JPH06129432A - 油潤滑ラジアル軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、回転機械の回転軸が停止状態から高
速回転の広範囲の領域においても、回転軸と軸受の接触
による軸受の焼き付け焼損を防止し、軸受特性の向上、
長期信頼性ならびに安全性の向上を図れることを最も主
要な目的としている。 【構成】本発明は、回転機械の回転軸を支承する軸受の
内周面に円筒のフッ素樹脂材を設け、また円筒のフッ素
樹脂材の外周および内周に、軸受摺動面および回転軸摺
動面に潤滑油を供給する円周溝を施すと共に、当該円周
溝の軸方向に複数箇所の貫通穴を設け、さらに軸受の端
部に、円筒のフッ素樹脂材が軸方向へ移動しないように
止めリングを設けて成ることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転機械の回転軸を支
承する軸受装置に係り、特に回転機械の回転軸が停止状
態から高速回転の広範囲の領域においても、回転軸と軸
受の接触による軸受の焼き付け焼損を防止し、軸受特性
の向上、長期信頼性ならびに安全性の向上を図れるよう
にした油潤滑ラジアル軸受装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、各技術分野における各種回転機械
の性能が高まる中で、軸受もまた重要視されている。特
に、発電所の回転機械においては、長期信頼性ならびに
安全性、さらにメンテナンスフリーの要求も強まってき
ている。

【０００３】ところで、横軸の大型回転機械に用いられ
る軸受は、負荷容量（軸受において潤滑剤の圧力によっ
て支持できる回転軸の重量）が大きいため、回転軸の起
動または停止時や、回転軸に外力が加わった時のいわゆ
る過渡時には、回転軸と軸受部材とが接触し易く、軸受
における潤滑膜が破損し易いという問題がある。このた
め、軸受に焼き付け焼損が生じて、事故が発生する恐れ
がある。以下に、従来の代表例を参照しながら、従来の
軸受装置の問題点について説明する。図５は、従来の軸
受装置の構成例を示す断面図である。なお、図５は大型
の回転機械に用いられる軸受装置の例を示すものであ
る。

【０００４】図５において、回転軸１は軸受２によって
支承され、軸受２は軸受ブラケット３内に収納されてい
る。軸受ブラケット３内の潤滑剤４は、外部に設置され
たポンプ５によって摺動面（軸受隙間）に供給され、ま
た必要に応じてクーラー６で冷却する。

【０００５】また、軸受隙間７には、回転軸１が高速回
転すると、動的作用によって潤滑膜が形成され、図６に
示すような膜圧力８が発生するので、回転軸１と軸受２
は直接的には接触しなくなる。しかし、回転軸１の起動
または停止時には、回転軸１が低速回転となるため膜圧
力８は期待できず、回転軸１と軸受２は接触する。この
ため、軸受部材には、回転軸１との接触に耐えられる材
料が用いられている。すなわち、例えばホワイトメタル
１２等の金属材料が用いられる。

【０００６】回転軸１と軸受２の摺動面は、境界潤滑領
域（流体潤滑と固体潤滑の中間）であるので、ホワイト
メタル１２等の金属材料の場合、軸受２が焼き付くかど
うかは潤滑剤４の影響もかなり支配的である。また、接
触しているため、軸受２の摩耗は避けることができない
し、金属材料であるため摩擦係数は大きい。従って、回
転軸１の起動または停止時の回転トルクが大きくなる問
題がある。また、ホワイトメタル１２等の金属材料の摩
耗が進んで行くと、軸受基材そのものと回転軸１とが接
触することになり、軸受２の焼き付け焼損による事故の
危険性が多分にある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
軸受装置においては、回転機械の回転軸の起動または停
止時の低速回転領域で、回転軸と軸受の接触による焼き
付け焼損が発生し、軸受特性、信頼性および安全性の点
で問題があった。

【０００８】本発明の目的は、回転機械の回転軸が停止
状態から高速回転の広範囲の領域においても、回転軸と
軸受の接触による軸受の焼き付け焼損を防止し、軸受特
性の向上、長期信頼性ならびに安全性の向上を図ること
が可能な油潤滑ラジアル軸受装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の油潤滑ラジアル軸受装置は、回転機械の
回転軸を支承する軸受の内周面に円筒のフッ素樹脂材を
設け、また円筒のフッ素樹脂材の外周および内周に、軸
受摺動面および回転軸摺動面に潤滑油を供給する円周溝
を施すと共に、当該円周溝の軸方向に複数箇所の貫通穴
を設け、さらに軸受の端部に、円筒のフッ素樹脂材が軸
方向へ移動しないように止めリングを設けて成る。ここ
で、特に上記円筒のフッ素樹脂材は、常温で回転軸側の
隙間と軸受側の隙間がほぼ同じになるように、その内周
面および外周面を加工している。

