JP2003232339A - テーパランドスラスト軸受およびそれを備えた回転機械 - Google Patents

テーパランドスラスト軸受およびそれを備えた回転機械

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JP2003232339A
JP2003232339A JP2002031735A JP2002031735A JP2003232339A JP 2003232339 A JP2003232339 A JP 2003232339A JP 2002031735 A JP2002031735 A JP 2002031735A JP 2002031735 A JP2002031735 A JP 2002031735A JP 2003232339 A JP2003232339 A JP 2003232339A
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oil
taper
thrust bearing
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Takero Makino
武朗 牧野
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    • F16C37/00Cooling of bearings
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一部の軸受パッドへのスラスト負荷集中が生
じても焼付き等の重大な事態を回避できる冷却構造を有
するテーパランドスラスト軸受と、それを備えた回転機
械を提供する。 【解決手段】 テーパランドスラスト軸受を、回転軸の
スラストディスクに対向する軸受面に軸受パッドが周方
向に複数設けられ、軸受パッドはそれぞれ、軸受油が給
油され前端から後方へスラストディスクとの軸受すきま
が徐々に狭くなるテーパ部と、テーパ部の後端に連続し
てスラストディスクと平行な平面をなすランド部とから
なるテーパランドスラスト軸受において、テーパ部およ
びランド部に沿ってその下方に設けられた軸受油の流路
を有してなるように構成し、軸受油が、ランド部とテー
パ部の表面下に沿って流れながらランド部とテーパ部を
冷却するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、大型過給器等の回
転機械に用いられるテーパランドスラスト軸受およびそ
れを備えた回転機械に関し、特にその冷却構造の改良に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年、回転機械のテーパランドスラスト
軸受に対するスラスト負荷増大の要請は高い。例えば船
舶、発電所等の大型ディーゼルエンジンにおいては排気
ガスを利用してタービンを回しコンプレッサによりエン
ジンに燃焼用空気を供給する過給器が用いられるが、近
年、エンジンの大型化と機数の低減を図る傾向があり、
過給器においても大型化により回転軸のスラスト負荷が
増大し、それに耐え得るスラスト軸受が求められてい
る。
【0003】この種の大型回転機械のスラスト軸受とし
ては、従来よりテーパランドスラスト軸受が用いられて
おり、以下、図8から図11にもとづき、従来のテーパ
ランドスラスト軸受を説明する。図8は従来のテーパラ
ンドスラスト軸受の軸方向断面図、図9は従来のテーパ
ランドスラスト軸受の一部切り欠いた斜視図、図10は
図9中A部拡大図であり、従来のテーパランドスラスト
軸受の軸受パッド近傍の斜視図である。図11は、図1
0中B−B矢視によるテーパランドスラスト軸受の周方
向の部分断面図である。
【0004】なお、図8、図9は、給油管、円周油溝、
給油通路、給油穴、油溝等の軸受油の給油・排油系統、
および装置形状の一部の違いを除き、後述の本発明の実
施の形態においても同様であり、テーパランドスラスト
軸受の全体説明図として参照することとする。
【0005】図8に示すように、テーパランドスラスト
軸受(以下、単に「テーパランド軸受」という)1は、
推力Sを受けながら回転軸13と一体に回転するスラス
トディスク14(回転方向a)に対向して軸受台7に配
置され、周囲に形成された固定用フランジ6を固定用ボ
ルト10によって軸受台7に固定されている。
【0006】図9から図11に示すように、スラストデ
ィスク14に対向する軸受面には、軸受パッド2が周方
向(回転方向a)に複数設けられている。それぞれの軸
受パッド2は、上端が軸受面をなす内周壁部12aと外
周壁部12bの間に、軸受油を供給するために設けられ
た油溝3からスラストディスク14との軸受すきま15
が前端から後方へ徐々に狭くなるテーパ部11と、それ
に連続して軸受すきま15がスラストディスク14と平
行になり内周壁部12aおよび外周壁部12bの上端と
同一平面をなすランド部12とからなっている。なお、
