JPH0638174Y2 - Spiral groove bearing device - Google Patents
Spiral groove bearing deviceInfo
- Publication number
- JPH0638174Y2 JPH0638174Y2 JP1988056591U JP5659188U JPH0638174Y2 JP H0638174 Y2 JPH0638174 Y2 JP H0638174Y2 JP 1988056591 U JP1988056591 U JP 1988056591U JP 5659188 U JP5659188 U JP 5659188U JP H0638174 Y2 JPH0638174 Y2 JP H0638174Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bearing
- spiral
- spiral group
- film
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 18
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000010408 film Substances 0.000 description 23
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、高負荷能力を有するスパイラルグループ軸受
装置の改良に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Industrial field of application" The present invention relates to an improvement of a spiral group bearing device having a high load capacity.
「従来の技術」 一般にガス軸受はフィルムが薄く、数μｍから10数μｍ
のフィルムを保持するものである。"Prior art" Generally, a gas bearing has a thin film, and is several μm to several tens of μm.
To hold the film.
このようなフィルムを形成させるためには、フィルム厚
さと同等の溝深さを有するスパイラル状の溝を回転体ま
たは静止側の一方に加工し、運転領域としては、層流域
またはスリップ流域に限られていた。In order to form such a film, a spiral groove having a groove depth equivalent to the film thickness is processed on one of the rotating body and the stationary side, and the operation area is limited to the laminar flow area or the slip flow area. Was there.
従来の内向流形のスパイラルグループ軸受を第４図ない
し第６図に示す。A conventional inflow type spiral group bearing is shown in FIGS. 4 to 6.
11はスラストカラー、12は軸受で、スパイラルグループ
（スパイラル状の溝）13を有している。14はシールラン
ドである。ｈはスパイラルグループの深さ、δ′はフィ
ルムの厚さである。Reference numeral 11 is a thrust collar, 12 is a bearing, and has a spiral group (spiral groove) 13. 14 is a seal land. h is the depth of the spiral group, and δ'is the thickness of the film.
スラストカラー11を反時計回りに回転させ、隙間内の流
体に旋回力を与え、軸受12と流体の相対速度によってス
パイラルグループ13に沿って流体を内周方向に流し、シ
ールランド14で絞ってここに圧力を生じせしめるもので
ある。The thrust collar 11 is rotated counterclockwise to give a swirling force to the fluid in the gap, and the relative velocity between the bearing 12 and the fluid causes the fluid to flow in the inner circumferential direction along the spiral group 13 and is squeezed by the seal land 14 to squeeze it. It causes pressure to occur.
従来のスパイラルグループ軸受では流体の層流粘性摩擦
を利用しているため、必然的にレイノズル数の小さい範
囲で使用する必要があり、隙間およびスパイラルグルー
プ13の溝深さを10数μｍ以下にする必要がある。Since the conventional spiral group bearing uses the laminar flow viscous friction of the fluid, it is inevitably necessary to use it in the range where the Reynolds number is small, and the gap and the groove depth of the spiral group 13 are set to less than 10 μm. There is a need.
また、スパイラルグループ13はスラストカラー11または
軸受12のいずれか一方に設けられているため、例えば第
６図のように、軸受12にスパイラルグループ13が設けら
れているときは隙間内の流体の流速はスラストカラー11
の表面でＶとし、軸受12のスパイラルグループ13の溝底
で流速０としたとき、三角形の速度分布となる。Further, since the spiral group 13 is provided on either the thrust collar 11 or the bearing 12, for example, as shown in FIG. 6, when the spiral group 13 is provided on the bearing 12, the flow velocity of the fluid in the gap is increased. Is thrust color 11
When the surface of the bearing is V and the flow velocity is 0 at the groove bottom of the spiral group 13 of the bearing 12, a triangular velocity distribution is obtained.
その結果、スパイラルグループ13内の流体の旋回速度は
小さく、スラストカラー11の旋回速度の20〜30％とな
る。As a result, the swirl speed of the fluid in the spiral group 13 is small, which is 20 to 30% of the swirl speed of the thrust collar 11.
流体の速度とスパイラルグループ13の深さｈの積がシー
ルランド14への押込み流量となるが、これがシールラン
ド14からの流量またはスパイラルグループ13に沿った逆
流量に比べて大きくないため、シールランド14部におけ
る発生圧力が小さい。The product of the velocity of the fluid and the depth h of the spiral group 13 is the indentation flow rate into the seal land 14, but since this is not large compared to the flow rate from the seal land 14 or the reverse flow rate along the spiral group 13, the seal land The pressure generated at 14 parts is small.
