JP2006194361A - Screw compressor bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明に係るスクリューコンプレッサ用軸受装置は、スクリューコンプレッサの回転軸を回転自在に支承する為に使用する。 The screw compressor bearing device according to the present invention is used to rotatably support the rotating shaft of the screw compressor.
工場等で使用する圧縮空気を作り出すコンプレッサとして、スクリューコンプレッサがある。図６は、従来から使用されている２軸型のスクリューコンプレッサの１例を示している。スクリューコンプレッサ１は、ハウジング２と、第一、第二の回転軸３、４と、雄、雌ロータ５、６と、プーリ７とを備える。このうちの第一、第二の回転軸３、４は、上記ハウジング２に回転自在に支持されている。又、上記雄、雌ロータ５、６は、上記第一、第二の回転軸３、４の中間部外周面にそれぞれ固定されている。又、これら雄、雌ロータ５、６は、それぞれ外周面に円周方向に捩れた歯或は溝を形成し、これら歯と溝とを互いに噛み合わせている。又、上記プーリ７は、上記第一、第二の回転軸３、４のうちの第一の回転軸３の端部に固定されている。
A screw compressor is a compressor that produces compressed air for use in factories and the like. FIG. 6 shows an example of a two-shaft screw compressor that has been conventionally used. The screw compressor 1 includes a housing 2, first and second rotating shafts 3 and 4, male and
上述の様に構成されるスクリューコンプレッサ１は、図示しないモータ等の動力源の回転軸の端部に固定された駆動プーリと上記プーリ７との間に、図示しない無端ベルトを掛け渡し、上記動力源の回転軸の駆動によりこのプーリ７を回転駆動する。このプーリ７と共に上記第一の回転軸３が回転し、上記雄、雌ロータ５、６の噛み合いにより、上記第二の回転軸４も回転する。そして、これら雄、雌ロータ５、６が噛み合いながら回転する事により、それぞれの外周面に形成された歯と溝との間の容積を減少させて圧縮空気を作り出す。
The screw compressor 1 configured as described above spans an endless belt (not shown) between a driving pulley fixed to the end of a rotating shaft of a power source such as a motor (not shown) and the
上述の様に、スクリューコンプレッサ１の運転時には、雄、雌ロータ５、６が噛み合いながら回転する為、これら雄、雌ロータ５、６をそれぞれ外周面に固定する上記第一、第二の回転軸３、４には、ラジアル荷重及びアキシアル荷重が同時に作用する。この為に、これら第一、第二の回転軸３、４は、両端寄り部分を、上記ハウジング２に対しそれぞれ複数の転がり軸受により回転自在に支持している。即ち、上記第一の回転軸３は、一端部（図６の右端部）を複列玉軸受８ａと円筒ころ軸受９ａとにより、他端（図６の左端）寄り部分を円筒ころ軸受９ｂにより、それぞれ支持している。又、上記第二の回転軸４も同様に、一端部を複列玉軸受８ｂと円筒ころ軸受９ｃとにより、他端部を円筒ころ軸受９ｄにより、それぞれ支持している。この様に第一、第二の回転軸３、４を回転自在に支持する転がり軸受のうち、円筒ころ軸受９ａ〜９ｄは、これら第一、第二の回転軸３、４に作用するラジアル荷重を支承する。又、上記複列玉軸受８ａ、８ｂは、これら第一、第二の回転軸３、４に作用するアキシアル荷重を支承する。この様に、ラジアル荷重とアキシアル荷重とをそれぞれ別の転がり軸受に支承させる事により、各転がり軸受の寿命の延長を図れる。
As described above, when the screw compressor 1 is operated, the male and
又、上記スクリューコンプレッサ１に組み込まれる上記第一、第二の回転軸３、４には、両方向のアキシアル荷重が作用する。即ち、これら第一、第二の回転軸３、４のそれぞれの外周面に固定された上記雄、雌ロータ５、６の噛み合いにより、所定方向のアキシアル荷重が、上記第一、第二の回転軸３、４にそれぞれ作用する。又、この所定方向と逆方向にも、この所定方向のアキシアル荷重に比べて小さい荷重が作用する場合がある。尚、この所定方向は、上記雄、雌ロータ５、６の外周面に形成した歯又は溝の捩れの方向、及び、上記第一、第二の回転軸３、４の回転方向により定まる。
Also, axial loads in both directions act on the first and second rotary shafts 3 and 4 incorporated in the screw compressor 1. That is, the axial load in a predetermined direction is caused by the meshing of the male and