【００１０】

【作用】従って、本発明の油潤滑ラジアル軸受装置にお
いては、外周および内周に軸受摺動面および回転軸摺動
面への潤滑油供給用円周溝が施されかつその円周溝の軸
方向に複数箇所の貫通穴が設けられた円筒のフッ素樹脂
材を、回転軸を支承する軸受の内周面に設け、さらに円
筒のフッ素樹脂材が軸方向へ移動しないように、軸受の
端部に止めリングを設けることにより、フッ素樹脂材の
持つ弾性変形、潤滑油中における摩擦係数の低減、また
回転軸との線膨脹係数の違いにより、回転軸の起動また
は停止時の低速回転から定格の高速回転において軸受潤
滑特性がよくなり、また耐摩耗性を有効に発揮させるこ
とができ、軸受装置の長期信頼性ならびに安全性を大幅
に向上させることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明による油潤滑ラジアル軸受
装置の構成例を示す断面図であり、図５と同一要素には
同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部
分についてのみ述べる。

【００１３】すなわち、本実施例の油潤滑ラジアル軸受
装置は、図１に示すように、軸受２の内周面に円筒のフ
ッ素樹脂材９を設け、回転軸１を支承している。また、
回転側軸受隙間７ａと軸受側軸受隙間７ｂの摺動面に潤
滑剤４を供給するために、フッ素樹脂材９の中央部分に
内周溝１０ａと外周溝１０ｂを施し、かつこの内周溝１
０ａおよび外周溝１０ｂの軸方向に、数箇所の貫通穴１
３を設けている。さらに、円筒のフッ素樹脂材９が軸方
向に極端に移動しないように、軸受２の端部には止めリ
ング１１を設けている。さらにまた、フッ素樹脂材９
は、常温で回転側軸受隙間７ａと軸受側軸受隙間７ｂの
隙間がほぼ同じになるように、その内周面および外周面
を加工している。ここで、フッ素樹脂材９としては、例
えばテフロン（デュポン社の商品名）材を用いることが
できる。次に、以上のように構成した本実施例の油潤滑
ラジアル軸受装置の作用について、図２ないし図４を用
いて説明する。

【００１４】図１において、回転軸１が停止状態の時、
潤滑剤４を供給すると外周溝１０ｂを流れ、図２に示す
ように、貫通穴１３により内周溝１０ａへと案内され
る、このようにして、回転側軸受隙間７ａと軸受側軸受
隙間７ｂの摺動面に潤滑剤４が供給される。

【００１５】一方、回転軸１が回転し始めると、潤滑剤
４によって回転側軸受隙間７ａと軸受側軸受隙間７ｂの
摺動面が、境界潤滑（流体潤滑と固体潤滑の中間）状態
になる。この時、フッ素樹脂材９の弾性変形によって、
回転側軸受隙間７ａと軸受側軸受隙間７ｂの摺動面は、
上記境界潤滑の中でもどちらかというと流体潤滑に近い
状態になる。すなわち、弾性流体潤滑の状態になる。図
３は、回転側軸受隙間７ａと軸受側軸受隙間７ｂに、潤
滑膜が発生した時の膜圧力８の分布を示す概要図であ
る。

【００１６】また、図４は、回転軸１とフッ素樹脂材９
との線膨脹係数の違いによる、回転側軸受隙間７ａと軸
受側軸受隙間７ｂの関係を示す概要図である。図４に示
すように、回転数が上昇していくと潤滑剤４の温度も上
昇し、定格回転数になると、潤滑剤４の温度は一定にな
る。温度に対し、回転軸１と軸受２は熱膨脹が小さい
が、フッ素樹脂材９は熱膨脹が大きいので、回転側軸受
隙間７ａは広くなり、一方の軸受側軸受隙間７ｂは狭く
なる。すなわち、常温で回転側軸受隙間７ａと軸受側軸
受隙間７ｂの隙間がほぼ同じになるように、フッ素樹脂
材９が加工されていることから、図４のような関係が得
られる。

【００１７】次に、回転軸１の回転数が上昇すると、軸
受２内の損失が大きくなるところだが、回転側軸受隙間
７ａが広くなるため、軸受２内の損失は大きくならな
い。また、回転軸１に外力が加わった時の、いわゆる過
渡時にも、フッ素樹脂材９の弾性変形によって潤滑膜が
破損しにくくなるし、材料同士によるかじり現象がなく
なるので、軸受２の焼き付け焼損は起きない。

【００１８】一方、回転軸１が低速回転の時は、温度が
あまり上昇していないため、回転側軸受隙間７ａと軸受
側隙間７ｂの隙間はほぼ同じであるから、回転側軸受隙
間７ａと軸受側軸受隙間７ｂの摺動面で、接触抵抗の小
さい方が回転する。すなわち、軸受２に対して、回転軸
１のみが回転するのか、または回転軸１とフッ素樹脂材
９とが同時に回転するのか、あるいは回転軸１とフッ素
樹脂材９とが共に回転するが回転数が違うのか、何れに
しろ接触抵抗の小さいところを境に回転するため、回転
トルクは小さくなる。また、フッ素樹脂材９の弾性変形
によって、回転軸１或いは軸受２との接触によるかじり
がなくなるし、潤滑膜が形成し易くなる。

