軸受５０について説明する。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図３は、実施形態２に係るジャーナル軸受を模式的に表した模式図である。
　実施形態２のジャーナル軸受５０は、実施形態１の固定パッド２３を、回転軸５に対して鉛直方向に移動させる固定パッド移動機構５１を備えたものとなっている。
　具体的に、固定パッド移動機構５１は、例えば、直動のアクチュエータであり、アクチュエータの先端が固定パッド２３に接続され、固定パッド２３を鉛直方向に移動させている。この固定パッド移動機構５１は、制御部５３に接続されており、制御部５３によって固定パッド移動機構５１が制御されることにより、固定パッド２３の移動が制御される。また、制御部５３には、回転軸５の振動を計測する振動計５４が接続されており、制御部５３は、振動計５４により計測した計測結果に基づいて、固定パッド２３の移動を制御している。具体的に、制御部５３は、振動計５４により計測した振動に基づいて、回転軸５の静止時から回転時における回転軸５の移動量を換算し、換算した回転軸５の移動量を、オフセット量にフィードバックして、固定パッド２３を鉛直方向に移動させる。
　以上のように、実施形態２によれば、回転軸５の回転状態に基づいて、固定パッド２３の位置を、固定パッド移動機構５１により適宜移動させることができるため、回転軸５と固定パッド２３とのすきまを、回転軸の回転状態に応じた適切なすきまにすることができる。
　１　ジャーナル軸受
　５　回転軸
　２１　軸受パッド
　２２　ケーシング
　２２ａ　環状部
　２２ｂ　内周側フランジ部
　２３　固定パッド
　２５　ピボット
　２６　係合穴
　２７　位置調整機構
　２８　取付孔
　２９　締結部材
　３０　軟質金属層
　５０　ジャーナル軸受（実施形態２）
　５１　固定パッド移動機構
　５３　制御部
　５４　振動計

Claims (6)

  1. 　水平方向に沿った方向が軸方向となる回転軸を軸支するジャーナル軸受において、
    　前記回転軸の周囲に設けられるケーシングと、
    　前記回転軸の鉛直方向の下方側に対向して設けられると共に、前記ケーシングに対して搖動自在に設けられ、前記回転軸との間に潤滑膜を形成して、前記回転軸を支持する軸受パッドと、
    　前記回転軸の鉛直方向の上方側に対向して設けられると共に、前記ケーシングに対して固定して設けられ、前記回転軸との間に潤滑膜を形成して、前記回転軸を覆う固定パッドと、を備え、
    　前記回転軸の静止時において、前記回転軸の第１中心点と、前記回転軸に対向する前記固定パッドの内周面における曲率半径の第２中心点とは、前記回転軸の回転時において、前記第１中心点と前記第２中心点とが一致するように、オフセットされていることを特徴とするジャーナル軸受。
  2. 　前記回転軸の静止時から回転時までに遷移する前記第１中心点の移動量を偏心量とし、
    　前記回転軸と前記固定パッドとの間の距離をすきま量とし、
    　前記偏心量／前記すきま量を偏心率とすると、
    　前記固定パッドは、前記回転軸の静止時における前記第１中心点と前記第２中心点とのオフセット量が、前記偏心率が０．６から０．７までの範囲となるように、配置されることを特徴とする請求項１に記載のジャーナル軸受。
  3. 　前記ケーシングに対する前記固定パッドの位置を調整して、前記回転軸の静止時における前記第１中心点と前記第２中心点とのオフセット量を調整する位置調整機構を、さらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のジャーナル軸受。
  4. 　前記固定パッドの内周面に設けられる軟質金属層を、さらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のジャーナル軸受。
  5. 　前記回転軸の運転状態に基づいて、前記回転軸に対して前記固定パッドを移動させる固定パッド移動機構を、さらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のジャーナル軸受。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項に記載のジャーナル軸受を備えることを特徴とする回転機械。
PCT/JP2018/042043 2018-02-15 2018-11-13 ジャーナル軸受及び回転機械 WO2019159454A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-025171 2018-02-15
JP2018025171A JP2019138455A (ja) 2018-02-15 2018-02-15 ジャーナル軸受及び回転機械