押込み流量を大きくするためにスパイラルグループ13の
深さｈを大きくすることが考えられるが、スパイラルグ
ループ13に沿った逆流量はｈの３乗に比例して増大する
ため、圧力発生のための最適値はｈがフィルム厚さδ′
と同等レベルであることである。It may be possible to increase the depth h of the spiral group 13 in order to increase the indentation flow rate, but the reverse flow rate along the spiral group 13 increases in proportion to the cube of h, so it is optimal for pressure generation. The value h is the film thickness δ ′
It is the same level as.
「考案が解決しようとする問題点」 気体軸受ではフィルム厚さを小さくすると負荷能力は大
きくなるが、フィルム厚さは軸受表面の加工精度に依存
し、数μｍより小さくすることは困難であり、熱的変形
または機械的変形の生じにくい材料が選ばれている。"Problems to be solved by the invention" In gas bearings, the load capacity increases when the film thickness is made smaller, but the film thickness depends on the processing accuracy of the bearing surface, and it is difficult to make it smaller than several μm. A material is selected that is resistant to thermal or mechanical deformation.
また、起動時など接触をある程度許容し、セラミック等
の高級材料が用いられることがある。In addition, a high-grade material such as ceramic may be used by allowing contact to some extent at the time of starting.
一般の金属材料を用いるときは熱変形も大きく、フィル
ム厚さとしては30〜50μｍの厚さが要求され、従来のス
パイラルグループ軸受ではこれを実現することは困難で
ある。When a general metal material is used, thermal deformation is large, and a film thickness of 30 to 50 μm is required, which is difficult to achieve with the conventional spiral group bearing.
例えば外周速100m/sとしても、平均面圧を0.5〜1.0kgf/
cm2にしようとすれば、フィルム厚さは10μｍ以下にな
ってしまう。For example, even if the peripheral speed is 100 m / s, the average surface pressure is 0.5 to 1.0 kgf /
If you try to make it cm 2 , the film thickness will be less than 10 μm.
以上のように、気体軸受ではフィルム厚さの制限から、
大きな負荷能力を得ることがむつかしい。As mentioned above, in the gas bearing, due to the limitation of the film thickness,
It is difficult to obtain a large load capacity.
「問題点を解決するための手段」 本考案は前記従来の問題点を解決するもので、微小な流
体のフイルムを介して旋回運動をするスラストカラーと
軸受静止体とで、軸のスラスト力を支持する軸受装置に
おいて、ひとつのフイルムを形成する１対の部材である
前記スラストカラーと軸受の対向面それぞれに互いに交
わる方向にスパイラルグループを設け、かつ内周側また
は外周側に、シールランドを設けたスパイラルグループ
軸受装置である。[Means for Solving Problems] The present invention solves the above-mentioned conventional problems. The thrust collar of the shaft and the bearing stationary body, which make a swirling motion through a film of microfluidic fluid, reduce the thrust force of the shaft. In the bearing device to be supported, a spiral group is provided in a direction in which the thrust collar, which is a pair of members forming one film, and a facing surface of the bearing intersect with each other, and a seal land is provided on an inner peripheral side or an outer peripheral side. It is a spiral group bearing device.
即ち、スパイラルグループ軸受において、回転体（スラ
ストカラー）と静止体（軸受）の両方に方向の異なるス
パイラルグループを設け、かつそのスパイラルグループ
の溝深さを0.5〜5mmと大きくする。これによって、フィ
ルムの流れを乱流域に入るようにする。That is, in the spiral group bearing, spiral groups having different directions are provided on both the rotating body (thrust collar) and the stationary body (bearing), and the groove depth of the spiral group is increased to 0.5 to 5 mm. This causes the film flow to enter the turbulent region.
「作用」 一般に乱流域の流れは、特に回転体と静止体の両方に溝
を有するスパイラルグループ軸受のフィルム内のような
流れでは、見かけ上の粘性係数が大きくなり、大きな負
荷能力を得る。"Action" In general, the flow in the turbulent flow region has a large apparent viscosity coefficient and obtains a large load capacity, particularly in the flow in the film of the spiral group bearing having grooves in both the rotating body and the stationary body.
