JPH11141545A - スクイーズフィルムダンパー軸受 - Google Patents

スクイーズフィルムダンパー軸受

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JPH11141545A
JPH11141545A JP9305687A JP30568797A JPH11141545A JP H11141545 A JPH11141545 A JP H11141545A JP 9305687 A JP9305687 A JP 9305687A JP 30568797 A JP30568797 A JP 30568797A JP H11141545 A JPH11141545 A JP H11141545A
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JP
Japan
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damper
pressure
space
oil film
annular space
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JP9305687A
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Yutaka Ozawa
豊 小澤
Hiroshi Kamiyoshi
博 神吉
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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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
    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/04—Ball or roller bearings, e.g. with resilient rolling bodies
    • F16C27/045—Ball or roller bearings, e.g. with resilient rolling bodies with a fluid film, e.g. squeeze film damping
    • 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
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
    • 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
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    • F16C2360/00—Engines or pumps

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 タービン等の高速回転機械の回転部分若しく
は一般機械において振動防止を必要とする回転部分に適
用されるスクイーズフィルムダンパー軸受において、圧
力分布を調整してキャビテーション現象の発生を抑制
し、回転機械の事故発生の防止を図るようにしたものを
提供することを課題とする。 【解決手段】 半径方向に振動する内輪と固定した外輪
との間に形成される環状空間に油膜圧力を発生させてダ
ンパーを形成するものにおいて、前記環状空間の軸方向
端部寄りに油膜圧力を逃がす空間部を設け、油膜圧力が
発生する内輪と外輪との間の環状空間の端部に向けてピ
ーク圧となる油膜圧力を前記空間部により逃がしてピー
ク圧を大幅に緩和させてキャビテーションの発生を広い
範囲で防止し、回転機械の信頼性を大幅に高めた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ジェットエンジ
ン、高圧コンプレッサ、蒸気タービン又はガスタービン
等の高速回転機械の回転部分若しくは一般機械において
振動防止を必要とする回転部分に適用されるスクイーズ
フィルムダンパー軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９および図１０に基づいて従来のスク
イーズフィルムダンパー軸受について説明する。
【０００３】図９はころがり軸受を用いた一例を示し、
軸１０のジャーナルに嵌められたころがり軸受１の外周
