JPH0884452A - スラスト軸受装置 - Google Patents
スラスト軸受装置Info
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- JPH0884452A JPH0884452A JP6218508A JP21850894A JPH0884452A JP H0884452 A JPH0884452 A JP H0884452A JP 6218508 A JP6218508 A JP 6218508A JP 21850894 A JP21850894 A JP 21850894A JP H0884452 A JPH0884452 A JP H0884452A
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- thrust bearing
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- plate
- thrust
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
- F16C2300/30—Application independent of particular apparatuses related to direction with respect to gravity
- F16C2300/34—Vertical, e.g. bearings for supporting a vertical shaft
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2380/00—Electrical apparatus
- F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
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- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Support Of The Bearing (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、耐摩耗性に優れ、かつ軸受すべり面
摩擦係数も小さく、軸受損失を大幅に減少させたスラス
ト軸受装置を提供することにある。 【構成】本発明は、回転軸の周りに放射状に配置され、
前記回転軸に取り付けたスラストカラーの下端面に設け
た回転板を摺動可能に支持する複数の扇型の静止板を備
え、潤滑油中で回転するスラスト軸受装置において、前
記回転板と摺接する前記静止板の軸受すべり面をグラス
ファイバー，二硫化モリブデン等を充填したテトラフル
オロエチレン材料で形成しているので、極めて耐摩耗性
に優れており、高荷重下での安定した流体潤滑特性が得
られ、また、スラスト軸受静止板のすべり面材料として
のテトラフルオロエチレン材料は静止板と一体構成とす
ることができる。
摩擦係数も小さく、軸受損失を大幅に減少させたスラス
ト軸受装置を提供することにある。 【構成】本発明は、回転軸の周りに放射状に配置され、
前記回転軸に取り付けたスラストカラーの下端面に設け
た回転板を摺動可能に支持する複数の扇型の静止板を備
え、潤滑油中で回転するスラスト軸受装置において、前
記回転板と摺接する前記静止板の軸受すべり面をグラス
ファイバー，二硫化モリブデン等を充填したテトラフル
オロエチレン材料で形成しているので、極めて耐摩耗性
に優れており、高荷重下での安定した流体潤滑特性が得
られ、また、スラスト軸受静止板のすべり面材料として
のテトラフルオロエチレン材料は静止板と一体構成とす
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スラスト軸受装置、特
に立軸回転電機等に使用されて軸受損失を大幅に減少さ
せる高面圧，高周速，大荷重のスラスト軸受装置に関す
る。
に立軸回転電機等に使用されて軸受損失を大幅に減少さ
せる高面圧，高周速，大荷重のスラスト軸受装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、電力需要の増大に伴い水力発電設
備は、高速，大容量化の一途をたどり、ここで使用され
るポンプ水車や水車等の水力機械や発電機は、高速，高
圧及び高荷重下での苛酷な運転にさらされるに至ってい
る。しかも、電力需要の要求に応じて、素早い起動・停
止と種々の負荷条件の下で運転される状況下にあり、安
定した電力供給のために高い信頼性が要求されている。
備は、高速，大容量化の一途をたどり、ここで使用され
るポンプ水車や水車等の水力機械や発電機は、高速，高
圧及び高荷重下での苛酷な運転にさらされるに至ってい
