JP5370215B2 - ティルティングパッドジャーナル軸受 - Google Patents
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Description
複数のティルティングパッドの上記延在方向での両側には、一対のプレートがそれぞれ設けられている。このプレートは、ティルティングパッドがジャーナル軸受から抜け落ちることを防ぐための部材であり、通常はプレートとティルティングパッドとの間に所定の隙間が形成されている。しかし、振動等によりティルティングパッドが移動してプレートに当接するとティルティングパッドの自由な揺動が妨げられ、自励振動が生じたり、ティルティングパッドと回転軸との間で発熱や焼き付き等の不具合が発生したりする虞があった。
本発明は、回転軸の外周面の周方向に複数設けられ且つ回転軸を回転自在に支持するティルティングパッドと、該複数のティルティングパッドに対し回転軸の軸方向の両側に隙間をあけてそれぞれ配置される一対のプレートと、を備えるティルティングパッドジャーナル軸受において、上記隙間は回転軸の回転方向における上流側よりも下流側が狭く設定されている、という構成を採用する。
ティルティングパッドを有するジャーナル軸受では、回転軸の周囲や一対のプレートの間に潤滑油が充填されており、上記隙間内にも潤滑油が充填されている。本発明では、上記隙間内の潤滑油が回転軸の回転によって付勢され、回転軸の回転方向に向かって流動する。また、上記隙間の、回転軸の回転方向における上流側での幅が、回転方向における下流側での幅よりも広いことから、隙間内を流動する潤滑油は次第に流れにくくなる。そのため、隙間内の潤滑油の圧力は高くなり、ティルティングパッドにおける一対のプレートに対向するそれぞれの面には、ティルティングパッドの中央に向かう付勢力が生じる。
本発明によれば、ティルティングパッドにおける一対のプレートに対向するそれぞれの面に、ティルティングパッドの中央に向かう付勢力が生じる。この付勢力が生じることで、ティルティングパッドは一対のプレートの略中間の位置に保持される。よって、ティルティングパッドがプレートに当接することを防止できるという効果がある。また、ティルティングパッドのプレートへの当接を防止することでティルティングパッドの自由な揺動が規制されない。そのため、自励振動の発生や、ティルティングパッドと回転軸との間における発熱や焼き付き等の不具合の発生を防止できるという効果がある。
図1に示すように、ジャーナル軸受1は、回転軸2をその外周面側から回転自在に支持する軸受である。ジャーナル軸受1は、例えば不図示の遠心圧縮機等の回転構造を有する装置で用いられる。ジャーナル軸受1は、ハウジング10と、複数のティルティングパッド20と、一対のサイドプレート(プレート)30,40とを有している。
一対のプレート30,40の間、及び回転軸2の周囲には所定の潤滑油(図示せず)が充填されている。この潤滑油は、軸外周面2aとパッド内側面20aとの間を潤滑し、円滑な回転軸2の回転動作を維持するためのものである。
図2に示すように、パッド20は、矢印K方向に延びる所定の軸周りに湾曲している。パッド20の矢印K方向での幅は、回転軸2(図2では図示せず)の回転方向である矢印R方向における上流側R1での幅L1よりも、下流側R2での幅L2が広く設定されている。ここで、上流側R1とは、パッド20において、矢印R方向に向けて回転する回転軸2の軸外周面2aにおける所定の箇所が先に到達する側を示し、下流側R2とは、上記所定の箇所が後に到達する側を示すものとする。また、パッド20の矢印K方向での幅は、上流側R1から下流側R2に向かうに従い漸次広くなっている。パッド20の両端面20c,20dは、いずれも平面状に形成されている。
上述したように、一対のプレート30,40と、パッド20の両端面20c,20dとの間には、隙間S1,S2がそれぞれ形成されている。一対のプレート30,40の間の間隔L0(プレート30,40の内のり寸法)は、パッド20の下流側R2での幅L2よりも広く設定され、矢印R方向に関して一定の間隔となっている。加えて、パッド20の矢印K方向での幅は、上流側R1から下流側R2に向かうに従い漸次広くなっていることから、隙間S1,S2の上流側R1での幅H1よりも、下流側R2での幅H2が狭く設定されている。さらに、隙間S1,S2は、上流側R1から下流側R2に向かうに従い漸次狭くなっている。なお、隙間S1,S2は互いに対照的な形状となっている。
まず、ジャーナル軸受1が回転軸2を支持する動作を、図1を参照して説明する。
上述したように、回転軸2には不図示の駆動装置等が連結されており、該駆動装置の作動によって回転軸2はその中心軸C周りに回転する。回転軸2の周囲には潤滑油が充填されているため、軸外周面2aとパッド内側面20aとの間には潤滑油の油膜が形成される。油膜が形成されることで、複数のパッド20は回転軸2が円滑な回転を継続できるように支持することができる。
回転軸2(図3では図示せず)が矢印Rの方向で回転することで、回転軸2の周囲や一対のプレート30,40の間に充填されている潤滑油は、矢印Rの方向に付勢されて流動する。また、隙間S1,S2内にも潤滑油が充填されており、隙間S1,S2は回転軸2の設置領域と連通しているため、回転軸2の回転によって隙間S1,S2内の潤滑油も付勢され、矢印Rと略平行する矢印Fの方向で流動する。ここで、隙間S1,S2の上流側R1での幅H1よりも、下流側R2での幅H2が狭く設定されているため、潤滑油が隙間S1,S2内を矢印Fの方向に流動するに従い潤滑油は流れにくくなり、その圧力は上昇する。そして、パッド20の両端面20c,20dは潤滑油の圧力を受け、その圧力により両端面20c,20dには付勢力Pがそれぞれ生じる。また、隙間S1,S2が、上流側R1から下流側R2に向かうに従い漸次狭くなっているため、効率よく付勢力Pを発生させることができる。
まず、隙間比率Mを、下記式(1)によって規定する。
M=H1/H2 ・・・ (1)
次に、隙間比率Mと付勢力Pとの間の関係を図4に示す。図4は、隙間比率Mと付勢力Pとの間の関係を示す概略図である。図4に示すように、隙間比率Mが凡そ2.2であるときに、付勢力Pが最大となっている。
本実施形態によれば、パッド20が一対のプレート30,40に当接することを防止できるという効果がある。さらに、パッド20の一対のプレート30,40への当接を防止することで、パッド20の自由な揺動が確保でき、結果としてジャーナル軸受1における自励振動、及び軸外周面2aとパッド内側面20aとの間の発熱や焼き付き等を防止できるという効果がある。
Claims (3)
- 回転軸の外周面の周方向に複数設けられ且つ前記回転軸を回転自在に支持するティルティングパッドと、該複数のティルティングパッドに対し前記回転軸の軸方向の両側に隙間をあけてそれぞれ配置される一対のプレートと、を備えるティルティングパッドジャーナル軸受において、
前記隙間は、前記回転軸の回転方向における上流側よりも下流側が狭く設定されていることを特徴とするティルティングパッドジャーナル軸受。 - 請求項1に記載のティルティングパッドジャーナル軸受において、
前記ティルティングパッドの前記軸方向での幅は、前記上流側よりも前記下流側が広く設定されていることを特徴とするティルティングパッドジャーナル軸受。 - 請求項1又は2に記載のティルティングパッドジャーナル軸受において、
前記隙間は、前記上流側から前記下流側に向かうに従い漸次狭くなることを特徴とするティルティングパッドジャーナル軸受。
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