JPS6251763A - 立軸水力機械の案内軸受装置 - Google Patents

立軸水力機械の案内軸受装置

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JPS6251763A
JPS6251763A JP60190366A JP19036685A JPS6251763A JP S6251763 A JPS6251763 A JP S6251763A JP 60190366 A JP60190366 A JP 60190366A JP 19036685 A JP19036685 A JP 19036685A JP S6251763 A JPS6251763 A JP S6251763A
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JP
Japan
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bearing
main shaft
metals
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Pending
Application number
JP60190366A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Arai
武 新井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS6251763A publication Critical patent/JPS6251763A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、立軸水力機械の主軸を支承する案内軸受装置
に係り、特に例えば室軸ペルトン水車の1ジ工ツト運転
時のように一方向ラシアル荷重を 、連続的に受ける立
軸水力機械の案内軸受装置に関する。
〔発明の技術的背景と問題点〕
立軸水力機械には主軸の軸振れや振れまわり等を抑える
ために案内軸受装置が設けられている。
この案内軸受装置は主軸を取囲む円筒状軸受を潤滑油槽
に浸漬し主軸と軸受との間に油膜を生成して主軸を支承
するものである。主軸の回転に伴い案内軸受部にはラジ
アル荷重荷重が作用し油膜を破断するが、通常このラジ
アル荷重は瞬時に方向を変えるため油膜も瞬時に回復し
軸受焼損に至ることはない。
ところが、例えば室軸ペルトン水車の1ジ工ツト運転時
や上下の案内軸受の軸心がずれた時などでは、案内軸受
部に連続的な強い一方向ラジアル荷重が作用するため軸
受負荷春用が不足し主軸と案内軸貴店動面とが継続的に
金属接触を引き起こし軸受焼損に至ることがあった。
第9図と第10図は従来の室軸ペルトン水車の案内軸受
装置を示したもので、ペルトン水車主軸1を支承する案
内軸受2は円筒形状であり主軸1を微小な軸受間隙をも
って取囲んでいる。この案内軸受2は油槽3内の潤滑油
中に浸漬され、この潤滑油は潤滑油冷却装置4によって
冷却される。
ノズル5からのジェット水がランナ6に衝突し主軸1を
回転させると、主軸1と案内軸受2との間に油膜が生成
されこの油膜の発生する圧力によって主軸が支承される
このような案内軸受には、通常は主軸1の小さな振れま
わり荷重が不定方向に作用するのみであるため、案内軸
受2と主軸1との間の油膜は破断しても瞬時に回復し軸
受焼損に至ることはない。
ところが、上下の案内軸受の軸心がずれた場合や1ジエ
ツト運転の場合には、第10図に示されたように連続的
に一方向ラシアル荷重Fが作用し、これにより主軸1が
偏心するとともに主軸1が第11図に示されたように傾
斜する。このため油膜は局所的に極めて薄くなり案内軸
受の負荷容量が不足し、同一位置において連続的に金属
接触が生じ軸受焼損が発生することがあった。
〔発明の目的〕
そこで、本発明の目的は一方向うシアル荷重が連続的に
作用しても軸受焼損を防止できる立軸水力機械の案内軸
受装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
この目的を達成するために、本発明は潤滑油に浸漬され