る。しかも、電力需要の要求に応じて、素早い起動・停
止と種々の負荷条件の下で運転される状況下にあり、安
定した電力供給のために高い信頼性が要求されている。
【０００３】一般に、立軸回転電機、例えば立形水車発
電機または揚水発電電動機に使用されるスラスト軸受
は、発電機と水車の回転体の重量だけでなく、水車また
はポンプ水車の水スラストも支持している。近年、発電
機の高周速・大容量化に伴って水スラストが回転体重量
の３倍に達するものがあり、水スラストと回転体重量と
の合計が４０００トンを越え、スラスト軸受の周速が６
０ｍ／ｓｅｃを越えるものもある。このため、このよう
な大型機では、スラスト軸受の摩耗損失が３０００ＫＷ
にも達し、発電機全体の容量が増大し、不経済なものと
なっている。
電機または揚水発電電動機に使用されるスラスト軸受
は、発電機と水車の回転体の重量だけでなく、水車また
はポンプ水車の水スラストも支持している。近年、発電
機の高周速・大容量化に伴って水スラストが回転体重量
の３倍に達するものがあり、水スラストと回転体重量と
の合計が４０００トンを越え、スラスト軸受の周速が６
０ｍ／ｓｅｃを越えるものもある。このため、このよう
な大型機では、スラスト軸受の摩耗損失が３０００ＫＷ
にも達し、発電機全体の容量が増大し、不経済なものと
なっている。
【０００４】このような高周速，大荷重のスラスト軸受
において、従来用いられている一層の静止板によると、
軸受すべり面の摩擦により静止板のすべり面（上面）と
下面との温度差が増大し、熱応力により静止板が凸状に
変形するので、軸受性能が低下し、焼損を招くなどの欠
点があった。そこで、スラスト軸受の平均面圧を高めて
軸受を小型化するため、次のような方法が採られてい
る。
において、従来用いられている一層の静止板によると、
軸受すべり面の摩擦により静止板のすべり面（上面）と
下面との温度差が増大し、熱応力により静止板が凸状に
変形するので、軸受性能が低下し、焼損を招くなどの欠
点があった。そこで、スラスト軸受の平均面圧を高めて
軸受を小型化するため、次のような方法が採られてい
る。
【０００５】先ず、静止板を直接水冷却するようにした
スラスト軸受があるが、この方法によると、上述の欠点
は解消するものの、構造が複雑となって高価となり、ま
た長期の運転中に水垢がたまって冷却能力が低下するな
どの欠点があった。
スラスト軸受があるが、この方法によると、上述の欠点
は解消するものの、構造が複雑となって高価となり、ま
た長期の運転中に水垢がたまって冷却能力が低下するな
どの欠点があった。
【０００６】次に、静止板を上下の２層構造としたスラ
スト軸受があり、その一例を図６に示す。図６におい
て、回転軸１にはスラストカラー２が取り付けられ、こ
のスラストカラー２の下面には回転板３が設けられてい
る。そして、複数の扇形の上下の静止板４ａ，４ｂが回
転軸１の周りに放射状に配置され、回転板３を摺動可能
に支持している。これらの静止板４ａ，４ｂは複数のば
ねなどの弾性部材５を介して支持板６により支持されて
いる。また、スラストカラー２の側面にはガイド軸受１
１が取付られ、その外側に油槽７が設けられ、この油槽
７には潤滑油９が封入されている。
スト軸受があり、その一例を図６に示す。図６におい
て、回転軸１にはスラストカラー２が取り付けられ、こ
のスラストカラー２の下面には回転板３が設けられてい
る。そして、複数の扇形の上下の静止板４ａ，４ｂが回
転軸１の周りに放射状に配置され、回転板３を摺動可能
に支持している。これらの静止板４ａ，４ｂは複数のば
ねなどの弾性部材５を介して支持板６により支持されて
いる。また、スラストカラー２の側面にはガイド軸受１
１が取付られ、その外側に油槽７が設けられ、この油槽
７には潤滑油９が封入されている。
【０００７】ところで、下部静止板４ｂには板厚が厚
く，剛性の高い材料を用い、上部静止板４ａには下部静
止板４ｂよりは板厚が薄くて剛性が低く、場合によって
は熱伝導率の高い材料を用いている。そして、上部静止
板４ａと下部静止板４ｂとが接する面には、冷却兼断熱
用として半径方向及び円周方向に延びるまたは格子状の
油溝８が設けられている。すなわち、下部静止板４ｂ
は、剛性が高くかつ上部静止板４ａと油溝８とで熱的に
遮断されるので、運転時発生する熱変形が小さい。ま
た、上部静止板４ａは下部静止板４ｂの上面に重なるよ
うに設けられているが、固定されずかつ剛性が低いため
に、油膜圧力で下部静止板４ｂに押し付けられるので、
熱変形は生じにくいように構成されている。
く，剛性の高い材料を用い、上部静止板４ａには下部静
止板４ｂよりは板厚が薄くて剛性が低く、場合によって
は熱伝導率の高い材料を用いている。そして、上部静止
板４ａと下部静止板４ｂとが接する面には、冷却兼断熱
用として半径方向及び円周方向に延びるまたは格子状の