上述の様に、第一、第二の回転軸３、４には両方向のアキシアル荷重が作用する為、上記複列玉軸受８ａ（８ｂ）は、図７、８に示す様に、各玉列を構成する単列玉軸受に互いに逆方向の接触角を付与して、上記両方向のアキシアル荷重を支承する様にしている。即ち、上記複列玉軸受８ａ（８ｂ）は、互いに別体の単列のアンギュラ型の玉軸受１１ａ、１１ｂ同士を組み合わせて成る。これら両玉軸受１１ａ、１１ｂは、それぞれ、外輪１３と、内輪１５と、複数個の玉１０、１０とを備える。このうちの外輪１３は、内周面に外輪軌道１２を形成している。又、上記内輪１５は、外周面に内輪軌道１４を形成している。又、上記各玉１０、１０は、上記外輪軌道１２と内輪軌道１４との間に、保持器１６に保持された状態で転動自在に設けられている。そして、上記両玉軸受１１ａ、１１ｂに互いに逆方向の接触角を付与している。上記複列玉軸受８ａ（８ｂ）を構成する場合には、上記両玉軸受１１ａ、１１ｂを図７又は図８に示す様に組み合わせ、両方向のアキシアル荷重を支承できる様にしている。尚、これら両玉軸受１１ａ、１１ｂを構成する上記各玉１０、１０の直径は等しい。又、これら両玉軸受１１ａ、１１ｂにそれぞれ付与する接触角α、βの大きさも互いに等しい（α＝β）。
As described above, since the axial loads in both directions act on the first and second rotating shafts 3 and 4, the double row ball bearing 8 a (8 b) has each ball row as shown in FIGS. The single row ball bearings constituting the above are provided with contact angles in opposite directions to support the axial loads in both directions. That is, the double row ball bearing 8a (8b) is formed by combining single row
上記スクリューコンプレッサ１を構成する第一、第二の回転軸３、４は、上述した様に、主として所定方向にアキシアル荷重が作用し、この所定方向とは逆方向に作用するアキシアル荷重は小さい。この為、上記複列玉軸受８ａ（８ｂ）を構成する玉軸受１１ａ、１１ｂとして同じ仕様のものを使用した場合には、上記所定方向のアキシアル荷重を支承する（負荷側の）玉軸受１１ａ（又は１１ｂ）として負荷容量が不足する傾向になり、上記複列玉軸受８ａ（又は８ｂ）全体としての疲れ寿命が低下する。逆に、上記所定方向のアキシアル荷重を支承する玉軸受１１ａ（又は１１ｂ）の耐久性を確保すべく、両方の玉軸受１１ａ、１１ｂとして耐久性の優れた軸受を選定した場合、上記所定方向とは逆方向のアキシアル荷重を支承する（反負荷側の）玉軸受１１ｂ（又は１１ａ）として過剰な性能を有する事となり、コスト的に好ましくない。
As described above, the axial load mainly acts in the predetermined direction on the first and second rotating shafts 3 and 4 constituting the screw compressor 1, and the axial load acting in the direction opposite to the predetermined direction is small. For this reason, when the same specification is used as the
上述の様な事情に鑑みて、大きな荷重（上記所定方向の荷重）が作用する側（負荷側）の玉軸受の玉列を増やす事が、従来から考えられている。例えば、負荷側の玉軸受を複列とし、反負荷側の玉軸受を単列とする。そして、このうちの負荷側の複列の玉軸受のそれぞれの接触角を同じ方向にすれば、上記所定方向のアキシアル荷重を支承する玉の数が増え、玉１個当たりの荷重を減らす事ができる。この結果、この所定方向のアキシアル荷重を支承する玉軸受の負荷容量を向上させ、軸受全体の疲れ寿命の低下を抑える事ができる。但し、この様に構成した場合、回転軸を支承する軸受装置全体としての軸方向寸法が大きくなる。この結果、スクリューコンプレッサ全体が大型化する為、好ましくない。 In view of the circumstances as described above, it has been conventionally considered to increase the number of ball bearings on the side (load side) on which a large load (load in the predetermined direction) acts. For example, the load-side ball bearings are double-rowed, and the anti-load-side ball bearings are single-rowed. If the contact angles of the load-side double row ball bearings are set to the same direction, the number of balls supporting the axial load in the predetermined direction increases, and the load per ball can be reduced. it can. As a result, it is possible to improve the load capacity of the ball bearing that supports the axial load in the predetermined direction, and to suppress a decrease in the fatigue life of the entire bearing. However, when configured in this manner, the axial dimension of the entire bearing device that supports the rotating shaft increases. As a result, the entire screw compressor is undesirably large.