軸受すきま15は、模式的に実際より広く図示してあ
り、他の図において同様である。
【0007】ランド部12はあってもなくてもテーパラ
ンド軸受1はスラスト負荷能力を有するが、理論的には
油溝3の間隔(軸受パッド2の長さ)に対して、テーパ
部11の割合が80%付近の場合に最大負荷能力を発生
する。そこでテーパ部11は、スラストディスク14に
対するテーパランド軸受1の相対的回転方向b(回転軸
13の回転方向aと逆向き)における軸受パッド2の前
端側から、約80%の長さにわたって設けられ、残り約
20%がランド部12となっている。
【0008】なお、本明細書において、「前方」「後
方」「前端」「後端」と表現する「前」、「後」の表現
は、同相対的回転方向bにおけるものとし、以後その旨
の注記は省略する。
【0009】軸受油yの給油の方法は様々な方法を取り
うるが、図8から図11に示すものの場合、軸受台7の
給油管8からテーパランド軸受1の外周部に沿って設け
られた円周油溝9に一旦供給し、テーパランド軸受1に
油溝3と同数設けられた給油通路5と給油穴4を介して
油溝3に給油し、軸受すきま15に軸受油yが供給され
る。
【0010】また通常、給油通路5は図10に示すよう
に、テーパランド軸受1の半径方向(図10中、矢印Y
方向)に設けられ、円周油溝9と給油穴4を最短で連通
している。
【0011】上記のような従来のテーパランド軸受1に
おいては、各構成部分、特に軸受台7の形状誤差や、各
部分の組み立て誤差が避け難く、また回転軸13のたわ
み等により、スラスト負荷が厳しくなると一部の軸受パ
ッド2に負荷が集中することが生じる。
【0012】テーパランド軸受1は負荷が大きくなると
軸受面は熱膨張し変形するが、特に、上記のように一旦
負荷が集中した軸受パッド2は他の軸受パッド2より一
層の熱変形を受け、一方軸受台7は剛性の高い部分であ
るため熱変形は一方的に軸受すきま15側に現れること
となり、軸受パッド2の軸受すきま15の軸受油膜が更
に薄くなって、遂には焼付きに至るという問題の恐れが
あった。
【0013】また、1つの軸受パッド2に負荷集中が生
じない段階においても、各油溝3には新しい軸受油が供
給されて冷却されるので、熱変形は軸受パッド2の最後
端部よりも前方で最も大きい変形となり、1つの軸受パ
ッド2の周方向の有効長さが小さくなったように作用
し、テーパランド軸受1のスラスト負荷能力が低下し、
軸受の発熱を増大させるという悪循環を起こし、軸受機
能に支障が生じるおそれがあった。また、それに対して
冷却能力を給油量で補おうとすれば、設備コスト、ラン
ニングコストの増大を招くことになった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
従来のテーパランドスラスト軸受の問題点を解消し、一
部の軸受パッドへのスラスト負荷集中が生じても焼付き
等の重大な事態を回避でき、軸受面の熱膨張による変形
があっても軸受のスラスト負荷能力が低下せず、またい
たずらに冷却のために軸受油の給油量を増大する必要の
ないテーパランドスラスト軸受と、それを備えた回転機
械を提供することを課題とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】(1)本発明は、上記の
課題を解決するためになされたものであり、その第1の
手段として、回転軸のスラストディスクに対向する軸受
面に軸受パッドが周方向に複数設けられ、同軸受パッド
はそれぞれ、軸受油が給油され前端から後方へ前記スラ
ストディスクとの軸受すきまが徐々に狭くなるテーパ部
と、同テーパ部の後端に連続して同スラストディスクと
平行な平面をなすランド部とからなるテーパランドスラ
スト軸受において、前記テーパ部およびランド部に沿っ
てその下方に設けられた前記軸受油の流路を有してなる
ことを特徴とするテーパランドスラスト軸受を提供す
る。
【0016】上記第1の手段によれば、軸受油が、ラン
ド部とテーパ部に沿ってその下方に流れながらランド部
とテーパ部を冷却するので、一部の軸受パッドへの負荷
集中が仮に生じても、軸受パッドの熱変形による膨張を
防止し、発熱、熱変形、軸受油膜減少、発熱という悪循
環に陥ることが防止され、焼付きなどの重大な事態を回
避でき、また、スラスト負荷の増大による熱変形で各軸
受パッドの有効長さが小さくなることが防止され、テー
パランドスラスト軸受のスラスト負荷能力の低下と軸受
の発熱の増大が防止される。
【0017】(2)その第2の手段としては、第1の手
段のテーパランドスラスト軸受において、前記テーパ部
およびランド部に沿ってその下方に設けられた前記軸受
油の流路は、前記テーパ部の前端に設けられた油溝に連
通し前記軸受油を給油する給油通路であって、同給油通
路は前記テーパランドスラスト軸受の半径方向に対して
前方または後方に傾けた方向に設けられてなることを特
徴とするテーパランドスラスト軸受を提供する。