主軸を所定間隔で取り囲んで支承する複数個の軸受滑り
金と、球面状先端を有しこの先端を上記軸受滑り金の背
面に当接してこの軸受滑り金を上下左右に傾斜可能に支
持するピボットとを具備し、上記ピボットが上記軸受滑
り金を支持する支持位置は、軸受滑り金の摺動方向長さ
をBとしたとき上記軸受滑り金の潤滑油流入側端から0
.5B〜0.7Bの範囲内にあり、上記軸受滑り金は、
その滑り面の径をD、上記主軸の軸受部外径をd、上記
軸受滑り金と上記主軸との直径間隙をCとしたとき、 を充足することを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下に本発明による室軸水力橢械の案内軸受装置の一実
施例を第9図と第10図と同部分に同一符号を付して示
した第1図乃至第8図を参照して説明する。
第1図と第2図は室軸ペルトン水車の案内軸受装置を示
したもので、主軸1を回転可能に支承する複数個の軸受
滑り金7a、7b、7c、7d。
7e、7f、7g、7hは主軸1の外周に沿ってほぼ等
角度間隔で配置されている。各軸受滑り金7a〜7hは
、主軸1の軸方向すなわち上下方向に細長い矩形板であ
り、少なくとも主軸1に対向する滑り面8が主@1の外
周面に沿った曲面に形成されている。各軸受滑り金7a
〜7hの背面9にはピボット10a〜10hの先端が当
接し、軸受滑り金7a〜7hを上下左右方向に傾斜可能
に支持している。このピボット10a〜10hの先端は
球面形状に構成され、ピボットの末端は支持台11に固
定されている。この支持台11はケーシング12に取付
けられている。また支持台11の下端には支持板13が
取付けられてJ3す、この支持板13は軸受滑り金7a
〜7hの下端まで延びており軸受滑り金を載置している
。これらの軸受滑り金7a〜7hや支持台11や支持板
13などは油槽3内の潤滑油中に浸漬されてJ3す、こ
の油槽3には潤滑油を冷rJIする冷却装置4が配置さ
れている。
また主軸1の下端にはランナ6が固着されこのランナ6
にはノズル5からのジェット水が衝突し主軸1を矢印A
1の方向に回転させる。
なお、ピボット10a〜10hが軸受滑り金7a〜7h
を支承する周方向のピボッ]へ支持位置すなわちピボッ
トが軸受滑り金に当接する周方向位置は、第2図に示さ
れるように軸受滑り金7a〜7hの滑り面8の主軸回転
方向長さをBとしだとき、軸受滑り金のffa滑油滑油
側入側り面端から0.5B〜0.7Bの範囲内となるよ
うに選定されている。また主軸1の軸受部外径をd、軸
受滑り金7a〜7hの滑り面内径をD、主軸1と軸受滑
り金との直径間隙をCとしたとき、軸受滑り金を充足す
るように選定されている。
次に上述した本発明による装置の作用を説明する。
ペルトン水車が1ジエツト運転されて第2図に示された
ように一木のノズル5のみが開放されると、主軸1は強
い一方向ラシアル荷重Fを連続的に受は同方向に偏心す
るとともにたわんで軸受部では第3図に示されたように
傾斜する。これによりラジアル荷ff1Fの作用方向の
軸受滑り金70と主@1との間隙が狭くなると共にこの
間隙は軸方向の下部が上部に比べて小さくなり、主軸1
が軸受滑り金70の下端部と接触しそうになる。しかし
軸受滑り金7eの下部における油膜圧力が上部の油膜圧
力より大きくなるため、滑り金7eはピボット10eを
中心に矢印A2の方向に回動して主軸1にほぼ平行とな
るように上下方向に傾斜する。これにより軸受滑り金7
eと主軸1との間隙は上下方向にほぼ一様となり両者の
接触は防止される。
一方、荷重Fの作用方向と反対方向の軸受滑り金7aに
ついては、上述と全く逆の作用によって傾斜して主軸1
との間隙は上下方向にほぼ一様に保たれる。
このように一方向ラシアル荷重が連続的に作用した場合
、滑り金7は主軸1の傾斜に追従して上下方向に傾斜し
て主軸との間隙を上下方向に一様に保つので、油膜は常
に軸受滑り面全域に生成され負荷容量を従来に比べて大
幅に増大させることができる。
この負荷容量の増大は、ピボット10a〜10hの支持
位置および軸受滑り金7a〜7hの内径りを上)ホのよ
うにそれぞれ0.5B〜0.7Bの範囲、1.0003