一方、例えば、特許文献１〜３には、上記所定方向のアキシアル荷重を支承する負荷側の玉軸受の接触角若しくは玉径を大きくし、この所定方向のアキシアル荷重を支承しない反負荷側の玉軸受の接触角若しくは玉径を小さくする構造が記載されている。この様に構成すれば、軸方向の寸法を大きくする事なく、軸受全体の疲れ寿命の低下を抑える事ができる。即ち、上記負荷側の玉軸受の接触角若しくは玉径を大きくする事により、この玉軸受の負荷容量を確保できる。又、上記反負荷側の玉軸受の接触角若しくは玉径を小さくする事により、遠心力により各玉が外輪軌道に押し付けられる荷重のアキシアル方向の分力を小さくして、遠心力によるアキシアル荷重の増大を抑える事ができる。この結果、軸受全体の疲れ寿命の低下を抑えられる。 On the other hand, for example, in Patent Documents 1 to 3, the contact angle or the ball diameter of the load-side ball bearing that supports the axial load in the predetermined direction is increased, and the anti-load-side ball that does not support the axial load in the predetermined direction. A structure for reducing the contact angle or ball diameter of the bearing is described. If comprised in this way, the fall of the fatigue life of the whole bearing can be suppressed, without enlarging the dimension of an axial direction. That is, by increasing the contact angle or the ball diameter of the load-side ball bearing, the load capacity of the ball bearing can be ensured. Also, by reducing the contact angle or ball diameter of the ball bearing on the anti-load side, the axial component of the load in which each ball is pressed against the outer ring raceway by centrifugal force is reduced, and the axial load due to centrifugal force is reduced. The increase can be suppressed. As a result, a decrease in the fatigue life of the entire bearing can be suppressed.
但し、上記特許文献１〜３に記載された構造の場合、前述の図７、８に示した構造と同様に、複列玉軸受を別体の玉軸受同士を組み合わせる事により構成している。従って、スクリューコンプレッサに組み込む場合にこれら別体の玉軸受をそれぞれ別々に組み込む必要がある。この為、この組み込み作業が煩雑である。又、組み込み方向及び組み込み順序に関する規制が多く、組み込み方向或は組み込み順序を間違え易くなる。即ち、上記別体の玉軸受は、何れも単列アンギュラ型玉軸受であり、互いに逆向きに組み込む事により、接触角が互いに逆向きである複列玉軸受を構成している。この為、組み込み作業の際に、組み込み方向や組み込み順序を間違える可能性がある。又、組み込み作業の際に、上記別体の玉軸受同士が何らかの原因で分離し、他の仕様の玉軸受と組み合わされて組み込まれた場合には、内部隙間の違い等によりスクリューコンプレッサの機能を確保できない場合がある。 However, in the case of the structures described in Patent Documents 1 to 3, the double row ball bearings are configured by combining separate ball bearings as in the structures shown in FIGS. Therefore, when incorporating in a screw compressor, it is necessary to incorporate these separate ball bearings separately. For this reason, this assembling work is complicated. In addition, there are many restrictions on the mounting direction and the mounting order, and it is easy to mistake the mounting direction or the mounting order. That is, each of the above-described separate ball bearings is a single-row angular ball bearing, and is assembled in opposite directions to constitute a double-row ball bearing having contact angles opposite to each other. For this reason, there is a possibility that the assembling direction and the assembling order may be mistaken during the assembling work. In addition, when the separate ball bearings are separated from each other for some reason during the assembly work and assembled in combination with ball bearings of other specifications, the screw compressor functions due to differences in internal clearances, etc. There are cases where it cannot be secured.
本発明のスクリューコンプレッサ用軸受装置は、上述の様な事情に鑑み、軸方向寸法を大きくする事なく転がり疲れ寿命の低下を抑えると共に、スクリューコンプレッサへの組み込み作業が容易に行なえ、組み込み方向や組み込み順序を間違えにくい構造を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the screw compressor bearing device of the present invention suppresses a decrease in rolling fatigue life without increasing the axial dimension, and can be easily incorporated into the screw compressor. The invention was invented to realize a structure in which the order is not mistaken.
本発明のスクリューコンプレッサ用軸受装置は、外輪と、内輪と、複数個の玉とを備える。
このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道を形成している。
又、上記内輪は、外周面に複列の内輪軌道を形成している。
又、上記各玉は、これら各外輪軌道と各内輪軌道との間に転動自在に設けられている。 そして、スクリューコンプレッサの回転軸をハウジングに対して回転自在に支持するものである。
又、本発明のスクリューコンプレッサ用軸受装置の場合、各玉列にそれぞれ複数個ずつ設けられた上記各玉に互いに逆向きの接触角を付与する事により、背面組み合わせ型又は正面組み合わせ型としている。
又、本発明のスクリューコンプレッサ用玉軸受装置のうち、請求項１に記載した構造の場合、上記各玉列の玉の直径を互いに同じ大きさとすると共に、これら各玉列の接触角の大きさを互いに異ならせている。
一方、請求項２に記載した構造の場合、上記各玉列の接触角の大きさを互いに同じとすると共に、これら各玉列の玉の直径を互いに異ならせている。
そして、何れの構造の場合にも、上記外輪と内輪とのうちの一方の軌道輪は一体に形成されており、他方の軌道輪は周面にそれぞれ軌道面を有し互いに別体に形成された軌道輪素子を組み合わせて成る。
The bearing device for a screw compressor according to the present invention includes an outer ring, an inner ring, and a plurality of balls.
Among these, the outer ring forms a double row outer ring raceway on the inner peripheral surface.
The inner ring forms a double-row inner ring raceway on the outer peripheral surface.
The balls are provided between the outer ring raceways and the inner ring raceways so as to roll freely. And the rotating shaft of a screw compressor is supported rotatably with respect to a housing.