にはダンパ内輪２が装着され、同ダンパ内輪２の外周面
とその外側に配置されたダンパ外輪３との間には、軸方
向両端をＯリング４、４で閉塞されて環状空間９が形成
されている。
【０００４】同ダンパ外輪３は、ダンパ内輪２に対峙す
る内面側で、軸方向ほぼ中央位置に、周方向に延びる給
油溝５を有し、かつ、同給油溝５に開放し、半径方向に
延びる給油口６を周方向に間隔をおいて複数個設けてい
る。
【０００５】そして図では略示しているが、前記給油口
６は給油ライン７に連通し、同給油ライン７から給油口
６、給油溝５を経て作動流体（本明細書においては、油
や水等の粘性流体を総称する）が環状空間９に供給され
る様になっている。
【０００６】従っていま、前記給油ライン７から環状空
間９に作動油が供給されている状態で軸１０が回転する
と、その際に軸振動を生じるが、その場合ころがり軸受
１の外周側リングと共にダンパ内輪２が半径方向に振動
し、同ダンパ内輪２で区画される環状空間９の半径方向
の間隔、換言すればダンパ内輪２とダンパ外輪３との隙
間が変化し、ここに供給された前記作動油がダンパ内輪
２につられて動くことにより同隙間内に油膜圧力Ｐ1 を
発生し、この油膜圧力Ｐ1 がダンピング効果をもたらす
ことになる。
【０００７】なお、図１０に示すものは、前記図９のこ
ろがり軸受１に換えてすべり軸受１ａを採用したもので
あり、この例ではすべり軸受１ａ自体の外周部がダンパ
内輪を兼用し、その余の構成および機能は前記図９のも
のと全く同一でるので、重複する説明を省略する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前記の様に構成された
従来のものにあっては、次の様な問題があった。先ず第
１に、装置の作動中にダンパ内輪２とダンパ外輪３は、
互いに偏心することがある。
【０００９】ダンパ内輪２のダンパ外輪３に対する相対
偏心量をｅ、偏心時における同ダンパ内輪２とダンパ外
輪３との半径方向の隙間をｃとすると、偏心率：ｅ／ｃ
は図１１に示すように、それが大きくなるとダンピング
係数も大きく変化してダンピング効果の変動が大きくな
り、キャビテーション発生域に及ぶことになるので、同
ダンピング効果を一定に維持するために、偏心を一定に
保つことが必要不可欠となる。
【００１０】ここで軸方向圧力分布見ると、図１３に示
す様に、軸方向の油膜圧力Ｐ2 は環状空間９の中央に当
たる給油溝５を中心として、両端部のＯリング４、４に
向けて漸次大きくなる様に分布している。
【００１１】また、第２には、ダンパ内輪２とダンパ外
輪３の偏心が大きい時、振動が大きい時、または動荷重
が大きい時には、図１２中の圧力振幅値Ｐmax が大きく
なるため、同図１２に示す様に周方向圧力分布を見る
と、０〜２πの間のうちの一定の角度幅の部分では、油
膜圧力Ｐ1 が給油溝圧力Ｐ0 を通り越してキャビテーシ
ョン発生圧力Ｐ3 より低くなり、キャビテーション発生
域Ｚに入り込んでしまうので、ここにキャビテーション
現象が発生し、これに伴ってダンピング特性のジャンプ
が起こり、突然ダンピングが減少してダンピング効果が
なくなることがある。
【００１２】しかも、この現象はダンピングが一番効い
て欲しい大振動の時に発生するので、この問題を解決す
ることは回転機械の事故防止にとって極めて重要、かつ
必須の事項である。
【００１３】しかしながら、この点に関する従来の技術
レベルは決して満足の行くものではなく、むしろこの問
題は解決不能と決めつけられ、関連部位の構成を余裕を
持たせた設計で対応するという以外に格別の妙案はな
く、適切な対策は取られていないというのが実情であっ
た。
【００１４】本発明はこのような状況を背景としてなさ
れ、前記キャビテーション現象の発生を抑制し、回転機
械の事故発生の防止を図るようにした好適なスクイーズ
フィルムダンパー軸受を提供することを課題とするもの
である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記した課題
を解決すべくなされたもので、半径方向に振動する内輪
と固定した外輪との間に形成される環状空間に油膜圧力
を発生させてダンパーを形成するスクイーズフィルムダ
ンパー軸受において、前記環状空間の軸方向端部寄りに
油膜圧力を逃がす空間部を設けたスクイーズフィルムダ
ンパー軸受を提供するものである。
【００１６】すなわち、本発明に於いては、油膜圧力が
発生する内輪と外輪との間の環状空間には、その軸方向
端部に寄せて空間部を設けているので、この端部に向け
てピーク圧となる環状空間に発生する油膜圧力は、前記
空間部により逃がされてそのピーク圧は低下することに
なる。