【００１９】上述したように、本実施例の油潤滑ラジア
ル軸受装置は、回転軸１を支承する軸受２の内周面に円
筒のフッ素樹脂材９を設け、このフッ素樹脂材９の中央
部分に、回転側軸受隙間７ａと軸受側軸受隙間７ｂの摺
動面に潤滑剤４を供給する内周溝１０ａおよび外周溝１
０ｂを施し、かつこの内周溝１０ａおよび外周溝１０ｂ
の軸方向に、数箇所の貫通穴１３を設け、また円筒のフ
ッ素樹脂材９が軸方向に極端に移動しないように、軸受
２の端部に止めリング１１を設け、さらに、常温で回転
側軸受隙間７ａと軸受側軸受隙間７ｂの隙間がほぼ同じ
になるように、フッ素樹脂材９の内周面および外周面を
加工するようにしたものである。

【００２０】従って、回転軸１が停止状態から高速運転
領域の広範囲において軸受潤滑特性が向上し、回転軸１
と軸受２の接触による焼き付け焼損を防止することがで
き、極めて高性能で長期信頼性、安全性に優れた油潤滑
ラジアル軸受装置を得ることが可能となる。

【００２１】すなわち、回転軸１の起動または停止時の
低速回転領域においても、弾性流体潤滑になるようにし
て、回転軸１と軸受２の接触による焼き付け焼損を防止
することができ、また同時に摩擦係数を小さくすること
によって、回転トルクを小さくし、軸受特性の向上、長
期信頼性ならびに安全性の向上を図ることが可能とな
る。

【００２２】尚、上記実施例では、円筒のフッ素樹脂材
は、常温で回転軸側の隙間と軸受側の隙間がほぼ同じに
なるようにその内周面および外周面を加工する場合につ
いて説明したが、これは本発明に必要不可欠な要件では
ない。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
転機械の回転軸を支承する軸受の内周面に円筒のフッ素
樹脂材を設け、また円筒のフッ素樹脂材の外周および内
周に、軸受摺動面および回転軸摺動面に潤滑油を供給す
る円周溝を施すと共に、当該円周溝の軸方向に複数箇所
の貫通穴を設け、さらに軸受の端部に、円筒のフッ素樹
脂材が軸方向へ移動しないように止めリングを設ける構
成としたので、回転機械の回転軸が停止状態から高速回
転の広範囲の領域においても、回転軸と軸受の接触によ
る軸受の焼き付け焼損を防止し、軸受特性の向上、長期
信頼性ならびに安全性の向上を図ることが可能な油潤滑
ラジアル軸受装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による油潤滑ラジアル軸受装置の一実施
例を示す横断面図。

【図２】同実施例における油潤滑ラジアル軸受装置の作
用を説明するための縦断面図。

【図３】同実施例における油潤滑ラジアル軸受装置の軸
の軸受方向に発生する圧力分布の様子を示す概要図。

【図４】同実施例における油潤滑ラジアル軸受装置の回
転数に対する回転軸側と軸受側の隙間の関係を示す概要
図。

【図５】従来の軸受装置の構成例を示す断面図。

【図６】図５の軸受装置における軸の軸受方向に発生す
る圧力分布の様子を示す概要図。

【符号の説明】

１…回転軸、２…軸受、３…軸受ブラケット、４…潤滑
剤、５…ポンプ、６…クーラー、７…軸受隙間、７ａ…
回転軸側軸受隙間、７ｂ…軸受側軸受隙間、８…膜圧
力、９…フッ素樹脂材、１０ａ…内周溝、１０ｂ…外周
溝、１１…止めリング、１２…ホワイトメタル、１３…
貫通穴

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転機械の回転軸を支承する軸受の内周
   面に円筒のフッ素樹脂材を設け、 また、前記円筒のフッ素樹脂材の外周および内周に、軸
   受摺動面および回転軸摺動面に潤滑油を供給する円周溝
   を施すと共に、当該円周溝の軸方向に複数箇所の貫通穴
   を設け、 さらに、前記軸受の端部に、前記円筒のフッ素樹脂材が
   軸方向へ移動しないように止めリングを設けて成ること
   を特徴とする油潤滑ラジアル軸受装置。
2. 【請求項２】 前記円筒のフッ素樹脂材は、常温で回転
   軸側の隙間と軸受側の隙間がほぼ同じになるようにその
   内周面および外周面を加工したことを特徴とする請求項
   １に記載の油潤滑ラジアル軸受装置。