【0018】第2の手段によれば、第1の手段の作用に
加え、比較的低温の軸受油の給油がランド部とテーパ部
に沿ってその下方の設けられた給油通路を流れながらラ
ンド部とテーパ部を冷却するので、冷却効率が高い。
【0019】(3)また、第3の手段として、第2の手
段のテーパランドスラスト軸受において、前記給油通路
の前記油溝に連通する軸受内周側の径が軸受外周側の径
より小さく形成されてなることを特徴とするテーパラン
ドスラスト軸受を提供する。
【0020】第3の手段によれば、第2の手段の作用に
加え、軸受面より深くなるテーパ部の前端側および油溝
との干渉を避けて給油通路を設けることができ、また軸
受油流速増大で熱交換効率が向上する。
【0021】(4)第4の手段として、第1の手段のテ
ーパランドスラスト軸受において、前記テーパ部および
ランド部に沿ってその下方に設けられた前記軸受油の流
路は、前記テーパランドスラスト軸受の中心周りに設け
られた複数の円周状流路であって、同円周状流路はそれ
ぞれ前記軸受油が給油されるとともに、前記テーパ部の
前端に開口してなることを特徴とするテーパランドスラ
スト軸受を提供する。
【0022】第4の手段によれば、第1の手段の作用に
加え、比較的低温の軸受油の給油が、テーパ部およびラ
ンド部に沿ってその下方に設けられた複数の円周溝を通
ってテーパ部の前端の開口に流れるので、円周溝の上方
にある複数の軸受パッドが全て万遍なく冷却される。
【0023】(5)第5の手段として、第4の手段のテ
ーパランドスラスト軸受において、前記テーパ部の前端
は軸受半径方向に延在するV字溝をなして前記円周溝と
連通する開口を形成し、同V字溝の後方の面が前記スラ
ストディスクの回転方向に傾斜してなることを特徴とす
るテーパランドスラスト軸受を提供する。
【0024】第5の手段によれば、第4の手段の作用に
加え、V字溝の後方の面がスラストディスクの回転方向
に傾斜しているので、円周溝内の軸受油がスラストディ
スクの回転によって粘性で開口からテーパ部に引き込ま
れる際、軸受油の粘性により同時に円周溝内に同方向の
軸受油の流れが生じ、円周溝内に給油の循環流が生じ熱
交換作用が向上する。
【0025】(6)第6の手段として、第1の手段のテ
ーパランドスラスト軸受において、前記テーパ部および
ランド部に沿ってその下方に設けられた前記軸受油の流
路は、前記軸受パッドの内周側に流出した前記軸受油の
排油を前記回転軸とテーパランドスラスト軸受との軸周
り隙間を介して導き一時貯留するようにテーパランドス
ラスト軸受の背面に設けられた油溜りであることを特徴
とするテーパランドスラスト軸受を提供する。
【0026】第6の手段によれば、第1の手段の作用に
加え、従来単に排出していた軸受油の排油を、テーパラ
ンド軸受の背面に一時満たす構成としたので、テーパラ
ンド軸受全体が一様に冷却される。
【0027】(7)第7の手段として、第2の手段ない
し第5の手段のいずれかのテーパランドスラスト軸受に
おいて、前記軸受パッドの内周側に流出した前記軸受油
の排油を前記回転軸とテーパランドスラスト軸受との軸
周り隙間を介して導き一時貯留するようにテーパランド
スラスト軸受の背面に油溜りを設けてなることを特徴と
するテーパランドスラスト軸受を提供する。
【0028】第7の手段によれば、第2の手段ないし第
5の手段のいずれかの作用に加え、さらに従来単に排出
していた軸受油の排油を、テーパランド軸受の背面に一
時満たす構成としたので、テーパランド軸受全体が一様
に冷却される。
【0029】(8)第8の手段として、第6の手段また
は第7の手段のテーパランドスラスト軸受において、前
記軸周り隙間と前記油溜りとが、前記回転軸の半径方向
に対して同回転軸の回転方向に傾けて形成された流路を
介して連通してなることを特徴とするテーパランドスラ
スト軸受を提供する。
【0030】第8の手段によれば、第6の手段または第
7の手段の作用に加え、回転軸とともに回転しつつ流入
する軸受油の排油がより容易に油溜りに流入でき、排油
は回転運動成分を有したまま油溜りに流入することによ
り、油溜り内の排油が全体的に循環し、一部の排油が停
滞して過熱することが防止され熱交換作用が向上する。
【0031】(9)第9の手段として、第1の手段ない
し第8の手段のいずれかのテーパランドスラスト軸受を
備えてなることを特徴とする回転機械を提供する。
【0032】第9の手段によれば、第1の手段ないし第
8の手段のいずれかの作用により、回転機械の製造コス
トの増大を抑制しつつスラスト軸受の過熱による焼付き
等のトラブルが防止され回転機械の信頼性が向上し、ス
ラスト負荷能力も向上する。
【0033】
【発明の実施の形態】本発明の実施の第1形態に係るテ
ーパランドスラスト軸受を、図1にもとづき説明する。
図1は、図8中C−C矢視に対応する、本実施の形態の
テーパランドスラスト軸受の軸受面の部分平面図であ
る。
【0034】なお、本実施の形態のテーパランドスラス