その結果外周速100m/sにおいて数10μｍのフィルムを形
成し、面圧0.5〜1.0kgf/cm2の負荷能力を得ることが可
能である。As a result, it is possible to form a film of several tens of μm at an outer peripheral speed of 100 m / s and obtain a load capacity of a surface pressure of 0.5 to 1.0 kgf / cm 2 .
「実施例」 第１図ないし第３図は本考案の一実施例で、内向流形の
軸受である。[Embodiment] FIGS. 1 to 3 show an embodiment of the present invention, which is an inward flow type bearing.
１は主軸端に設けられたスラストカラーで、主軸と共に
回転する。２はスパイラルグループ軸受で、静止し、ス
ラストカラー１を支持している。３はスパイラルグルー
プ軸受２に設けられたスパイラルグループである。４は
ストストカラー１のスパイラルグループ軸受２の対向面
に設けられたスパイラルグループで、そのねじれ方向
は、組立状態において、スパイラルグループ3,4が交叉
するように加工し、かつ、内向流形では、軸受２の内径
の手前までで止め、シールランド５を設ける。Reference numeral 1 denotes a thrust collar provided at the end of the main shaft, which rotates together with the main shaft. A spiral group bearing 2 is stationary and supports the thrust collar 1. Reference numeral 3 is a spiral group provided on the spiral group bearing 2. Reference numeral 4 is a spiral group provided on the facing surface of the spiral group bearing 2 of the strust collar 1, and the twisting direction is processed so that the spiral groups 3 and 4 intersect in the assembled state, and in the inflow type, The seal land 5 is provided by stopping before the inner diameter of the bearing 2.
h1，h2はそれぞれスラストカラー１およびスパイラルグ
ループ軸受２に設けられたスパイラルグループの深さ、
δはフィルムの厚さを示し、１対の部材であるスラスト
カラー１とスパイラルグループ軸受２でひとつのフィル
ムを形成する。αはスパイラルグループのねじれ角であ
る。h 1 and h 2 are the depth of the spiral group provided in the thrust collar 1 and the spiral group bearing 2, respectively.
δ indicates the thickness of the film, and the thrust collar 1 and the spiral group bearing 2 which are a pair of members form one film. α is the twist angle of the spiral group.
第１図に示すように、スラストカラー１とスパイラルグ
ループ軸受２の摺動面に組立状態で、スパイラルグルー
プ3,4が交叉するように加工する。本実施例は内向流
形、すなわちスラストカラー１の回転によって、流体が
中心方向に流れる形式の軸受である。内向流形の軸受は
内周側に流体の流れをせき止めるシールランド５があ
る。スパイラルグループ3,4の溝の深さは本実施例の大
気圧近くの乱流域用では0.5mm〜5mmと従来のスパイラル
グループ軸受と比べて大きくする。As shown in FIG. 1, the sliding surfaces of the thrust collar 1 and the spiral group bearing 2 are machined so that the spiral groups 3 and 4 intersect in the assembled state. This embodiment is a bearing of an inward flow type, that is, a type in which a fluid flows in the central direction by the rotation of the thrust collar 1. The inward flow type bearing has a seal land 5 for blocking the flow of fluid on the inner peripheral side. The depth of the grooves of the spiral groups 3 and 4 is 0.5 mm to 5 mm for the turbulent flow region near the atmospheric pressure of this embodiment, which is larger than that of the conventional spiral group bearing.
第２図はスパイラルグループ軸受２の摺動面であるが、
この図でスラストカラー１を反時計回りに回転させるこ
とにより、スラストカラー１とスパイラルグループ軸受
２の間のフィルムの流体はほぼスラストカラー１の1/2
旋回速度で回転する。流体とスパイラルグループ軸受２
の相対速度のため、スパイラルグループ軸受２に接近し
たガスはスパイラルグループ３に沿って内周側に流さ
れ、また、流体とスラストカラー１との相対速度のため
スラストカラー１近くの流体はスパイラルグループ４に
沿って、同様に内周側に流されるこの流量を押込み流量
と呼ぶことにする。2 shows the sliding surface of the spiral group bearing 2,
By rotating the thrust collar 1 in the counterclockwise direction in this figure, the fluid in the film between the thrust collar 1 and the spiral group bearing 2 is approximately 1/2 of the thrust collar 1.