油溝８が設けられている。すなわち、下部静止板４ｂ
は、剛性が高くかつ上部静止板４ａと油溝８とで熱的に
遮断されるので、運転時発生する熱変形が小さい。ま
た、上部静止板４ａは下部静止板４ｂの上面に重なるよ
うに設けられているが、固定されずかつ剛性が低いため
に、油膜圧力で下部静止板４ｂに押し付けられるので、
熱変形は生じにくいように構成されている。
【０００８】しかしながら、実荷重試験装置による実験
結果によれば、高周速・大荷重の条件下では十分な断熱
効果が得られず、下部静止板４ｂの熱変形はかなり大き
いものであった。図７は運転時における上部静止板４ａ
及び下部静止板４ｂの半径方向の油膜圧力分布を示し、
これにより下部静止板４ｂの熱変形が大きく、最大油膜
圧力Ｐが平均油膜圧力Ｍの３倍を越え、高面圧スラスト
軸受に使用すると、焼損を招く欠点があった。
結果によれば、高周速・大荷重の条件下では十分な断熱
効果が得られず、下部静止板４ｂの熱変形はかなり大き
いものであった。図７は運転時における上部静止板４ａ
及び下部静止板４ｂの半径方向の油膜圧力分布を示し、
これにより下部静止板４ｂの熱変形が大きく、最大油膜
圧力Ｐが平均油膜圧力Ｍの３倍を越え、高面圧スラスト
軸受に使用すると、焼損を招く欠点があった。
【０００９】図８は、他の従来例の出す面図であり、上
記した従来例とは油溝８に代えて、熱絶縁板１０を上部
静止板４ａと下部静止板４ｂとの間に介在した構成がこ
となり、その他の構成は同一であるので、同一部分には
同一符号を付してその説明は省略する。同図に示すよう
な構造によれば、熱絶縁板１０によって、下部静止板４
ｂは上部静止板４ａの熱影響を受けないので、下部静止
板４ｂの温度は周辺の液温に近く、特に板厚方向の大き
な温度差が発生しないので、下部静止板４ｂの過大な熱
変形が防止される。したがって、上部静止板４ａの変形
も防止されるから、すべり面に理想的な油膜圧力分布が
形成されることになる。
記した従来例とは油溝８に代えて、熱絶縁板１０を上部
静止板４ａと下部静止板４ｂとの間に介在した構成がこ
となり、その他の構成は同一であるので、同一部分には
同一符号を付してその説明は省略する。同図に示すよう
な構造によれば、熱絶縁板１０によって、下部静止板４
ｂは上部静止板４ａの熱影響を受けないので、下部静止
板４ｂの温度は周辺の液温に近く、特に板厚方向の大き
な温度差が発生しないので、下部静止板４ｂの過大な熱
変形が防止される。したがって、上部静止板４ａの変形
も防止されるから、すべり面に理想的な油膜圧力分布が
形成されることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、スラ
スト軸受の改良方向は静止板の過大な熱変形の防止にあ
った。すなわち、軸受損失を減少させるために、軸受面
圧を上げて静止板の熱変形を抑制することがスラスト軸
受開発のポイントであるが、最大の難点は熱絶縁を施す
ことで軸受すべり面や油膜温度が上昇することであり、
この結果、軸受すべり面の材料の温度強度限界や、高面
圧下での軸受材料のクリープ開始時の温度限界が、高周
速・大荷重軸受では制約されるという問題があった。
スト軸受の改良方向は静止板の過大な熱変形の防止にあ
った。すなわち、軸受損失を減少させるために、軸受面
圧を上げて静止板の熱変形を抑制することがスラスト軸
受開発のポイントであるが、最大の難点は熱絶縁を施す
ことで軸受すべり面や油膜温度が上昇することであり、
この結果、軸受すべり面の材料の温度強度限界や、高面
圧下での軸受材料のクリープ開始時の温度限界が、高周
速・大荷重軸受では制約されるという問題があった。
【００１１】一般に、水力発電機に用いられるスラスト
軸受に限らず、従来の回転機械に用いられるすべり軸受
のすべり面材料としては、金属のすずを主成分にした軸
受材料合金が殆どと言ってよく、ＪＩＳ呼称でホワイト
メタルＷＪ２（ＪＩＳ：Ｈ５４０１）が使用されている
（まれに、鉛系主体のホワイトメタルも使用されてい
る）。具体的には、このＷＪ２軸受材料の許容限界温度
は、圧縮耐力を考え、１２０℃程度である。但し、ＷＪ
２自体の溶融温度は２４０℃〜３００℃程度ともっと高
い。
軸受に限らず、従来の回転機械に用いられるすべり軸受
のすべり面材料としては、金属のすずを主成分にした軸
受材料合金が殆どと言ってよく、ＪＩＳ呼称でホワイト
メタルＷＪ２（ＪＩＳ：Ｈ５４０１）が使用されている
（まれに、鉛系主体のホワイトメタルも使用されてい
る）。具体的には、このＷＪ２軸受材料の許容限界温度
は、圧縮耐力を考え、１２０℃程度である。但し、ＷＪ
２自体の溶融温度は２４０℃〜３００℃程度ともっと高
い。
【００１２】上記の理由により、水力発電機用大荷重ス
ラスト軸受に使用されるホワイトメタル材料において
は、軸受材料の強度、疲労、長時間の運転時の摩耗量の