 (d+c)<D<1.005(d+c)の範囲に選定
した場合に特に効果的である。以下にこの点を詳細に説
明する。
第4図は、  D 、  <以下これを軸受比と称d+
c する)が1.001のときにおけるピボット支持位置と
負荷容量との関係を実験により求めたグラフである。こ
のグラフから明らかなように負荷容量はピボット位置が
0.5B〜0.7Bの範囲内では充分大ぎいが、この範
囲を外れると急激に低下する。このような原因を以下に
考察する。ピボット支持位置が0.5Bより小さくなる
と、第5図(a)に示されたように軸受滑り金7の傾斜
が不安定となってしまい、負荷容量が低下する。
ピボット位置が0.7より大きくなるど、第5図(b)
に示されたように軸受滑り金7の傾斜が゛極端に大きく
なり油流出側の軸受滑り金7と主軸1との間隙が極めて
小さくなり負荷容量の低下を招く。
第6図はピボット支持位置を0.6Bとしだときの軸受
比□と軸受負荷容量との関係をd+c 示したもので、軸受比が1.0003〜1.005の範
囲内であれば負荷容量が大きいが、この範囲から外れる
とかなり低下することが分る。
これは以下の原因によるものと思われる。軸受比” <
 1 、 OOOOにすると、第7図(a)d+c に示されたように軸受滑り金7の滑り面8が主軸1に対
して凹形状となるために軸受滑り金7は矢印A3に対す
るように不安定になり負荷容量が激減する。したがって
軸受比を1.0000以上に定めれば凹形状にならず負
荷容量が上昇するはずである。しかし実際には主軸1と
軸受滑り金7との摺動による温度上界によって主軸1が
熱膨張し大径化づるために、この熱膨張分を補正する必
要がある。立軸水力機械は通常軸受部の摺動部分温度が
50″〜60℃になり常温に比べて約30℃も高くなる
。この時、主軸1は炭素鋼であると径dがO,0O03
d程度増大する。したがって軸り 量比を□≧1.0003とすることによd十c り軸受滑り金7は熱膨張した主軸に対しても凹形状とな
らず負荷容量が−に昇する。
えると、強い偏荷重が継続的に作用したとぎ軸受滑り金
7と主軸1との間隙は小さくなり第7図(b)に示され
たように軸受滑り金7の中間位置において間隙が最小と
なる。この最小間隙位置から油流出端までの間隙形状は
末広ノズルと同様になり油膜圧力が零になっCしまう。
このため荷重を受は持つ領域が狭くなり負荷容量が低下
づる。
この事態を避けるには、最小間隙位置が少なくとも油流
出端に一致するように定めればよい。第7図(C)は軸
受比と軸受領き(@受滑り金の流入端側の間隙と流出端
側の間隙との比)との関係を表づ実験結果を示したしの
で、軸受領きは曲線Aのように軸受比の増加に伴い徐々
に減少する。他方、流出端側が最小間隙位置になるのに
必要な最増加に伴い増大し、結局両曲線Aと8は軸受比
が1.005を越えると負荷容量が大幅に低下してしま
う。
第8図(a)は一方向荷重が案内軸受に作用したときの
油膜厚さの変化を実験により求めたグラフであり、曲線
Aは軸受比が1.001、曲線B。
C,Dはそれぞれ軸受比が1.01. 1.0001.0.9998の場合である。曲線1.0
003ではラジアル荷重が小さいときにも油膜厚さは大
きく減少し比較的低荷重領域で油膜>1.005では低
荷重領域に油圧は厚いけれど高荷重領域になると急激に
薄くなってしまう。これらに対して曲線Aのように は高荷重領域にJ3いても油膜厚さが充分である。
第8図(b)は軸受滑り而の油膜圧力分布を示したもの
で、曲線△、B、Cはそれぞれ軸受比1.0002の場
合を示している。□≦d+c 1.0002では曲線Cのように全領域において油膜圧
力が発生しているものの全体的に低レベル1.005で
は曲11Bのようにピボット支持位置の極く近傍では油
膜圧力が非常に大きいが、軸受滑り面の両側端ではほど
んど圧力が発生しない。
は曲線Aのように軸受滑り面全域に高い圧力が分布する
第8図(C)は一方向ラジアル荷重が作用した時に案内
軸受全体のうち最も荷重を受ける軸受滑り金の作用荷重
WmaXと案内軸受全体に作用する荷重W8との比Wl
、18x/W8の変化を示したちのである。比W  /
WBが小さいことは各軸受滑ma× り金に作用する荷重が均一化し、案内軸受全体とし−C
