JPH081295Y2 - ガスタービンのころがり軸受の支持装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、ガスタービンのころがり軸受の支持装置の
改良に関する。

（従来の技術） ころがり軸受の支持装置としては、従来例えば第２図
に示すようなものがあった（「転がり軸受の選び方・使
い方」財団法人日本規格協会、1982年７月20日発行、第
143頁参照）。

これについて説明すると、ラジアルころがり軸受２は
その内輪３が回転軸１に嵌合するとともに、外輪４が軸
受ハウジング７に嵌挿される一方、軸受ハウジング７に
はリテーナ11がボルト12を介して締付け固定されること
により外輪４をスラスト方向に固定する。

ころがり軸受２はその外輪４が軸受ハウジング７にシ
マリバメで嵌合することによりラジアル方向に圧縮さ
れ、外輪４および内輪３の各転動面と玉（転動体）10の
間の隙間、すなわち見かけ上のラジアル隙間が決まるよ
うになっている。

上記ラジアル隙間や玉10の数は、ころがり軸受２に受
ける荷重に応じて適正に設定され、良好な作動性が得ら
れるようになっている。

（考案が解決しようとする課題） ところで、ガスタービンエンジンにあっては、エンジ
ン負荷変動に伴い出力軸からころがり軸受に作用する荷
重が大きく変化するため、ころがり軸受のラジアル隙間
は最大出力時に十分な耐久性を発揮するように設定され
る。

しかしながら、アイドルなどの低負荷運転時は出力軸
からころがり軸受が受けるラジアル荷重が極度に低下す
るため、相対的に見かけ上のラジアル隙間が過大とな
り、転動体と転動面の間に滑り（スキッディング）を生
じるという問題点があった。

本考案はこうした問題点を解消することを目的として
いる。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本考案では、軸受ハウジン
グにころがり軸受を装着したガスタービンの軸受支持装
置において、前記ころがり軸受の外輪に所定のシマリバ
メで嵌合するスリーブを、外輪より熱膨張率の大きい材
質により形成し、このスリーブの内周面に前記外輪の端
面を抑えるフランジ部を形成し、このスリーブをボルト
を介して軸受ハウジングに締付け固定するとともに、冷
間時の前記締付け固定状態でスリーブ外周面とハウジン
グ円筒部内周壁部との間、およびスリーブ先端面とハウ
ジング円筒部端面との間にそれぞれ隙間を形成した。

（作用） スリーブとこれを挿入するハウジング円筒部の内周壁
部および端面との間に形成した隙間により、スリーブの
径方向および軸方向の熱膨張が束縛されることがないの
で、スリーブの熱膨張に伴う温度条件に応じての見かけ
上のラジアル隙間を適切に変化させることができる。こ
れにより、例えばタービンエンジン等のガスタービン機
器において、低負荷運転時はラジアル隙間を小さくして
スキッディングを防止するとともに、高負荷運転時に温
度上昇に伴いラジアル隙間を大きくして円滑な作動性を
確保できる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図において、ガスタービンエンジンの出力軸１
は、ころがり軸受２を介して回転自在に支持され、図示
しないピニオン減速歯車を介してタービン出力を伝達す
るようになっている。

ラジアルころがり軸受２は内輪３と外輪４の間に複数
の円筒ころ（転動体）８を備え、内輪２は出力軸１に嵌
合し、外輪４はスリーブ５を介して軸受ハウジング７に
連結される。

軸受ハウジング７にはスリーブ５を嵌挿させる内周壁
部7Aが形成され、スリーブ５にはこの内周壁部7Aよりも
外側に突出する端部外周部分に取付けフランジ部5Cが形
成され、このフランジ部5Cは軸受ハウジング７に螺合す
る複数のボルト６を介して締付固定される。また、スリ
ーブ５の内周面5Bには、このようにして軸受ハウジング
７に締付け固定された状態で軸受外輪４の端面を抑える
フランジ部5Dが形成されている。