限界と、何よりも前述の高面圧下での安定した軸受性能
を発揮できる最高軸受平均面圧は５０ｋｇ／ｃｍ2 が限
界であった。
ラスト軸受に使用されるホワイトメタル材料において
は、軸受材料の強度、疲労、長時間の運転時の摩耗量の
限界と、何よりも前述の高面圧下での安定した軸受性能
を発揮できる最高軸受平均面圧は５０ｋｇ／ｃｍ2 が限
界であった。
【００１３】本発明は、上記した従来技術の状況に鑑み
てなされたもので、その目的は耐摩耗性に優れ、かつ軸
受すべり面摩擦係数も小さく、軸受損失を大幅に減少さ
せたスラスト軸受装置を提供することにある。
てなされたもので、その目的は耐摩耗性に優れ、かつ軸
受すべり面摩擦係数も小さく、軸受損失を大幅に減少さ
せたスラスト軸受装置を提供することにある。
【００１４】
【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、本発明の請求項１は、回転軸の周りに放射状に配
置され、前記回転軸に取り付けたスラストカラーの下端
面に設けた回転板を摺動可能に支持する複数の扇型の静
止板を備え、潤滑油中で回転するスラスト軸受装置にお
いて、前記回転板と摺接する前記静止板の軸受すべり面
をグラスファイバー，二硫化モリブデン等を充填したテ
トラフルオロエチレン材料で形成したことを特徴とす
る。
めに、本発明の請求項１は、回転軸の周りに放射状に配
置され、前記回転軸に取り付けたスラストカラーの下端
面に設けた回転板を摺動可能に支持する複数の扇型の静
止板を備え、潤滑油中で回転するスラスト軸受装置にお
いて、前記回転板と摺接する前記静止板の軸受すべり面
をグラスファイバー，二硫化モリブデン等を充填したテ
トラフルオロエチレン材料で形成したことを特徴とす
る。
【００１５】
【作用】本発明によると、スラスト軸受における静止板
の軸受すべり面を形成するグラスファイバー，二硫化モ
リブデン等を充填したテトラフルオロエチレン材料は、
金属材料例えばホワイトメタルＷＪ２に比べて極めて耐
摩耗性に優れているので、高荷重下での安定した流体潤
滑特性が得られる。また、テトラフルオロエチレン材料
は摩耗係数も非常に小さいので、起動停止時に高圧油を
ポンプを使用した高圧油の送入が不用になり、かつ長期
停止や起動時の油温に関係なく起動可能となる。更に、
テトラフルオロエチレン材料は、熱不良導体でもあるの
で、軸受すべり面に発生する熱を遮断し、テトラフルオ
ロエチレン材料を支持する部材への断熱効果も呈する。
の軸受すべり面を形成するグラスファイバー，二硫化モ
リブデン等を充填したテトラフルオロエチレン材料は、
金属材料例えばホワイトメタルＷＪ２に比べて極めて耐
摩耗性に優れているので、高荷重下での安定した流体潤
滑特性が得られる。また、テトラフルオロエチレン材料
は摩耗係数も非常に小さいので、起動停止時に高圧油を
ポンプを使用した高圧油の送入が不用になり、かつ長期
停止や起動時の油温に関係なく起動可能となる。更に、
テトラフルオロエチレン材料は、熱不良導体でもあるの
で、軸受すべり面に発生する熱を遮断し、テトラフルオ
ロエチレン材料を支持する部材への断熱効果も呈する。
【００１６】また、本発明のスラスト軸受における静止
板の軸受すべり面を形成するグラスファイバー，二硫化
モリブデン，炭素等を充填したテトラフルオロエチレン
材料は、金属材料、例えばホワイトメタルに比べて極め
て摩耗特性に優れており、高荷重下での安定した流体潤
滑特性が得られるので、スラスト軸受静止板のすべり面
材料としてのテトラフルオロエチレン材料は静止板と一
体構成とすることができる。
板の軸受すべり面を形成するグラスファイバー，二硫化
モリブデン，炭素等を充填したテトラフルオロエチレン
材料は、金属材料、例えばホワイトメタルに比べて極め
て摩耗特性に優れており、高荷重下での安定した流体潤
滑特性が得られるので、スラスト軸受静止板のすべり面
材料としてのテトラフルオロエチレン材料は静止板と一
体構成とすることができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して詳細に
説明する。図１は本発明の一実施例の平面図、図２は図
１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
説明する。図１は本発明の一実施例の平面図、図２は図
１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００１８】図１および図２に示すように、充填材混入
のテトラフルオロエチレン材料１３は多孔薄板のバック
メタル１５（ＳＳ材またはＳＵＳ材等の銅板に多数の小
孔を明けた材料）に、高温，高圧で一体接合されてお
り、この一体構成された部材を、スラスト軸受性能計算
で最適の板厚で設計された鉄系台金１４にテトラフルオ
ロエチレン材の溶融温度より低いハンダ材料１６でバッ