ト軸受(以下、単に「テーパランド軸受」という。以
下、他の実施の形態の説明において同じ。)101は、
図1に示す部分以外の全体構造は前述の図8、図9に示
すものと同様であり、図8、図9を併せ参照して、同様
の部分には同符号を付して説明を省略し、異なる部分を
主に以下説明する。このことは、後述の他の実施の形態
において同様とする。
【0035】図1に示すように、本実施の形態のテーパ
ランド軸受101の給油通路105は、油溝3の給油穴
4から、従来のように軸受半径方向Yに外周側に向けて
設けられるのではなく、軸受半径方向Yに対してθだ
け、後方へ傾けて設けられ、その給油穴4から給油され
るテーパ部11とランド部12に沿ってその下方を通過
している。
【0036】給油yは、テーパランド軸受101の外周
に沿って設けられた図1には図示しない円周油溝9から
給油通路105へと行われ、給油通路105の先端側に
連通する給油穴4を介して油溝3に供給される。
【0037】したがって、本実施の形態のテーパランド
軸受101によれば、比較的低温(例えば約40°C)
の給油yが、ランド部12と、テーパ部11とをその表
面下に設けられた給油通路105を流れながら冷却する
ので、一部の軸受パッド2への負荷集中が仮に生じて
も、軸受パッド2の熱変形による膨張を防止し、発熱、
熱変形、軸受油膜減少、発熱という悪循環に陥ることが
防止され、焼付きなどの重大な事態を回避できる。
【0038】また、スラスト負荷の増大による熱変形で
各軸受パッド2の有効長さが小さくなることが防止さ
れ、テーパランド軸受101のスラスト負荷能力の低下
と軸受の発熱を増大が防止され、軸受機能に支障が生じ
るおそれがなくなり、給油量増大のための設備コスト、
ランニングコストの増大を回避することができる。
【0039】なお、本実施の形態において、給油通路1
05の軸受半径方向Yに対する傾き方向は、図示しない
が図1の逆方向であってもよく、油溝3の給油穴4か
ら、軸受半径方向Yに対して、前方へ傾けて設けてもよ
く、その場合給油通路105は、上流側の軸受パッド2
のランド部12とテーパ部11に沿ってその下方を通過
し、給油yは上流側の軸受パッド2の表面下を流れて軸
受パッド2を冷却する。
【0040】また、本実施の形態において、図1中に示
すように給油通路105’は、軸受内周側(給油穴4に
接続する側)給油通路105a’は径を細く、軸受外周
側(図1に図示しない円周油溝9に接続する側)給油通
路105b’は径を太く形成すれば、軸受内周側給油通
路105a’が深く形成されているテーパ部11および
油溝3と干渉するのを防止できるとともに、径を細くし
たことによる軸受油流速増大で熱交換向上を図ることが
できる。
【0041】本発明の実施の第2形態に係るテーパラン
ドスラスト軸受を図2から図5にもとづき説明する。図
2は、図8中C−C矢視に対応する、本実施の形態のテ
ーパランドスラスト軸受の軸受面の部分平面図であり、
図3(a)は、図2中D−D矢視による周方向断面図、
(b)は図2中E−E矢視による半径方向断面図、
(c)は図2中F−F矢視による半径方向断面図、図4
は軸受パッド近傍の斜視図である。図5(a)、(b)
はそれぞれ、本実施の形態の変形例の説明図であり、図
2中E−E矢視に対応する。
【0042】図2から図4に示すように、本実施の形態
のテーパランド軸受201にはその裏面に、各軸受パッ
ド202の表面下を通じて軸受中心周りに複数の円周溝
221が設けられており、テーパランド軸受201が軸
受台207上に取り付けられた状態で、複数の円周溝2
21は各テーパ部211、ランド部212に沿ってその
下方に複数の同心環状の軸受油の円周状流路を形成す
る。
【0043】また、各軸受パッド202は、スラストデ
ィスク14に対向する軸受面をなす内周壁部212aと
外周壁部212bの間に、スラストディスク14との軸
受すきま15が徐々に狭くなるテーパ部211と、それ
に連続して軸受すきま15がスラストディスク14と平
行になり内周壁部212aおよび外周壁部212bの上
端と同一平面をなすランド部212とからなっている。
【0044】軸受パッド202のテーパ部211の前端
側には、軸受半径方向に延在するノッチ状の深いV字溝
223が形成され、V字溝223の最下端は複数の円周
溝221に達し、各円周溝221毎に開口222がV字
溝223内に形成されている。
【0045】また、軸受台207の要所には、テーパラ
ンド軸受201が軸受台207上に取り付けられた状態
で、複数の円周溝221に連通する給油室220が設け
られ、給油室220は軸受台207内の給油管208を
介して、適宜の給油源に連通している。
【0046】以上のように本実施の形態のテーパランド
軸受201においては、給油yは軸受台207内に設け
られた給油管208から給油室220へと行われ、給油
室220に連通する円周溝221を介しその開口222
からV字溝223に供給され、軸受すきま15に軸受油
yが供給される。