In the case of the bearing device for a screw compressor of the present invention, a back combination type or a front combination type is provided by imparting contact angles opposite to each other to each of the balls provided in each ball row.
Further, in the ball bearing device for a screw compressor of the present invention, in the case of the structure described in claim 1, the diameters of the balls of the ball trains are the same as each other, and the contact angles of the ball trains are the same. Are different from each other.
On the other hand, in the case of the structure described in claim 2, the contact angles of the respective ball rows are made the same, and the diameters of the balls of the respective ball rows are made different from each other.
In any structure, one of the outer ring and the inner ring is formed integrally, and the other ring has a track surface on its peripheral surface and is formed separately from each other. In combination with the raceway elements.
上述の様に構成する本発明の構造によれば、各玉列にそれぞれ設けられた各玉に互いに逆向きの接触角を付与している為、両方向のアキシアル荷重を支承可能である。又、上記各玉列の接触角を互いに異ならせる（請求項１）か、又は、これら各玉列の玉の直径を互いに異ならせる（請求項２）事により、軸方向寸法を大きくする事なく疲れ寿命の低下を抑えられる。 According to the structure of the present invention configured as described above, since the contact angles opposite to each other are imparted to the balls provided in each ball row, axial loads in both directions can be supported. Further, by making the contact angles of the respective ball rows different from each other (Claim 1) or making the diameters of the balls of the respective ball rows different from each other (Claim 2), the axial dimension is not increased. Reduces fatigue life.
又、外輪と内輪とのうちの一方の軌道輪は一体に形成されており、他方の軌道輪は周面にそれぞれ軌道面を有し互いに別体に形成された軌道輪素子を組み合わせて成る為、スクリューコンプレッサ用玉軸受装置を一体化できる。この為、前述の図７、８に示した従来構造の様に、上記外輪及び内輪を別体とした構造と比べて、軸方向寸法を小さくできる。この結果、軸受装置を組み込んだスクリューコンプレッサの小型化を図れる。又、スクリューコンプレッサに組み込む際に組み付け方向に注意する回数を少なくできる（１回で済む）為、組み込み作業を容易に行なえると共に、組み付け方向を間違えにくくできる。更に、組み込む際に各玉列同士が分離する事がない為、誤組み付けを起こしにくくできる。 In addition, one of the outer ring and the inner ring is integrally formed, and the other race ring is formed by combining the raceway elements that have raceway surfaces on their peripheral surfaces and are formed separately from each other. The ball bearing device for screw compressor can be integrated. For this reason, the axial dimension can be reduced as compared with the structure in which the outer ring and the inner ring are separated as in the conventional structure shown in FIGS. As a result, the screw compressor incorporating the bearing device can be miniaturized. In addition, since the number of times to pay attention to the direction of assembly when assembling into the screw compressor can be reduced (only one time is required), the assembling work can be easily performed and the direction of assembling can be made easily. Furthermore, since each ball row is not separated when assembled, it is difficult to cause erroneous assembly.
本発明を実施する為に好ましくは、請求項３に記載した様に、スクリューコンプレッサの回転軸とハウジングとの間に設置された状態での内部隙間を正とする。
この様に構成すれば、運転時に転がり接触部の面圧を低く抑えられて、各軌道面や各玉の転動面の転がり疲れ寿命を確保できる。
In order to carry out the present invention, preferably, as described in claim 3, the internal clearance in the state of being installed between the rotary shaft of the screw compressor and the housing is positive.
If comprised in this way, the surface pressure of a rolling contact part can be restrained low at the time of an operation | movement, and the rolling fatigue life of each raceway surface or the rolling surface of each ball can be ensured.