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019159454A1 true WO2019159454A1 (ja) 2019-08-22

Family

ID=67619966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/042043 WO2019159454A1 (ja) 2018-02-15 2018-11-13 ジャーナル軸受及び回転機械

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2019138455A (ja)
WO (1) WO2019159454A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5218685U (ja) * 1975-07-28 1977-02-09
JPS5529293B2 (ja) * 1973-03-19 1980-08-02
JPS59194122A (ja) * 1983-04-15 1984-11-02 Hitachi Ltd バツト型軸受
JP2005114019A (ja) * 2003-10-07 2005-04-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd すべり軸受
JP2011231783A (ja) * 2010-04-23 2011-11-17 Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp ジャーナル軸受
JP2017155758A (ja) * 2016-02-29 2017-09-07 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ジャーナル軸受および回転機械
JP2017172697A (ja) * 2016-03-24 2017-09-28 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ラジアル軸受装置、及び、回転機械

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52110245U (ja) * 1976-02-19 1977-08-22
JPH03255213A (ja) * 1990-03-06 1991-11-14 Toshiba Corp 気体軸受装置
JPH0727132A (ja) * 1993-07-09 1995-01-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ジャーナル軸受

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5529293B2 (ja) * 1973-03-19 1980-08-02
JPS5218685U (ja) * 1975-07-28 1977-02-09
JPS59194122A (ja) * 1983-04-15 1984-11-02 Hitachi Ltd バツト型軸受
JP2005114019A (ja) * 2003-10-07 2005-04-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd すべり軸受
JP2011231783A (ja) * 2010-04-23 2011-11-17 Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp ジャーナル軸受
JP2017155758A (ja) * 2016-02-29 2017-09-07 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ジャーナル軸受および回転機械
JP2017172697A (ja) * 2016-03-24 2017-09-28 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ラジアル軸受装置、及び、回転機械

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019138455A (ja) 2019-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6222952B2 (ja) 回転軸支持構造
WO2018173502A1 (ja) ティルティングパッド軸受用の軸受パッド、ティルティングパッド軸受及び回転機械
JP2009150363A (ja) 可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機
JP5936725B1 (ja) ジャーナル軸受装置、及び、回転機械
JP6783534B2 (ja) ラジアル軸受装置、及び、回転機械
JP5755300B2 (ja) ターボ機械から内側ケーシングを取り外すための方法およびガイド
JP5094833B2 (ja) ティルティングパッドジャーナル軸受装置
JP2014119080A (ja) すべり軸受装置
JP5414610B2 (ja) ジャーナル軸受
WO2019159454A1 (ja) ジャーナル軸受及び回転機械
JP2016142313A (ja) ティルティングパッド軸受および回転機械
JP5911125B2 (ja) ジャーナル軸受装置
JP6725438B2 (ja) 軸受装置及び回転機械
JP2018109429A (ja) 空気静圧軸受装置
JP2016098888A (ja) ティルティングパッド軸受
JP2017025987A (ja) ティルティングパッドジャーナル軸受内輪およびティルティングパッドジャーナル軸受
JP6267995B2 (ja) 軸受装置、及び回転機械、ならびに回転軸の加振方法
JP7148638B2 (ja) 軸受装置、及び回転機械
JP2013525700A (ja) 正確に締付け固定された回転環を有するメカニカルシール
JPH0893769A (ja) ジャーナル軸受装置
JP5922808B1 (ja) 軸受装置および軸受装置の据付方法
JP7419604B2 (ja) 軸受装置
JP2020139446A (ja) 動翼及び回転機械
JP2022059932A (ja) 軸受装置
JP2019108966A (ja) 軸受装置及び回転機械

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18906450

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18906450

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1