負萄容量が大きくなることを意味している。
曲線A、B、Cはそれぞれ軸受比が1.001.1.0
1.1.0001の場合を示しており、こ゛れから軸受
比が1.0003〜1.005の範囲において案内軸受
全体の負荷容量が増大することが分る。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば一方向
ラシアル荷重が連続的に作用して主軸が傾斜しても軸受
滑り金がこの傾斜に応じて傾斜するため、主軸と軸受滑
り金との間に必ず充分な油膜が生成され軸受負荷容量が
充分となり軸受焼損を防止できる。
また、実施例のようにピボット支持位置を0.5B−0
,7Bに選定し、軸受比を1.0003〜1.005の
範囲内に選定することにより負荷容量を一層増大するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図はそれぞれ本発明による室軸ペルl−ン
水車案内軸受装置の一実施例を示した縦断面図と横断面
図、第3図は一方向ラシアル荷重を受けたときの主軸と
軸受滑り金との関係を示した概略図、第4図はピボット
支持位置と負荷容量との関係を示したグラフ図、第5図
(a>と(b)はそれぞれピボット支持位置を変えたと
きの主軸と軸受滑り金との相対的位置関係を概略的に示
した横断面図、第6図は軸受比と負荷容量との関係を示
したグラフ図、第7図(a)、(b)はそれぞれ軸受比
を変えたときの主軸と軸受滑り金との関係を概略的に示
した横断面図、第7図(C)は軸受比と軸受領きとの関
係を示したグラフ図、第8図(a)、(b)、(C)は
それぞれラジアル荷重と油膜厚さの関係、滑り面上の油
膜圧ツノ分布、ラジアル荷重と何重比との関係を示した
グラフ図、第9図と第10図はそれぞれ従来の室軸ペル
トン水車の案内軸受装置を示した縦断面歯と横断面図、
第11図は一方向ラシアル荷重を受けたときの第9図の
主軸と案内軸受との位置関係を示した概略図である。 1・・・主軸、78〜7h・・・軸受滑り金、8・・・
軸受滑り金の滑り面、9・・・軸受滑り金の背面、10
a〜10h・・・ピボット。 出願人代理人  佐  藤  −雄 第1 図 第2図 第3図 第6図 第7図(c) ラジアル荷重−大 第8図(0) 第8図(b) 第8図(c) 第9図 第10図 F 第1I図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、潤滑油に浸漬され主軸を所定間隔で取り囲んで支承
    する複数個の軸受滑り金と、球面状先端を有しこの先端
    を上記軸受滑り金の背面に当接してこの軸受滑り金を上
    下左右に傾斜可能に支持するピボットとを具備し、上記
    ピボットが上記軸受滑り金を支持する支持位置は、軸受
    滑り金の摺動方向長さをBとしたとき上記軸受滑り金の
    潤滑油流入側端から0.5B〜0.7Bの範囲内にあり
    、上記軸受滑り金は、その滑り面の径をD、上記主軸の
    軸受部外径をd、上記軸受滑り金と上記主軸との直径間
    隙をCとしたとき、 1.0003≦D/(d+c)≦1.005を充足する
    ことを特徴とする立軸水力機械の案内軸受装置。
JP60190366A 1985-08-29 1985-08-29 立軸水力機械の案内軸受装置 Pending JPS6251763A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5874995A (ja) * 1981-10-29 1983-05-06 Fuji Electric Co Ltd 立軸回転機の軸受給油装置
JPS5822062B2 (ja) * 1980-05-16 1983-05-06 日東電工株式会社 剥離性処理剤

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5822062B2 (ja) * 1980-05-16 1983-05-06 日東電工株式会社 剥離性処理剤
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