図１〜２は、請求項１、３に対応する、本発明の実施例１を示している。本実施例の複列玉軸受１７は、外輪１３ａと、内輪１５ａと、複数個の玉１０、１０とを備える。このうちの外輪１３ａは、内周面に複列の外輪軌道１２、１２を形成している。又、上記各内輪１５ａは、外周面に複列の内輪軌道１４、１４を形成している。又、上記各玉１０、１０は、上記各外輪軌道１２、１２と各内輪軌道１４、１４との間に、各列毎に複数個ずつ、それぞれ保持器１６ａ、１６ａにより保持された状態で、転動自在に設けられている。特に、本実施例の複列玉軸受１７の場合、上記外輪１３ａは一体に形成されており、上記各内輪１５ａは、外周面にそれぞれ内輪軌道１４を有し互いに別体に形成された内輪素子１８、１８を組み合わせて成る。
1 and 2 show a first embodiment of the present invention corresponding to claims 1 and 3. The double
尚、本実施例の場合、上記各玉１０、１０を保持する保持器１６ａ、１６ａは、冠型保持器として、これら各保持器１６ａ、１６ａの軸方向片側にのみリム部２０を設けている。そして、上記各玉１０、１０を保持したこれら各保持器１６ａ、１６ａを上記複列玉軸受１７に組み込んだ状態で、それぞれのリム部２０が軸方向反対側に存在する様に配置する。この結果、上記複列玉軸受１７を構成する玉列１９ａ、１９ｂを軸方向に近接させた状態で配置でき、上記複列玉軸受１７の軸方向寸法を小さくできる。
In the case of the present embodiment, the
又、本実施例の場合、上記各玉列１９ａ、１９ｂに互いに逆向きの接触角を付与し、背面組み合わせ型の軸受装置を構成している。又、これら各玉列１９ａ、１９ｂにそれぞれ設けた各玉１０、１０の直径は互いに同じとしている。又、これら各玉列１９ａ、１９ｂのピッチ円直径を同じとし、これら各玉列１９ａ、１９ｂにそれぞれ配置する各玉１０、１０の数も同じとしている。一方、これら各玉列１９ａ、１９ｂに付与する接触角α、βの大きさは、互いに異ならせている。即ち、一方（図の右側）の玉列１９ａの接触角αを大きくし、他方（図の左側）の玉列１９ｂの接触角βを小さくしている（α＞β）。
In the case of the present embodiment, contact angles opposite to each other are given to the
即ち、本実施例の場合、上記複列玉軸受１７を、図２に示す様に、スクリューコンプレッサ１ａに組み込んで運転した場合に、雄ロータ５と雌ロータ６との噛み合いにより発生する所定方向のアキシアル荷重が、図１、２の左方向に作用する事を想定している。又、上記複列玉軸受１７は、背面組み合わせ型としている為、図１、２の左方向のアキシアル荷重は、図１、２の一方（右側）の玉列１９ａにより、図１、２の右方向のアキシアル荷重は他方（左側）の玉列１９ｂにより、それぞれ支承する。この為、上記所定方向のアキシアル荷重を支承する一方（負荷側）の玉列１９ａの接触角αを大きくし、この所定方向のアキシアル荷重を支承しない他方（反負荷側）の玉列１９ｂの接触角βを小さくしている。尚、負荷側の玉列１９ａの接触角αは３０〜５０゜、反負荷側の玉列１９ｂの接触角βは１０〜２０°とする事が好ましい。又、上記所定方向のアキシアル荷重が図１、２の右方向に作用する場合には、上記他方の玉列１９ｂの接触角βを大きくし、上記一方の玉列１９ａの接触角αを小さくする（上記複列玉軸受１７の組み付け方向を逆にする）。
That is, in the case of the present embodiment, when the double
更に、本実施例の場合、上記スクリューコンプレッサ１ａの第一の回転軸３（或は第二の回転軸４）とハウジング２との間に設置された状態で、上記複列玉軸受１７の内部隙間が正となる様に、各部の寸法を規制している。言い換えれば、このスクリューコンプレッサ１を構成する、ハウジング２と第一の回転軸３（或は第二の回転軸４）との間に上記複列玉軸受１７を組み込む際に、この複列玉軸受１７に予圧を付与しない。
Further, in the case of the present embodiment, the interior of the double
上述の様に構成する本実施例の場合、各玉列１９ａ、１９ｂにそれぞれ設けられた各玉１０、１０に互いに逆向きの接触角を付与している為、両方向のアキシアル荷重を支承可能である。又、上記各玉列１９ａ、１９ｂの接触角を互いに異ならせる事により、軸方向寸法を大きくする事なく、複列玉軸受１７の疲れ寿命の低下を抑える事ができる。即ち、前記所定方向のアキシアル荷重を支承する負荷側の玉列１９ａの接触角αを大きくする事により、この玉列１９ａを複列とする事なくこの玉列１９ａの負荷容量を大きくする事ができる。この為、この玉列１９ａの疲れ寿命の低下を防止できる。
In the case of the present embodiment configured as described above, since the contact angles opposite to each other are given to the
又、上記所定方向のアキシアル荷重を支承しない反負荷側の玉列１９ｂの接触角βを小さくする事により、遠心力に基づく内部発生荷重を抑えて、アキシアル荷重による疲れ寿命の低下を抑える事ができる。即ち、運転時には、上記玉列１９ｂに組み込まれた各玉１０、１０に遠心力が作用し、これら各玉１０、１０が外輪軌道１２に押し付けられる。そして、この押し付け力により、この外輪軌道１２には上記接触角βに基づいてアキシアル方向の分力が作用する。このアキシアル方向の分力は、この接触角βが大きい程大きくなる。このアキシアル方向の分力が大きいと、各玉列１９ａ、１９ｂにそれぞれ配置された各玉１０、１０と外輪軌道１２、１２との接触面圧が増大し、これら各玉列１９ａ、１９ｂの転がり疲れ寿命が低下する。これに対して、本実施例の様に、大きいアキシアル荷重を支承する必要のない反負荷側の玉列１９ｂの接触角βを小さくすれば、上記アキシアル方向の分力を小さくして、上記各玉列１９ａ、１９ｂの疲れ寿命の低下を抑えられる。従って、上記複列玉軸受１７の軸方向寸法を大きくする事なく、この複列玉軸受１７全体としての耐久性の向上を図れる。