【００１７】また、本発明は、前記空間部は、前記環状
空間を外輪の外に開放する複数のダンパ孔で構成したス
クイーズフィルムダンパー軸受を提供するものである。
【００１８】すなわち、本発明に於いて、前記内輪と外
輪との間に形成された環状空間の軸方向端部に寄せて設
けた空間部は、環状空間を外輪の外に向けて開放する複
数のダンパ孔で形成されているので、同環状空間の端部
に向けてピーク圧となる油膜圧力は、同ダンパ孔を経て
環状空間から流出する作動流体と共に逃がされ、環状空
間内の油膜圧力のピークは低下することになる。
【００１９】また、本発明は、前記空間部は、前記外輪
または内輪の少なくともいずれか一方に設けた円周溝で
構成したスクイーズフィルムダンパー軸受を提供するも
のである。
【００２０】すなわち、本発明に於いて、前記内輪と外
輪との間に形成された環状空間の軸方向端部に寄せて設
けた空間部は、これを円周溝で形成したので、同環状空
間の端部に向けてピーク圧となる油膜圧力は、作動流体
が同円周溝に流入することにより逃がされ、ここに発生
する油膜圧力のピークは低下することになる。
【００２１】さらにまた、本発明は、前記空間部は、軸
方向端部に向かって拡大するテーパ部または段差部で構
成したスクイーズフィルムダンパー軸受を提供するもの
である。
【００２２】すなわち、本発明に於いて、前記内輪と外
輪との間に形成された環状空間の軸方向端部に寄せて設
けた空間部は、これを軸方向端部に向かって拡大するテ
ーパ部または段差部で形成したので、同環状空間の端部
に向けてピーク圧となる油膜圧力は、作動流体がこのテ
ーパ部または段差部に流入することにより逃がされ、こ
こに発生する油膜圧力のピークは低下することになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の実施の第１形態を図１お
よび図２に基づいて説明する。
【００２４】図１は、本実施の形態に係るスクイーズフ
ィルムダンパー軸受の断面形状を示し、図にはその要部
の応用変形例を示している。
【００２５】なお、本実施の形態においては、その多く
の構成部分が前記従来のものと同一であるので、同従来
のものと同一の部位については、図中に同一の符号を付
して示すことにより重複する説明は極力省略し、本実施
の形態の特徴とする部分を重点的に説明する。
【００２６】本実施の形態においては、環状空間９の両
端部で同環状空間９を区画形成する左右のＯリング４、
４の近くに、ダンパ外輪３の内周面側から外周面側に貫
通する複数のダンパ孔８を設けている。
【００２７】従って、給油ライン７で送られて来て、給
油口６、給油溝５を経て環状空間９へ供給される作動流
体は、同環状空間９の両端部側に設けた各ダンパ孔８、
８を経て給油口６の上流側へ循環する流路が形成される
ことになる。
【００２８】なお、このダンパ孔８の数と直径は具体的
な装置に求められる特性によって決められるが、数につ
いては、ダンパ外輪３の両端部側それぞれ周方向に４〜
３２個程度穿孔されるのがよい。
【００２９】また、同ダンパ孔８の、ダンパ外輪３内周
面入口側と外周面出口側におけるそれぞれの形状は、図
２（ａ）に示す様に、入口側をシャープエッジ８ａと
し、出口側はＲ形状丸め加工８ｂとするか、または、図
２（ｂ）に示す様に、入口側はそのままシャープエッジ
８ａとし、出口側はテーパ形状８ｃとすることが望まし
い。
【００３０】この様に構成された本実施の形態において
は、軸１０の振動によりころがり軸受１が振動すると、
ダンパ内輪２とダンパ外輪３の間、即ち環状空間９の油
膜には、図７〜図８に示す様な圧力分布が生じ、その結
果として図６に示す様なダンピング特性が得られる。
【００３１】なお、図６〜図８の表示は、本実施の形態
の理解を容易にすることを狙って、本実施の形態に於け
る特性を実線で示し、これに対比させて前記図１１〜図
１３に説明した従来のものに於ける特性を破線で示して
いる。
【００３２】すなわち、前記ダンパ孔８を設けたことに
より、その小孔を通して作動流体の出入りが生じ、図８
に破線Ｂの従来例と実線Ａの本実施の形態を対比して示
した様に、軸方向において圧力分布がなだらかとなり、
ピーク圧力が小さくなる。
【００３３】また、ダンパ孔８の入口および出口形状を
前記図２（ａ）、（ｂ）において説明した様に形成した
ことにより、作動流体は、シャープエッジ８ａの入口側
からは入りにくく、Ｒ形状丸め加工８ｂまたはテーパ形
状８ｃの出口側からは入り易くなるので、正のピーク圧
の減少よりも負のピーク圧の減少が大きくなる。
【００３４】これを図７に破線Ｂの従来例と実線Ａの本