クメタル１５下面と鉄系台金１４上面に一定条件の高
温，高圧で一体接着されてスラスト軸受静止板４を構成
している。
のテトラフルオロエチレン材料１３は多孔薄板のバック
メタル１５（ＳＳ材またはＳＵＳ材等の銅板に多数の小
孔を明けた材料）に、高温，高圧で一体接合されてお
り、この一体構成された部材を、スラスト軸受性能計算
で最適の板厚で設計された鉄系台金１４にテトラフルオ
ロエチレン材の溶融温度より低いハンダ材料１６でバッ
クメタル１５下面と鉄系台金１４上面に一定条件の高
温，高圧で一体接着されてスラスト軸受静止板４を構成
している。
【００１９】このように予め一体接合されたバックメタ
ルと充填材入りテトラフルオロエチレン材料は以下の如
き特徴を有する。すなわち、単体Ｐ．Ｔ．Ｆ．Ｅは低い
材料強度であるが、これをバックメタルの金属材料の高
強度材料で補うことができる。具体的には耐圧荷重が増
大できること、また何より有利な強度向上は圧縮クリー
プ特性が約２倍改善できることである。さらに、スラス
ト軸受高荷重時の圧縮変形を小さくするためにはＰ．
Ｔ．Ｆ．Ｅ材の厚みをできるだけ薄くする必要がある
が、本発明によると一体接合されたバックメタルのため
にＰ．Ｔ．Ｆ．Ｅ材の板厚は１．０〜２．０ｍｍに製作
可能である。
ルと充填材入りテトラフルオロエチレン材料は以下の如
き特徴を有する。すなわち、単体Ｐ．Ｔ．Ｆ．Ｅは低い
材料強度であるが、これをバックメタルの金属材料の高
強度材料で補うことができる。具体的には耐圧荷重が増
大できること、また何より有利な強度向上は圧縮クリー
プ特性が約２倍改善できることである。さらに、スラス
ト軸受高荷重時の圧縮変形を小さくするためにはＰ．
Ｔ．Ｆ．Ｅ材の厚みをできるだけ薄くする必要がある
が、本発明によると一体接合されたバックメタルのため
にＰ．Ｔ．Ｆ．Ｅ材の板厚は１．０〜２．０ｍｍに製作
可能である。
【００２０】図３は本発明の他の実施例の断面図（図１
のＡ−Ａ断面に相当する）であり、図４は図３の鳥瞰図
である。本実施例では、多数の小孔１７のあいたバック
メタル１５の全周を鉄系台金１４にＴＩＧ溶接にて溶接
ビート１８を施しスラスト軸受静止板を構成している。
この場合、ＴＩＧ溶接時の高温でＰ．Ｔ．Ｆ．Ｅ材１３
が溶融温度以上でバックメタル１５との接合が離れるの
を防ぐ目的で、Ｐ．Ｔ．Ｆ．Ｅ材の縁は５〜１６ｍｍ程
度へこませておく。また鉄系台金１４とバックメタル１
５とのＴＩＧ溶接のため、５ｍｍ程度の鉄系台金１４を
大きくする。なお１６はハンダである。
のＡ−Ａ断面に相当する）であり、図４は図３の鳥瞰図
である。本実施例では、多数の小孔１７のあいたバック
メタル１５の全周を鉄系台金１４にＴＩＧ溶接にて溶接
ビート１８を施しスラスト軸受静止板を構成している。
この場合、ＴＩＧ溶接時の高温でＰ．Ｔ．Ｆ．Ｅ材１３
が溶融温度以上でバックメタル１５との接合が離れるの
を防ぐ目的で、Ｐ．Ｔ．Ｆ．Ｅ材の縁は５〜１６ｍｍ程
度へこませておく。また鉄系台金１４とバックメタル１
５とのＴＩＧ溶接のため、５ｍｍ程度の鉄系台金１４を
大きくする。なお１６はハンダである。
【００２１】また、図２のバックメタル下面と静止板台
金上面をハンダ付けする方法と図３のバックメタル周辺
の鉄系台金１４上面へのＴＩＧ溶接する方法の両方によ
る接合も実施可能である。
金上面をハンダ付けする方法と図３のバックメタル周辺
の鉄系台金１４上面へのＴＩＧ溶接する方法の両方によ
る接合も実施可能である。
【００２２】以上述べた各実施例においては、スラスト
軸受における静止板４の軸受すべり面１２を形成するグ
ラスファイバー，二硫化モリブデン等を充填したテトラ
フルオロエチレン材料１３は、金属材料例えばホワイト
メタルＷＪ２に比べて極めて耐摩耗性に優れているの
で、高荷重下での安定した流体潤滑特性が得られる。
軸受における静止板４の軸受すべり面１２を形成するグ
ラスファイバー，二硫化モリブデン等を充填したテトラ
フルオロエチレン材料１３は、金属材料例えばホワイト
メタルＷＪ２に比べて極めて耐摩耗性に優れているの
で、高荷重下での安定した流体潤滑特性が得られる。
【００２３】また、テトラフルオロエチレン材料１３は
摩擦係数もホワイトメタルＷＪ２に比べて非常に小さい
ので、起動停止時に高圧油ポンプを使用した高圧油の送
入が不用になり、かつ長期停止や起動時の油温に関係な
く起動可能となる。更に、テトラフルオロエチレン材料
１３は、熱不良導体でもあるので、軸受すべり面１２に
発生する熱を遮断し、鉄系台金１４への断熱効果も呈す
る。
摩擦係数もホワイトメタルＷＪ２に比べて非常に小さい
ので、起動停止時に高圧油ポンプを使用した高圧油の送
入が不用になり、かつ長期停止や起動時の油温に関係な
く起動可能となる。更に、テトラフルオロエチレン材料
１３は、熱不良導体でもあるので、軸受すべり面１２に