【0047】したがって、本実施の形態のテーパランド
軸受201によれば、比較的低温(例えば約40°C)
の給油yが、給油室220から複数の円周溝221を通
ってV字溝223に流れるので、円周溝221の上方に
あるテーパ部211とランド部212、すなわち軸受パ
ッド202が全て万遍なく冷却される。
【0048】その結果、一部の軸受パッド202への負
荷集中が仮に生じても、軸受パッド202の熱変形によ
る膨張を防止し、発熱、熱変形、軸受油膜減少、発熱と
いう悪循環に陥ることが防止され、焼付きなどの重大な
事態を回避できる。
【0049】また、スラスト負荷の増大による熱変形で
各軸受パッド202の有効長さが小さくなることが防止
され、テーパランド軸受201のスラスト負荷能力の低
下と軸受の発熱を増大が防止され、軸受機能に支障が生
じるおそれがなくなり、給油量増大のための設備コス
ト、ランニングコストの増大を回避することができる。
【0050】円周溝221とテーパ部211との連通は
図1、または図9等に示す油溝3によっても上記作用効
果が得られるが、特に、図3(a)に示すように、円周
溝221の開口222を、テーパ部211の前端側のノ
ッチ状に深いV字溝223により設けた場合は、軸受パ
ッド202のV字溝223の後方の面がスラストディス
ク14の回転方向aに傾斜しているので、円周溝221
内の軸受油の給油yがスラストディスク14の回転aに
よって粘性で開口222からテーパ部211に引き込ま
れる際(図中、矢印y1 )、軸受油の粘性により同時に
円周溝221内に同方向の軸受油の流れ(図中、矢印y
2 )が生じ、円周溝221内に給油の循環流が生じ熱交
換作用が向上して、軸受パッド202の冷却がより効果
的に行われる。
【0051】なお、本実施の形態において、図5(a)
に示すように、複数の円周溝221の半径方向のピッチ
を、軸受内周側のピッチPaより外周側のピッチPbを
小さくしたり、図5(b)に示すように、複数の円周溝
221の内、内周側の円周溝221aの流路断面積よ
り、外周側の円周溝221bの流路断面積を大きくとる
ことにより、通常、スラスト負荷が外周側でより大きい
ことに対処し易いものとなる。勿論、テーパランド軸受
201の使用条件により内周側のスラスト負荷が大きい
時はその逆の配置とすることがよい。
【0052】本発明の実施の第3形態に係るテーパラン
ドスラスト軸受を図6、図7にもとづき説明する。図6
は、本実施の形態のテーパランドスラスト軸受の軸方向
断面図、図7は図6中G−G矢視による軸受台の回転軸
に垂直な断面図である。 図6、図7に示すように、本
実施の形態のテーパランド軸受301はその背面側の軸
受台307に油溜り330が設けられ、テーパランド軸
受301の軸受パッド2の内周側に流出した軸受油yの
排油y4 を油溜り330に導き一時貯留させ、テーパラ
ンド軸受301の背面の略全体を排油y4 に接触させて
冷却するものである。
【0053】テーパランド軸受301は、適宜な手段で
軸受パッド2内に給油yされる(図6には、従来例の図
8、または本発明の実施の第1形態の図1に示すものと
同様に給油管8、円周油溝9、給油通路5を通って給油
されるものを示す)が、軸受パッド2から溢れた軸受油
yは、外周側に流出した排油y3 と内周側に流出した排
油y4 となる。
【0054】一方、テーパランド軸受301は、その背
面の全面を軸受台307に支持されることなく、回転軸
13を囲んで軸受台307に設けられたリブ331、固
定用ボルト10のための軸受台307に設けられた固定
ボルト座332、またあるいは軸受台307に設けられ
た適宜の段部335等によって部分的に支持される。
【0055】それら支持部以外の部分が内周側に出た排
油y4 の油溜り330となっており、排油y4 は回転軸
13とテーパランド軸受301との間の軸周り隙間33
4を通り油溜り330に導かれる。すなわちテーパラン
ド軸受301の軸受パッド2に沿ってその下方に軸受油
の流路となる油溜り330が形成される。なお、図6、
図7において軸周り隙間334は、模式的に実際より広
く図示されている。
【0056】油溜り330の上部には排油y4 を排出す
るための排油口333が設けられている。図6は、回転
軸13が水平配置の場合を示すが、排油口333は、油
溜り330に排油y4 を一時貯留させる適宜な位置に設
けられる。
【0057】また、リブ331は軸受台307に回転軸
13を囲んで設けられるが、軸周り隙間334から排油
y4 を油溜り330に流入させるために、図7に示すよ
うに周方向に間欠的に設けられ、軸周り隙間334と油
溜り330とを連通する流路331aを形成するように
している。
【0058】また、流路331aは回転軸13の半径方
向に対し、回転軸13(スラストディスク14)の回転
方向aに向けて傾斜して形成されており、回転軸13と
ともに回転しつつ流入する排油y4 がより容易に油溜り
330に導かれるようにしてある。また、排油y4 は回