Also, by reducing the contact angle β of the
又、本実施例の場合、前記外輪１３ａは、一体に形成されており、前記内輪１５ａは、互いに別体に形成された前記内輪部材１８、１８を組み合わせて成る為、上記複列玉軸受１７を一体化できる。この為、前述の図７、８に示した従来構造の様に、外輪１３及び内輪１５を別体とした構造と比べて軸方向寸法を小さくできる。この結果、上記複列玉軸受１７を組み込んだスクリューコンプレッサ１ａの小型化に寄与する。又、この複列玉軸受１７をこのスクリューコンプレッサ１ａに組み込む際に、組み付け方向に注意するのは１回で済む。言い換えれば、単列玉軸受を２個使用する場合の様に、各単列玉軸受の組み付け方向に関して２回、組み付け順序に関して１回の、合計３回も注意する必要がない。この為、組み込み作業を容易に行なえると共に、組み付け方向を間違えにくくできる。更に、組み込む際に各玉列１９ａ、１９ｂ同士が分離する事がない為、誤組み付けを生じにくくできる。
In the present embodiment, the outer ring 13a is integrally formed, and the inner ring 15a is formed by combining the
更に、本実施例の場合、上記スクリューコンプレッサ１ａに組み込んだ状態での上記複列玉軸受１７の内部隙間を正としている為、運転時に、前記各玉１０、１０の転動面と前記外輪軌道１２及び内輪軌道１４との転がり接触部の面圧を低く抑えられる。この為、上記各玉１０、１０の転動面や上記各軌道１２、１４の転がり疲れ寿命を確保できる。即ち、上記複列玉軸受１７に予圧を付与した（内部隙間を負とした）場合、この複列玉軸受１７の剛性を高められる反面、転がり接触部の面圧が上昇する事に加えて、摩擦と温度上昇とが増大し、転がり疲れ寿命が低下する。特に、この複列玉軸受１７を組み込むスクリューコンプレッサ１ａの場合、超高速で回転する為、予圧を付与した場合の寿命の低下が著しい。従って、疲れ寿命の低下を防止する為には、内部隙間を正として予圧を付与しない構造とする事が好ましい。
Furthermore, in the case of the present embodiment, since the internal clearance of the double
図３は、やはり請求項１、３に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合、外輪１３ｂが互いに別体に形成された外輪素子２１、２１を組み合わせて成り、内輪１５ｂが一体に形成されている。そして、各玉列１９ａ、１９ｂに互いに逆向きの接触角を付与して、正面組み合わせ型の複列玉軸受１７ａを構成している。又、本実施例の場合も、この複列玉軸受１７ａを、前述の図２に示した様なスクリューコンプレッサ１ａに組み込んで運転した場合に、雄ロータ５と雌ロータ６との噛み合いにより発生する所定方向のアキシアル荷重が、図２、３の左方向に作用する事を想定している。この為に、この所定方向のアキシアル荷重を支承する負荷側の（図３の左側の）玉列１９ａの接触角αを大きくし、この所定方向のアキシアル荷重を支承しない反負荷側の（図３の右側の）玉列１９ｂの接触角βを小さくしている。その他の構造及び作用は、上述の実施例１と同様である。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, which also corresponds to claims 1 and 3. In the case of the present embodiment, the
図４は、請求項２、３に対応する、本発明の実施例３を示している。本実施例の場合、前述の実施例１と同様に、外輪１３ｃが一体型に形成されており、内輪１５ｃが互いに別体に形成された内輪素子１８ａ、１８ｂを組み合わせて成る。そして、各玉列１９ａ、１９ｂにそれぞれ接触角を付与して、背面組み合わせ型の複列玉軸受１７ｂを構成している。但し、上記実施例１及び上述の実施例２と異なり、上記各玉列１９ａ、１９ｂ同士の接触角α、βは、互いに同じとしている（α＝β）。又、本実施例の場合、一方の（図４の右側の）玉列１９ａに配置した各玉１０ａ、１０ａの直径Ｄa を大きくし、他方の（図４の左側の）玉列１９ｂに配置した各玉１０ｂ、１０ｂの直径Ｄb を小さくしている（Ｄa ＞Ｄb ）。
FIG. 4 shows Embodiment 3 of the present invention corresponding to claims 2 and 3. In this embodiment, as in the first embodiment, the
即ち、本実施例の複列玉軸受１７ｂを、前述の図２に示した様なスクリューコンプレッサ１ａに組み込んで運転した場合に、雄ロータ５と雌ロータ６との噛み合いにより発生する所定方向のアキシアル荷重が、図２、４の左方向に作用する事を想定している。この為に、この所定方向のアキシアル荷重を支承する負荷側の玉列である、上記一方の玉列１９ａの各玉１０ａ、１０ａの直径Ｄa を大きくしている。又、この所定方向のアキシアル荷重を支承しない反負荷側の玉列である、上記他方の玉列１９ｂの各玉１０ｂ、１０ｂの直径Ｄb を小さくしている。
That is, when the double