発生する熱を遮断し、鉄系台金１４への断熱効果も呈す
る。
【００２４】なお、テトラフルオロエチレン材料１３に
混入される充填材は、実際に使用される回転機械のスラ
スト軸受の用途に応じて、耐摩耗特性や摩擦係数等を考
慮して適宜決定される。
混入される充填材は、実際に使用される回転機械のスラ
スト軸受の用途に応じて、耐摩耗特性や摩擦係数等を考
慮して適宜決定される。
【００２５】図５は、本発明によるスラスト軸受と従来
のスラスト軸受との特性比較の実験結果を示す図であ
る。本発明の軸受すべり面材料としては、グラスファイ
バーを約１５％と二硫化モリブデンを約５％とをテトラ
フルオロエチレン材料に充填したものを使用した。ま
た、従来の軸受すべり面材料としては、すず系主体のホ
ワイトメタルＷＪ２を使用した。そして、本発明の軸受
温度測定点は温度測定感熱素子が設置できる鉄系台金１
４の上部付近とし、従来軸受の温度計設置位置のすべり
面から３０〜５０ｍｍの位置と全く同じ位置とした。ま
た、図５中の比摩耗率は下記式で表わされ、軸受平均面
圧，単位走行距離当たりのすべり面材料の摩耗深さを示
す物理的意味がある。
のスラスト軸受との特性比較の実験結果を示す図であ
る。本発明の軸受すべり面材料としては、グラスファイ
バーを約１５％と二硫化モリブデンを約５％とをテトラ
フルオロエチレン材料に充填したものを使用した。ま
た、従来の軸受すべり面材料としては、すず系主体のホ
ワイトメタルＷＪ２を使用した。そして、本発明の軸受
温度測定点は温度測定感熱素子が設置できる鉄系台金１
４の上部付近とし、従来軸受の温度計設置位置のすべり
面から３０〜５０ｍｍの位置と全く同じ位置とした。ま
た、図５中の比摩耗率は下記式で表わされ、軸受平均面
圧，単位走行距離当たりのすべり面材料の摩耗深さを示
す物理的意味がある。
【００２６】
【数１】
【００２７】ここで、Ｗ：スラスト軸受荷重（ｋｇ） Ｓ：走行距離（ｋｍ） ΔＷ：軸受材料摩耗重量（×１０-4ｇ） γ：軸受材料比重量（ｇ／ｃｍ3 ） Δｈ：摩耗深さ（μｍ） Ｐ：軸受平均面表圧（ｋｇ／ｃｍ2 ） 図５に示す結果から明らかなように、従来軸受材料のホ
ワイトメタルＷＪ２に比べて、本発明の軸受材料の比摩
耗率は極めて小さく、優れた軸受性能を有し、かつ軸受
平均面圧が増大すると、むしろ摩耗率は低下する傾向す
ら示す結果が得られた。
ワイトメタルＷＪ２に比べて、本発明の軸受材料の比摩
耗率は極めて小さく、優れた軸受性能を有し、かつ軸受
平均面圧が増大すると、むしろ摩耗率は低下する傾向す
ら示す結果が得られた。
【００２８】更に、本発明の軸受材料では、起動時のす
べり面静摩擦係数も小さく、これにより起動時における
高圧油ポンプの使用を不用とすることができる。また、
従来軸受では、軸受平均面圧が増大していき、やがて損
傷する場合の限界の軸受温度試験では、軸受すべり面に
は深い摩耗条痕が発生し、しかも相手側の回転板すべり
面にホワイトメタルＷＪ２が付着し、軸受性能としての
流体潤滑油膜が破断して、スラスト軸受の焼損に至っ
た。
べり面静摩擦係数も小さく、これにより起動時における
高圧油ポンプの使用を不用とすることができる。また、
従来軸受では、軸受平均面圧が増大していき、やがて損
傷する場合の限界の軸受温度試験では、軸受すべり面に
は深い摩耗条痕が発生し、しかも相手側の回転板すべり
面にホワイトメタルＷＪ２が付着し、軸受性能としての
流体潤滑油膜が破断して、スラスト軸受の焼損に至っ
た。
【００２９】これに対し、本発明の軸受では、スラスト
軸受平均面圧が１００ｋｇ／ｃｍ2の高面圧でも、回転
板すべり面は鏡面に光っていて、回転板すべり面の摩耗
量も極めて少なかった。このような特徴は、次の理由に
よるものである。すなわち、軸受平均面圧の増加と共
に、最高油膜圧力との比ＰＭＡＸ／ＤＭＥＡＮが低下し
ていくことから、油膜厚さはかなり小さくなるが、油膜
圧力分布の波形がなだらかなお椀状になる。そして、こ
の現象は、テトラフルオロエチレン材料が弾性体であ
り、軸受すべり面材料が高面圧下ではすべり面の中央部
で油膜の発生圧力によりなめらかに凹形状に変形するた
めに、生じるものと思われる。
軸受平均面圧が１００ｋｇ／ｃｍ2の高面圧でも、回転
板すべり面は鏡面に光っていて、回転板すべり面の摩耗
量も極めて少なかった。このような特徴は、次の理由に
よるものである。すなわち、軸受平均面圧の増加と共
に、最高油膜圧力との比ＰＭＡＸ／ＤＭＥＡＮが低下し
ていくことから、油膜厚さはかなり小さくなるが、油膜
圧力分布の波形がなだらかなお椀状になる。そして、こ
の現象は、テトラフルオロエチレン材料が弾性体であ
り、軸受すべり面材料が高面圧下ではすべり面の中央部
で油膜の発生圧力によりなめらかに凹形状に変形するた
めに、生じるものと思われる。
【００３０】最後に、従来の軸受ではすべり面と静止板