転運動成分を有したまま油溜り330に流入することに
より、油溜り330内の排油y4 が全体的に循環し、一
部の排油y4 が停滞して過熱することが防止され、熱交
換効率も向上する。
【0059】以上のような、本実施の形態のテーパラン
ド軸受301においては、テーパランド軸受301の軸
受パッド2から内周側にでた排油y4 は、軸周り隙間3
34を通って、リブ331の間の流路331aから油溜
り330に入り、テーパランド軸受301を背面から冷
却する。排油y4 の温度は、例えば給油yの温度が約4
0°C程度の場合、通常70°程度であり、十分に有効
な冷却媒体として働くことができる。
【0060】油溜り330内の排油y4 は、排油口33
3から溢れて排出され順次に入れ代わるので、長時間の
滞留による過熱はない。
【0061】したがって、本実施の形態のテーパランド
軸受301によれば、従来単に排出していた軸受の排油
を、テーパランド軸受301の背面に一時満たす構成と
したので、テーパランド軸受301全体を一様に冷却す
ることでき、その結果、一部の軸受パッド2への負荷集
中が仮に生じても、軸受パッド2の熱変形による膨張を
防止し、発熱、熱変形、軸受油膜減少、発熱という悪循
環に陥ることが防止され、焼付きなどの重大な事態を回
避できる。
【0062】また、スラスト負荷の増大による熱変形で
各軸受パッド2の有効長さが小さくなることが防止さ
れ、テーパランド軸受301のスラスト負荷能力の低下
と軸受の発熱を増大が防止され、軸受機能に支障が生じ
るおそれがなくなり、給油量増大のための設備コスト、
ランニングコストの増大を回避することができる。
【0063】以上、本発明のテーパランドスラスト軸受
の実施の第1形態ないし第3形態を説明したが、上記実
施の第1形態ないし第3形態のいずれかのテーパランド
スラスト軸受を備えた過給機等の回転機械は、回転機械
の製造コストの増大を抑制しつつテーパランドスラスト
軸受の過熱による焼付き等のトラブルが防止され、回転
機械の信頼性が向上し、スラスト負荷能力も向上するた
め、回転機械の大型化が容易となり、適用プラントの範
囲が拡大する。
【0064】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
【0065】
【発明の効果】(1)請求項1の発明によれば、テーパ
ランドスラスト軸受を、回転軸のスラストディスクに対
向する軸受面に軸受パッドが周方向に複数設けられ、同
軸受パッドはそれぞれ、軸受油が給油され前端から後方
へ前記スラストディスクとの軸受すきまが徐々に狭くな
るテーパ部と、同テーパ部の後端に連続して同スラスト
ディスクと平行な平面をなすランド部とからなるテーパ
ランドスラスト軸受において、前記テーパ部およびラン
ド部に沿ってその下方に設けられた前記軸受油の流路を
有してなるように構成したので、軸受油が、ランド部と
テーパ部に沿ってその下方に流れながらランド部とテー
パ部を冷却するため、一部の軸受パッドへの負荷集中が
仮に生じても、軸受パッドの熱変形による膨張を防止
し、発熱、熱変形、軸受油膜減少、発熱という悪循環に
陥ることが防止され、焼付きなどの重大な事態を回避で
き、また、スラスト負荷の増大による熱変形で各軸受パ
ッドの有効長さが小さくなることが防止され、テーパラ
ンドスラスト軸受のスラスト負荷能力の低下と軸受の発
熱の増大が防止され、軸受機能に支障が生じるおそれが
なくなり、給油量増大のための設備コスト、ランニング
コストの増大も回避することができる。
【0066】(2)請求項2の発明によれば、請求項1
に記載のテーパランドスラスト軸受において、前記テー
パ部およびランド部に沿ってその下方に設けられた前記
軸受油の流路は、前記テーパ部の前端に設けられた油溝
に連通し前記軸受油を給油する給油通路であって、同給
油通路は前記テーパランドスラスト軸受の半径方向に対
して前方または後方に傾けた方向に設けられてなるよう
に構成したので、請求項1の発明の効果に加え、比較的
低温の軸受油の給油がランド部とテーパ部に沿ってその
下方に設けられた給油通路を流れながらランド部とテー
パ部を冷却するため、冷却効率が高くなる。
【0067】(3)請求項3の発明によれば、請求項2
に記載のテーパランドスラスト軸受において、前記給油
通路の前記油溝に連通する軸受内周側の径が軸受外周側
の径より小さく形成されてなるように構成したので、請
求項2の発明の効果に加え、軸受面より深くなるテーパ
部の前端側および油溝との干渉を避けて給油通路を設け
ることができ、また軸受油流速増大で熱交換向上を図る
ことができる。
【0068】(4)請求項4の発明によれば、請求項1
に記載のテーパランドスラスト軸受において、前記テー
パ部およびランド部に沿ってその下方に設けられた前記
軸受油の流路は、前記テーパランドスラスト軸受の中心
周りに設けられた複数の円周状流路であって、同円周状
流路はそれぞれ前記軸受油が給油されるとともに、前記