又、本実施例の場合、上記各玉列１９ａ、１９ｂの各玉１０ａ、１０ｂの直径を異ならせている為、負荷側の玉列１９ａの各玉１０ａ、１０ａの数Ｚa は、反負荷側の玉列１９ｂの各玉１０ｂ、１０ｂの数Ｚb よりも少ない（Ｚa ＜Ｚb ）。更に、上記直径が大きな各玉１０ａ、１０ａのピッチ円直径を、上記直径の小さな各玉１０ｂ、１０ｂのピッチ円直径よりも小さくしている。この為に、上記内輪１５ｃを構成する内輪部材１８ａ、１８ｂのうち、負荷側の玉列１９ａの内輪部材１８ａの内輪軌道１４ａ部分の肉厚を小さくし、反負荷側の玉列１９ｂの内輪部材１８ｂの内輪軌道１４ｂ部分の肉厚を大きくしている。即ち、上記内輪部材１８ａ、１８ｂの内径を互いに同じとすると共に、それぞれの内輪軌道１４ａ、１４ｂの外径寸法を互いに異ならせている。尚、上記各玉列１９ａ、１９ｂの各玉１０ａ、１０ｂの直径を異ならせる為に、外輪１３ｃ側の肉厚を、負荷側の玉列１９ａの外輪軌道１２ａ部分と反負荷側の玉列１９ｂの外輪軌道１２ｂ部分とで異ならせても良い。
In the case of this embodiment, since the varied each
上述の様に構成する本実施例の場合、前記所定方向のアキシアル荷重を支承する負荷側の玉列１９ａの各玉１０ａ、１０ａの直径Ｄa を大きくしている為、この負荷側の玉列１９ａの負荷容量を大きくできる。この為、この玉列１９ａの疲れ寿命の低下を防止できる。又、上記所定方向のアキシアル荷重を支承しない反負荷側の玉列１９ｂの各玉１０ｂ、１０ｂの直径Ｄb を小さくする事により、遠心力に基づく内部発生荷重を抑えて、アキシアル荷重による転がり疲れ寿命の低下を抑える事ができる。即ち、本実施例の場合、上記各玉１０ｂ、１０ｂを小さくしている為、運転時にこれら各玉１０ｂ、１０ｂに作用する遠心力を小さくできる。この為、この遠心力によるアキシアル方向の分力も小さくなる。この結果、上記複列玉軸受１７ｂに作用するアキシアル荷重の増大を抑えて、この複列玉軸受１７ｂを構成する上記各玉列１９ａ、１９ｂの疲れ寿命の低下を抑えられる。その他の構造及び作用は、前述の実施例１と同様である。
In this embodiment constructed as described above, each
図５は、やはり請求項２、３に対応する、本発明の実施例４を示している。本実施例の場合、外輪１３ｄが互いに別体に形成された外輪素子２１ａ、２１ｂを組み合わせて成り、内輪１５ｄが一体に形成されている。そして、各玉列１９ａ、１９ｂに互いに逆向きの接触角を付与して、正面組み合わせ型の複列玉軸受１７ｃを構成している。又、本実施例の場合も、この複列玉軸受１７ｃを、前述の図２に示した様なスクリューコンプレッサ１ａに組み込んで運転した場合に、雄ロータ５と雌ロータ６との噛み合いにより発生する所定方向のアキシアル荷重が、図２、５の左方向に作用する事を想定している。この為に、この所定方向のアキシアル荷重を支承する負荷側の玉列である、一方の（図５の左側の）玉列１９ａの各玉１０ａ、１０ａの直径Ｄa を大きくしている。又、この所定方向のアキシアル荷重を支承しない反負荷側の玉列である、他方の（図５の右側の）玉列１９ｂの各玉１０ｂ、１０ｂの直径Ｄb を小さくしている。その他の構造及び作用は、上述の実施例３と同様である。
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention, which also corresponds to claims 2 and 3. In the case of the present embodiment, the
次に、本発明の効果を確認する為に行なった計算結果に就いて説明する。この計算は、表１に示す３種類の軸受装置で行なった。
上記表１の３種類の軸受装置のうち、形式１は、前述の図７に示した様な、１対の単列アンギュラ型玉軸受を背面組み合わせ型としたものに就いて（比較例）、形式２、３は、前述の図１又は図４に示した様な、外輪一体型で、背面組み合わせ型の複列玉軸受に就いて（本発明の実施例）、それぞれ計算した結果を示している。これら各軸受の仕様は、内径が３０mm、外径が７２mm、形式１の各単列玉軸受の幅が１９mm、形式２、３の複列玉軸受の幅が３０．２mmとした。そして、これら各軸受に就いて、アキシアル荷重１９６０Ｎ（≒２００kgf ）を負荷した状態で、内輪を１００００min-1 で回転させた場合の、それぞれの転がり疲れ寿命及び損失を計算した。 Of the three types of bearing devices in Table 1 above, Type 1 is a combination of a pair of single-row angular ball bearings as shown in FIG. 7 described above (comparative example). Types 2 and 3 show the calculated results for the double-row ball bearing of the outer ring integrated type and the back combination type as shown in FIG. 1 or 4 described above (Example of the present invention). Yes. The specifications of these bearings were such that the inner diameter was 30 mm, the outer diameter was 72 mm, the width of each single row ball bearing of type 1 was 19 mm, and the width of double row ball bearings of types 2 and 3 was 30.2 mm. For each of these bearings, the rolling fatigue life and loss were calculated when the inner ring was rotated at 10,000 min −1 with an axial load of 1960 N (≈200 kgf).