底面との温度差により静止板の熱変形が発生していた
が、本発明の軸受ではテトラフルオロエチレン材料の熱
伝導率は０．３ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃であって不良導体
であることから（ちなみに、ホワイトメタルＷＪ２の熱
伝導率は５１ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃）、鉄系台金の過大
な熱変形は全く発生しなかった。
底面との温度差により静止板の熱変形が発生していた
が、本発明の軸受ではテトラフルオロエチレン材料の熱
伝導率は０．３ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃であって不良導体
であることから（ちなみに、ホワイトメタルＷＪ２の熱
伝導率は５１ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃）、鉄系台金の過大
な熱変形は全く発生しなかった。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転軸の周りに放射状に配置され、該回転軸に取り付け
たスラストカラーの下端面に設けた回転板を摺動可能に
支持する複数の扇形の静止板を具備するスラスト軸受装
置において、前記回転板と摺接する静止板の軸受すべり
面をグラスファイバー，二硫化モリブデン等を充填した
テトラフルオロエチレン材料で形成した構成とし、この
静止板の軸受すべり面を形成する充填材混入テトラフル
オロエチレン材料は、従来の軸受金属材料例えばホワイ
トメタルＷＪ２に比べて極めて耐摩耗性に優れているの
で、高荷重下での安定した流体潤滑特性が得られ、ま
た、摩耗係数も非常に小さいので、起動停止時に高圧油
ポンプを使用した高圧油の送入が不用になり、かつ長期
停止や起動時の油温に関係なく起動可能となり、更に、
熱不良導体でもあるので、軸受すべり面に発生する熱を
遮断し、静止板を支持する部材への断熱効果も呈する。
したがって、スラスト軸受平均面圧を従来軸受に比べて
５０％も高い７０〜８０ｋｇ／ｃｍ2 にも高めることが
できるので、飛躍的に軸受損失を低減することができる
などの優れた効果が奏される。
回転軸の周りに放射状に配置され、該回転軸に取り付け
たスラストカラーの下端面に設けた回転板を摺動可能に
支持する複数の扇形の静止板を具備するスラスト軸受装
置において、前記回転板と摺接する静止板の軸受すべり
面をグラスファイバー，二硫化モリブデン等を充填した
テトラフルオロエチレン材料で形成した構成とし、この
静止板の軸受すべり面を形成する充填材混入テトラフル
オロエチレン材料は、従来の軸受金属材料例えばホワイ
トメタルＷＪ２に比べて極めて耐摩耗性に優れているの
で、高荷重下での安定した流体潤滑特性が得られ、ま
た、摩耗係数も非常に小さいので、起動停止時に高圧油
ポンプを使用した高圧油の送入が不用になり、かつ長期
停止や起動時の油温に関係なく起動可能となり、更に、
熱不良導体でもあるので、軸受すべり面に発生する熱を
遮断し、静止板を支持する部材への断熱効果も呈する。
したがって、スラスト軸受平均面圧を従来軸受に比べて
５０％も高い７０〜８０ｋｇ／ｃｍ2 にも高めることが
できるので、飛躍的に軸受損失を低減することができる
などの優れた効果が奏される。
【図１】本発明の一実施例のスラスト軸受における静止
板の平面図。
板の平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】本発明の他の実施例の静止板の断面図。
【図４】図３の鳥瞰図。
【図５】本発明のスラスト軸受と従来のスラスト軸受と
の特性比較の実験結果を示す図。
の特性比較の実験結果を示す図。
【図６】従来のスラスト軸受の断面図。
【図７】図６に示した従来のスラスト軸受の静止板のす
べり面における油膜圧力分布を示す図。
べり面における油膜圧力分布を示す図。
【図８】他の従来のスラスト軸受の断面図。
１…回転軸、２…スラストカラー、３…回転板、４，４
ａ，４ｂ…静止板、５…弾性部材、６…支持板、７…油
槽、８…油溝、９…潤滑油、１０…熱絶縁板、１１…ガ
イド軸受、１２…軸受すべり面、１３…充填材混入テト
ラフルオロエチレン材料、１４…鉄系台金、１５…バッ
クメタル、１６…ハンダ、１７…小孔、１８…溶接線。
ａ，４ｂ…静止板、５…弾性部材、６…支持板、７…油
槽、８…油溝、９…潤滑油、１０…熱絶縁板、１１…ガ
イド軸受、１２…軸受すべり面、１３…充填材混入テト
ラフルオロエチレン材料、１４…鉄系台金、１５…バッ
クメタル、１６…ハンダ、１７…小孔、１８…溶接線。
Claims (1)
- 【請求項１】 回転軸の周りに放射状に配置され、前記
回転軸に取り付けたスラストカラーの下端面に設けた回