テーパ部の前端に開口してなるように構成したので、請
求項1の発明の効果に加え、比較的低温の軸受油の給油
が、テーパ部およびランド部に沿ってその下方に設けら
れた複数の円周溝を通ってテーパ部の前端の開口に流れ
るため、円周溝の上方にある複数の軸受パッドを全て万
遍なく冷却することができる。
【0069】(5)請求項5の発明によれば、請求項4
に記載のテーパランドスラスト軸受において、前記テー
パ部の前端は軸受半径方向に延在するV字溝をなして前
記円周溝と連通する開口を形成し、同V字溝の後方の面
が前記スラストディスクの回転方向に傾斜してなるよう
に構成したので、請求項4の発明の効果に加え、V字溝
の後方の面がスラストディスクの回転方向に傾斜してい
るため、円周溝内の軸受油がスラストディスクの回転に
よって粘性で開口からテーパ部に引き込まれる際、軸受
油の粘性により同時に円周溝内に同方向の軸受油の流れ
が生じ、円周溝内に給油の循環流が生じ熱交換作用が向
上して、軸受パッドの冷却がより効果的に行われる。
【0070】(6)請求項6の発明によれば、請求項1
に記載のテーパランドスラスト軸受において、前記テー
パ部およびランド部に沿ってその下方に設けられた前記
軸受油の流路は、前記軸受パッドの内周側に流出した前
記軸受油の排油を前記回転軸とテーパランドスラスト軸
受との軸周り隙間を介して導き一時貯留するようにテー
パランドスラスト軸受の背面に設けられた油溜りである
ように構成したので、請求項1の発明の効果に加え、従
来単に排出していた軸受油の排油を、テーパランドスラ
スト軸受の背面に一時満たす構成としたので、テーパラ
ンドスラスト軸受全体を一様に冷却することできる。
【0071】(7)請求項7の発明によれば、請求項2
ないし請求項5のいずれかに記載のテーパランドスラス
ト軸受において、前記軸受パッドの内周側に流出した前
記軸受油の排油を前記回転軸とテーパランドスラスト軸
受との軸周り隙間を介して導き一時貯留するようにテー
パランドスラスト軸受の背面に油溜りを設けてなるよう
に構成したので、請求項2ないし請求項5のいずれかの
発明の効果に加え、さらに従来単に排出していた軸受油
の排油を、テーパランドスラスト軸受の背面に一時満た
す構成として、テーパランドスラスト軸受全体を一様に
冷却することできる。
【0072】(8)請求項8の発明によれば、請求項6
または請求項7に記載のテーパランドスラスト軸受にお
いて、前記軸周り隙間と前記油溜りとが、前記回転軸の
半径方向に対して同回転軸の回転方向に傾けて形成され
た流路を介して連通してなるように構成したので、請求
項6または請求項7の発明の効果に加え、回転軸ととも
に回転しつつ流入する軸受油の排油がより容易に油溜り
に流入でき、排油は回転運動成分を有したまま油溜りに
流入することにより、油溜り内の排油が全体的に循環
し、一部の排油が停滞して過熱することが防止され、熱
交換効率も向上する。
【0073】(9)請求項9の発明によれば、回転機械
を、請求項1ないし請求項8のいずれかに記載のテーパ
ランドスラスト軸受を備えてなるように構成したので、
請求項1ないし請求項8のいずれかの発明の効果によ
り、テーパランドスラスト軸受の過熱による焼付き等の
トラブルが防止され回転機械の信頼性が向上し、回転機
械の製造コストの増大を抑制しつつ軸受のスラスト負荷
能力も向上するため、回転機械の大型化が容易となり、
適用プラントの範囲が拡大する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1形態に係るテーパランドス
ラスト軸受の軸受面の部分平面図である。
【図2】本発明の実施の第2形態に係るテーパランドス
ラスト軸受の軸受面の部分平面図である。
【図3】(a)は、図2中D−D矢視による周方向断面
図、(b)は図2中E−E矢視による半径方向断面図、
(c)は図2中F−F矢視による半径方向断面図であ
る。
【図4】図2の軸受パッド近傍の斜視図である。
【図5】(a)、(b)はそれぞれ、図2中E−E矢視
に対応する実施の第2形態のテーパランドスラスト軸受
の変形例の説明図である。
【図6】本発明の実施の第3形態に係るテーパランドス
ラスト軸受の軸方向断面図である。
【図7】図6中G−G矢視による軸受台の回転軸に垂直
な断面図である。
【図8】従来のテーパランドスラスト軸受の軸方向断面
図である。
【図9】従来のテーパランドスラスト軸受の一部切り欠
いた斜視図である。
【図10】図9中A部拡大図であり、従来のテーパラン
ドスラスト軸受の軸受パッド近傍の斜視図である。
【図11】図10中B−B矢視による従来のテーパラン
ドスラスト軸受の周方向の部分断面図である。
【符号の説明】
1 テーパランド軸受(テーパランド
スラスト軸受) 2 軸受パッド 3 油溝 4 給油穴 5 給油通路 6 固定用フランジ 7 軸受台 8 給油管 9 円周油溝 10 固定用ボルト 11 テーパ部 12 ランド部 12a 内周壁部 12b 外周壁部 13 回転軸 14 スラストディスク 15 軸受すきま 101 テーパランド軸受(テーパランド