スリーブ５はその熱膨張率が外輪４に対して所定の比率
で高い材質とするとともに、スリーブ５の内周面5Bは外
輪４の外周面4Aに対して所定のシマリバメで嵌合するよ
うに形成する。

スリーブ５の外周面5Aと軸受ハウジング７の内周壁部
7Aとの間には冷間時にスリーブ５をハウジング７に締め
付けた状態で所定の隙間δが生じるように、かつこのと
き同時にスリーブ５の先端面とこれに対向するハウジン
グ端面との間にも図示したように若干の隙間が生じるよ
うに図る。前記の各隙間により、高温となるガスタービ
ン運転中にスリーブ５の径方向および軸方向の熱膨張に
よる変形を拘束しないように図るのである。

上記構成に基づき、タービンからの伝熱量が小さい低
負荷運転時には、スリーブ５の熱膨張率が比較的小さい
ため、スリーブ５は外輪４をラジアル方向に強く予圧し
て、ころがり軸受２のラジアル隙間を小さな値にする。
このように見かけ上のラジアル隙間を小さくすることに
より、出力軸１に付与されるラジアル荷重が小さい低負
荷運転時にも、円筒ころ８が外輪４および内輪３の転動
面に対して滑りを生じて偏摩耗の原因となるスキッディ
ング現象を防止できる。

タービンからの伝熱量が増す高負荷運転条件では、タ
ービンから出力軸１を経てころがり軸受２へ伝えられる
熱量も増して外輪４およびスリーブ５の温度が上昇する
が、スリーブ５の外周面と先端面には軸受ハウジング７
との間に所定の隙間を確保してあるのでスリーブ５はそ
の径方向および軸方向の熱膨張を束縛されることがな
い。なお、スリーブ５が軸方向に膨張してその先端面が
ハウジング７に押し付けられるようなことがあると、外
輪４の固定状態が変動するのみならず前記径方向へのス
リーブ５の変形が阻害されてしまうおそれがあるが、前
述したようにスリーブ５先端面の部分にも軸方向の膨張
を許容する隙間が設けてあるのでこのような不具合を回
避することができる。

このようなスリーブ５の温度上昇に伴う熱膨張により
外輪４に対する予圧を弱めることから、外輪４の転動面
4Bは拡径して見かけ上のラジアル隙間を増すことにな
る。このようにしてラジアル荷重が大きい高負荷運転時
に、ころがり軸受２に十分なラジアル隙間を確保して、
円滑な作動性を維持できるのである。

（考案の効果） 以上の通り本考案によれば、外輪にシマリバメで嵌合
し、外輪より熱膨張率の大きい材質からなるスリーブを
ボルトを介して軸受ハウジングに締付け固定し、スリー
ブの外周面および先端面と軸受ハウジングとの間に隙間
を形成するものとしたので、スリーブが外輪に付与する
予圧により見かけ上のラジアル隙間を熱条件に応じて変
化させられ、その結果、例えばガスタービンエンジン等
のガスタービン機器に適用されるころがり軸受の作動性
を、幅広い運転条件にわたって良好に維持できるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２図は従来
例を示す断面図である。 １…出力軸、２…ころがり軸受、３…内輪、４…外輪、
５…スリーブ、5B…スリーブ内周面、5D…フランジ部、
６…ボルト、７…軸受ハウジング、８…円筒ころ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】軸受ハウジングにころがり軸受を装着した
   ガスタービンの軸受支持装置において、前記ころがり軸
   受の外輪に所定のシマリバメで嵌合するスリーブを、外
   輪より熱膨張率の大きい材質により形成し、このスリー
   ブの内周面に前記外輪の端面を抑えるフランジ部を形成
   し、このスリーブをボルトを介して軸受ハウジングに締
   付け固定するとともに、冷間時の前記締付け固定状態で
   スリーブ外周面とハウジング円筒部内周壁部との間、お
   よびスリーブ先端面とハウジング円筒部端面との間にそ
   れぞれ隙間を形成するようにしたことを特徴とするガス
   タービンのころがり軸受の支持装置。