Rotate at turning speed. Fluid and spiral group bearing 2
Due to the relative velocity of the spiral group bearing 2, the gas near the spiral group bearing 2 is caused to flow toward the inner circumferential side along the spiral group 3, and due to the relative velocity of the fluid and the thrust collar 1, the fluid near the thrust collar 1 is in the spiral group. This flow rate, which is also caused to flow toward the inner peripheral side along line 4, will be referred to as the indentation flow rate.
これらの流体が内周部のシールランド５にて絞られるた
め、ここに圧力が発生し、この圧力がスラストカラー１
摺動面に作用し、負荷を支持することができる。Since these fluids are throttled by the seal land 5 on the inner peripheral portion, pressure is generated there, and this pressure is applied to the thrust collar
It acts on the sliding surface and can support the load.
本実施例ではスパイラルグループ3,4を深くし、回転す
るスラストカラー１とスパイラルグループ軸受２の両方
に設けるため、フィルムの流体は激しく乱され、広いレ
イノズル数の範囲で乱流状態となる。In the present embodiment, since the spiral groups 3 and 4 are deepened and provided in both the rotating thrust collar 1 and the spiral group bearing 2, the fluid of the film is violently disturbed and becomes a turbulent state in a wide Reynolds number range.
試験の結果ではレイノズル数 （V:周波数，ν：動粘性係数）が200程度においても、
乱流の特性を示した。Reynolds number in test results Even when (V: frequency, ν: kinematic viscosity coefficient) is about 200,
The characteristics of turbulence are presented.
両側にスパイラルグループ3,4を設け、乱流域で運転し
たときの隙間内の流体の旋回速度は第３図のように、隙
間の全高さにわたりスラストカラー１の周速度のほぼ1/
2となる。As shown in Fig. 3, the swirl velocity of the fluid in the gap when spiral groups 3 and 4 are provided on both sides and operated in the turbulent flow region is approximately 1 / th of the peripheral velocity of the thrust collar 1 over the entire height of the gap.
It becomes 2.
スパイラルグループ3,4の深さh1，h2が大きいこともあ
り、スパイラルグループ3,4の押込み流量が大きい。Since the depths h 1 and h 2 of the spiral groups 3 and 4 may be large, the indentation flow rate of the spiral groups 3 and 4 is large.
その結果シールランド５における絞り効果が大きく、こ
こに高い圧力が発生する。勿論、この圧力によって、ス
パイラルグループ3,4に沿って逆流が生ずるが、乱流に
おける流動抵抗は溝深さが大きいときは層流に比べては
るかに大きく、乱流で運転される本実施例のスパイラル
グループ軸受２では押込み流量が大きく、相対的に大き
な圧力が発生する。As a result, the throttling effect in the seal land 5 is large, and high pressure is generated there. Of course, due to this pressure, backflow occurs along the spiral groups 3 and 4, but the flow resistance in turbulent flow is much larger than the laminar flow when the groove depth is large, and this embodiment is operated in turbulent flow. The spiral group bearing 2 has a large indentation flow rate and relatively large pressure is generated.
シールランドを外周側に付ける場合も同様の作用効果を
奏する。Similar effects are obtained when the seal land is attached to the outer peripheral side.
「考案の効果」 以上のように、本考案のスパイラルグループ軸受では、
広い範囲にわたって乱流となり、押込み流量が大きく、
乱流域での運転となるため、高いフィルム圧力が発生
し、一定のフィルム厚さに対し大きな負荷能力が得ら
れ、また一定の負荷に対しては、大きなフィルム厚さを
保持でき、信頼性の高いスパイラルグループ軸受とする
ことができる等の効果がある。"Effect of the invention" As described above, in the spiral group bearing of the present invention,
Turbulent flow over a wide range, large indentation flow,
Since the operation is performed in a turbulent flow area, high film pressure is generated, and a large load capacity can be obtained for a constant film thickness. There is an effect such that a high spiral group bearing can be obtained.