尚、上記形式１の軸受装置に就いては、それぞれの単列玉軸受の接触角を共に４０゜とした。上記形式２の軸受装置に就いては、負荷側の玉列の接触角を４０゜、反負荷側の玉列の接触角を１５゜とした。これら形式１、２の軸受装置を構成する両玉列にそれぞれ組み込んだ各玉の直径は同じとした。一方、上記形式３の軸受装置に就いては、両玉列の接触角を共に４０゜とし、負荷側の玉列の各玉の直径を、反負荷側の玉列の各玉の直径よりも大きくした。 For the bearing device of type 1 above, the contact angle of each single row ball bearing was 40 °. For the bearing device of type 2 above, the contact angle of the load-side ball train was 40 °, and the contact angle of the anti-load-side ball train was 15 °. The diameters of the balls incorporated in the both ball rows constituting the bearing devices of types 1 and 2 are the same. On the other hand, for the bearing device of type 3 above, the contact angle of both ball rows is 40 °, and the diameter of each ball of the load side ball row is set larger than the diameter of each ball of the anti-load side ball row. Increased.
上述の計算結果を上記表１に示す。この表１では、それぞれの玉列の疲れ寿命及び損失、軸受装置全体（ＴＯＴＡＬ）としての疲れ寿命及び損失、形式１の軸受装置全体の疲れ寿命及び損失を１とした場合の、形式２、３の軸受装置全体の寿命比及び損失比をそれぞれ示している。上記表１から明らかな様に、両玉列の接触角及び各玉の直径が同じである形式１の軸受装置に対して、それぞれの玉列のうち、負荷側の玉列の接触角若しくは各玉の直径を大きく、反負荷側の玉列の接触角若しくは各玉の直径を小さくした形式２、３の軸受装置の方が、疲れ寿命が長く損失が小さい。 The above calculation results are shown in Table 1 above. In Table 1, the fatigue life and loss of each ball row, the fatigue life and loss of the entire bearing device (TOTAL), and the fatigue life and loss of the entire type 1 bearing device are assumed to be 1, 2, 3 The life ratio and loss ratio of the entire bearing device are shown. As is clear from Table 1 above, for the bearing device of type 1 in which the contact angle of both ball rows and the diameter of each ball are the same, the contact angle of the load side ball row or each The bearing devices of types 2 and 3 in which the diameter of the ball is increased and the contact angle of the ball array on the anti-load side or the diameter of each ball is decreased have a longer fatigue life and a smaller loss.
１、１ａ スクリューコンプレッサ
２ ハウジング
３ 第一の回転軸
４ 第二の回転軸
５ 雄ロータ
６ 雌ロータ
７ プーリ
８ａ、８ｂ 複列玉軸受
９ａ〜９ｄ 円筒ころ軸受
１０、１０ａ、１０ｂ 玉
１１ａ、１１ｂ 玉軸受
１２、１２ａ、１２ｂ 外輪軌道
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ 外輪
１４、１４ａ、１４ｂ 内輪軌道
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ 内輪
１６、１６ａ 保持器
１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 複列玉軸受
１８、１８ａ、１８ｂ 内輪素子
１９ａ、１９ｂ 玉列
２０ リム部
２１、２１ａ、２１ｂ 外輪素子
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005007025A JP2006194361A (en) | 2005-01-14 | 2005-01-14 | Screw compressor bearing device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2005007025A JP2006194361A (en) | 2005-01-14 | 2005-01-14 | Screw compressor bearing device |
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|---|---|
| JP2006194361A true JP2006194361A (en) | 2006-07-27 |
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ID=36800605
Family Applications (1)
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| JP2005007025A Pending JP2006194361A (en) | 2005-01-14 | 2005-01-14 | Screw compressor bearing device |
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| Country | Link |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011252521A (en) * | 2010-06-01 | 2011-12-15 | Nsk Ltd | Double row ball bearing unit |
| DE102013203981A1 (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-11 | Aktiebolaget Skf | Double row angular contact ball bearing |
| CN110397671A (en) * | 2018-04-25 | 2019-11-01 | 斯凯孚公司 | Two mixing ball bearings and compressor shaft bearing apparatus |
| CN110397619A (en) * | 2018-04-25 | 2019-11-01 | 斯凯孚公司 | Two mixing ball bearings and compressor shaft bearing apparatus |
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-
2005
- 2005-01-14 JP JP2005007025A patent/JP2006194361A/en active Pending
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