転板を摺動可能に支持する複数の扇型の静止板を備え、
潤滑油中で回転するスラスト軸受装置において、前記回
転板と摺接する前記静止板の軸受すべり面をグラスファ
イバー，二硫化モリブデン等を充填したテトラフルオロ
エチレン材料で形成したことを特徴とするスラスト軸受
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6218508A JPH0884452A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | スラスト軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6218508A JPH0884452A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | スラスト軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0884452A true JPH0884452A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=16721031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6218508A Pending JPH0884452A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | スラスト軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0884452A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011055640A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 立形回転電機 |
| JP2016540657A (ja) * | 2013-12-10 | 2016-12-28 | コメート グループ ゲーエムベーハー | 工具装置及び捩り振動を切り離す方法 |
| JP2022074899A (ja) * | 2020-11-05 | 2022-05-18 | 株式会社東芝 | 立軸回転電機用の摺動部材および立軸回転電機用の摺動部材の製造方法 |
| JP2022074895A (ja) * | 2020-11-05 | 2022-05-18 | 株式会社東芝 | 立軸回転電機用の摺動部材および立軸回転電機用の摺動部材の製造方法 |
| CN115190743A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-10-14 | 中国科学院电工研究所 | 推力轴承瓦和用于立式水电机组的推力轴承 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58108299A (ja) * | 1981-12-21 | 1983-06-28 | Taiho Kogyo Co Ltd | アルミニウム合金軸受 |
| JPS60102829A (ja) * | 1984-10-17 | 1985-06-07 | Toshiba Corp | 立軸回転電機の回転子 |
| JPH05296235A (ja) * | 1992-04-16 | 1993-11-09 | Toshiba Corp | スラスト軸受 |
-
1994
- 1994-09-13 JP JP6218508A patent/JPH0884452A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58108299A (ja) * | 1981-12-21 | 1983-06-28 | Taiho Kogyo Co Ltd | アルミニウム合金軸受 |
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| JP2022074899A (ja) * | 2020-11-05 | 2022-05-18 | 株式会社東芝 | 立軸回転電機用の摺動部材および立軸回転電機用の摺動部材の製造方法 |
| JP2022074895A (ja) * | 2020-11-05 | 2022-05-18 | 株式会社東芝 | 立軸回転電機用の摺動部材および立軸回転電機用の摺動部材の製造方法 |
| CN115190743A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-10-14 | 中国科学院电工研究所 | 推力轴承瓦和用于立式水电机组的推力轴承 |
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