第１図ないし第３図は本考案の一実施例で、第１図は縦
断面図、第２図は第１図のA-A矢視図、第３図はスラス
トカラーとスパイラルグループ軸受の両方にスパイラル
グループを設けた乱流域で運転された時のフィルム内の
流速分布図、第４図ないし第６図は従来のスパイラルグ
ループ軸受装置で、第４図は縦断面図、第５図は第４図
のB-B矢視図、第６図はフィルムの流速分布図である。 1:スラストカラー、2:軸受 3:スパイラルグループ 4:スパイラルグループ 5:シールランド1 to 3 show one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view, FIG. 2 is a view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is used for both thrust collar and spiral group bearing. Flow velocity distribution diagram in the film when operated in a turbulent region provided with a spiral group, FIGS. 4 to 6 show a conventional spiral group bearing device, FIG. 4 is a longitudinal sectional view, and FIG. FIG. 6 is a view of the flow velocity distribution of the film, and FIG. 1: Thrust collar 2: Bearing 3: Spiral group 4: Spiral group 5: Seal land
Claims (1)
するスラストカラーと軸受静止体とで軸のスラスト力を
支持する軸受装置において、ひとつのフイルムを形成す
る１対の部材である前記スラストカラーと軸受の対向面
それぞれに互いに交わる方向にスパイラルグループを設
け、かつ内周側または外周側にシールランドを設けたこ
とを特徴とするスパイラルグループ軸受装置。1. In a bearing device in which a thrust force of a shaft is supported by a thrust collar and a bearing stationary body that perform a swirling motion through a film of a minute fluid, the thrust is a pair of members forming one film. A spiral group bearing device, characterized in that spiral groups are provided on the respective facing surfaces of the collar and the bearing in directions intersecting with each other, and seal lands are provided on the inner peripheral side or the outer peripheral side.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988056591U JPH0638174Y2 (en) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | Spiral groove bearing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988056591U JPH0638174Y2 (en) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | Spiral groove bearing device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01166820U JPH01166820U (en) | 1989-11-22 |
| JPH0638174Y2 true JPH0638174Y2 (en) | 1994-10-05 |
Family
ID=31282461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1988056591U Expired - Lifetime JPH0638174Y2 (en) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | Spiral groove bearing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0638174Y2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108869532A (en) * | 2018-09-12 | 2018-11-23 | 大连海事大学 | A new type of dynamic pressure gas thrust bearing based on the principle of centripetal supercharging |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62194021A (en) * | 1986-02-17 | 1987-08-26 | Ebara Res Co Ltd | Spiral group bearing |
-
1988
- 1988-04-28 JP JP1988056591U patent/JPH0638174Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01166820U (en) | 1989-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104185756B (en) | Slide unit | |
| KR910010080A (en) | Dynamic Pressure Fluid Bearings | |
| CN112580158A (en) | Static and dynamic performance design method for high-speed water lubrication dynamic pressure spiral groove radial bearing | |
| JPH02113173A (en) | Sealing device | |
| CN112182808A (en) | Static and dynamic performance design method for closed high-speed water lubrication dynamic pressure spiral groove thrust bearing | |
| Hsing | Formulation of a generalized narrow groove theory for spiral grooved viscous pumps | |
| JPS5877918A (en) | Plain bearing | |
| US4222617A (en) | Self loading cylindrical autolubricated gas bearing | |
| JPS61241518A (en) | Oil dynamic pressure sliding bearing | |
| CN207178702U (en) | Dynamic pressure pumping formula non-contacting mechanical seal | |
| CN207945197U (en) | Fluid dynamic pressure bearing structure | |
| JPS5830525A (en) | Hydrodynamic bearing device | |
| CN210122990U (en) | Non-directional dynamic pressure bearing structure | |
| SU1762006A1 (en) | Hydraulic axial support | |
| CN107218395B (en) | Ternary twisted groove end face mechanical seal structure | |
| JPH06103045B2 (en) | Tail padding type thrust bearing | |
| CN108006070B (en) | Small-inclination-angle miniature fixed tile thrust sliding bearing with uniform bearing surface | |
| JP2021076238A5 (en) | ||
| Kalavathi et al. | Analytical study of roughness on tilted pad thrust slider bearing improved by the boundary slippage | |
| Song et al. | Fluid flow and heat transfer modeling in rotating heat pipes | |
| KR100269843B1 (en) | Non-radial line pivoted pad thrust bearing | |
| CN107327577A (en) | Dynamic pressure pumping formula non-contacting mechanical seal | |
| KR20030028128A (en) | Shaft assembly using cavities for skin-friction torque reduction | |
| SU1462263A2 (en) | Hydromechanical sensor of angular speed | |
| JPS6336824A (en) | Agitation device |