スラスト軸受) 105、105’ 給油通路 106 固定用フランジ 201 テーパランド軸受(テーパランド
スラスト軸受) 202 軸受パッド 207 軸受台 208 給油管 211 テーパ部 212 ランド部 212a 内周壁部 212b 外周壁部 220 給油室 221 円周溝 222 開口 223 V字溝 301 テーパランド軸受(テーパランド
スラスト軸受) 307 軸受台 330 油溜り 331 リブ 331a 流路 332 固定ボルト座 333 排油穴 334 軸周り隙間 335 段部

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸のスラストディスクに対向する軸
    受面に軸受パッドが周方向に複数設けられ、同軸受パッ
    ドはそれぞれ、軸受油が給油され前端から後方へ前記ス
    ラストディスクとの軸受すきまが徐々に狭くなるテーパ
    部と、同テーパ部の後端に連続して同スラストディスク
    と平行な平面をなすランド部とからなるテーパランドス
    ラスト軸受において、前記テーパ部およびランド部に沿
    ってその下方に設けられた前記軸受油の流路を有してな
    ることを特徴とするテーパランドスラスト軸受。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のテーパランドスラスト
    軸受において、前記テーパ部およびランド部に沿ってそ
    の下方に設けられた前記軸受油の流路は、前記テーパ部
    の前端に設けられた油溝に連通し前記軸受油を給油する
    給油通路であって、同給油通路は前記テーパランドスラ
    スト軸受の半径方向に対して前方または後方に傾けた方
    向に設けられてなることを特徴とするテーパランドスラ
    スト軸受。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載のテーパランドスラスト
    軸受において、前記給油通路の前記油溝に連通する軸受
    内周側の径が軸受外周側の径より小さく形成されてなる
    ことを特徴とするテーパランドスラスト軸受。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載のテーパランドスラスト
    軸受において、前記テーパ部およびランド部に沿ってそ
    の下方に設けられた前記軸受油の流路は、前記テーパラ
    ンドスラスト軸受の中心周りに設けられた複数の円周状
    流路であって、同円周状流路はそれぞれ前記軸受油が給
    油されるとともに、前記テーパ部の前端に開口してなる
    ことを特徴とするテーパランドスラスト軸受。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載のテーパランドスラスト
    軸受において、前記テーパ部の前端は軸受半径方向に延
    在するV字溝をなして前記円周溝と連通する開口を形成
    し、同V字溝の後方の面が前記スラストディスクの回転
    方向に傾斜してなることを特徴とするテーパランドスラ
    スト軸受。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載のテーパランドスラスト
    軸受において、前記テーパ部およびランド部に沿ってそ
    の下方に設けられた前記軸受油の流路は、前記軸受パッ
    ドの内周側に流出した前記軸受油の排油を前記回転軸と
    テーパランドスラスト軸受との軸周り隙間を介して導き
    一時貯留するようにテーパランドスラスト軸受の背面に
    設けられた油溜りであることを特徴とするテーパランド
    スラスト軸受。
  7. 【請求項7】 請求項2ないし請求項5のいずれかに記
    載のテーパランドスラスト軸受において、前記軸受パッ
    ドの内周側に流出した前記軸受油の排油を前記回転軸と
    テーパランドスラスト軸受との軸周り隙間を介して導き
    一時貯留するようにテーパランドスラスト軸受の背面に
    油溜りを設けてなることを特徴とするテーパランドスラ
    スト軸受。
  8. 【請求項8】 請求項6または請求項7に記載のテーパ
    ランドスラスト軸受において、前記軸周り隙間と前記油
    溜りとが、前記回転軸の半径方向に対して同回転軸の回
    転方向に傾けて形成された流路を介して連通してなるこ
    とを特徴とするテーパランドスラスト軸受。
  9. 【請求項9】 請求項1ないし請求項8のいずれかに記
    載のテーパランドスラスト軸受を備えてなることを特徴
    とする回転機械。
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