実施の形態を対比して示すと、本実施の形態の円周方向
に於ける油膜圧力Ｐ1 は、給油溝圧力Ｐ0 を基準として
正の方向で破線Ｂの従来例より低下してピークがなだら
かとなるが、前記給油溝圧力Ｐ0 を基準として負の方向
では、このなだらかさが一段と進み、ピークがより小さ
くなり、従来のものと異なってキャビテーション発生圧
Ｐ3 以下に低下しにくくなることになる。
【００３５】従って図６に於いては、大偏心率において
も図１２に示すようなキャビテーション発生域が存在し
なくなる。
【００３６】要するに本実施の形態においては、図６〜
図８に纏められて表示されるように偏心の大きい範囲で
の特性の変化が大きく生じなくなると共に、油膜内の負
圧の発生も小孔からの作動流体の出入りにより大幅に緩
和されるため、キャビテーションの発生を広い範囲で防
止できる。
【００３７】その結果、スクイーズフィルムダンパー軸
受としての効果を振動の大振幅まで保つことができ、回
転機械の信頼性を大幅に高めることができるようになっ
たものである。
【００３８】次に本発明の実施の第２形態について図３
に基づいて説明する。本実施の形態は基本的な構成部分
が前記実施の第１形態と同一であるので、本実施の形態
の主要部で前記実施の第１形態と異なる部分のみを図示
し、説明も図面の表示も重複する部分は大幅に省略し
た。
【００３９】すなわち、本実施の形態においては、前記
実施の第１形態におけるダンパ孔８に換えて、ダンパ外
輪３の該当する位置に内周面に沿って延びる円周溝１１
を設けたものである。
【００４０】そしてこの円周溝１１が前記ダンパ孔８と
同様に機能して、ピーク圧力の低減と、負圧発生の軽減
を行い、同ダンパ孔８を主要な構成とする前記実施の第
１形態のものと同等の効果を奏するものである。
【００４１】なお、本実施の形態において、ここで図示
したものでは、円周溝１１をダンパ外輪３に設けている
が、同円周溝１１はダンパ内輪２に設けてもよく、また
は、ダンパ外輪３とダンパ内輪２のいずれか一方ではな
く、両方に設けてもよいものである。
【００４２】次に本発明の実施の第３形態について図
４、図５に基づいて説明する。前記実施の第２形態と同
様に、本実施の形態も基本的な構成部分が前記実施の第
１形態と同一であるので、本実施の形態の主要部で前記
実施の第１形態と異なる部分のみを図示し、説明も図面
の表示も重複する部分は大幅に省略した。
【００４３】すなわち、図４に示した本実施の形態にお
いては、前記実施の第１形態におけるダンパ孔８に換え
て、ダンパ外輪３の該当する位置の内周面を、軸方向端
部に配置したＯリング４に向かって拡大するテーパ部１
２で構成したものである。
【００４４】また、図５には、この変形例として、前記
テーパ部１２に換えてダンパ外輪３の該当する位置の内
周面を、軸方向端部に配置したＯリング４に向かって拡
大する段差部１３で構成したものをしめしている。
【００４５】そしてこのテーパ部１２または段差部１３
が前記実施の第１形態におけるダンパ孔８と同様に機能
して、ピーク圧力の低減と、負圧発生の軽減を行い、前
記実施の第１形態のものと同等の効果を奏するものであ
る。
【００４６】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
径方向に振動する内輪と固定した外輪との間に形成され
る環状空間に油膜圧力を発生させてダンパーを形成する
スクイーズフィルムダンパー軸受において、前記環状空
間の軸方向端部寄りに油膜圧力を逃がす空間部を設けた
構成としているので、本発明に於いては、油膜圧力が発
生する内輪と外輪との間の環状空間の端部に向けてピー
ク圧となる油膜圧力は、前記空間部により逃がされてそ
のピーク圧は低下して大幅に緩和されるため、キャビテ
ーションの発生を広い範囲で防止できる。
【００４８】その結果、スクイーズフィルムダンパー軸
受としての効果を振動の大振幅まで保つことができ、回
転機械の信頼性を大幅に高めることができるようになっ
たものである。
【００４９】また、請求項２に記載の発明によれば、前
記空間部は、前記環状空間を外輪の外に開放する複数の
ダンパ孔で構成しているので、本発明に於いては、前記
内輪と外輪との間に形成された環状空間を外輪の外に向
けて開放する複数のダンパ孔により、同環状空間の端部
に向けてピーク圧となる油膜圧力を作動流体と共に逃が
し、環状空間内の油膜圧力のピークを低下して大幅に緩
和し、キャビテーションの発生を広い範囲で防止でき
る。
【００５０】その結果、前記の発明と同様に、スクイー
ズフィルムダンパー軸受としての効果を振動の大振幅ま
で保つことができ、回転機械の信頼性を大幅に高めるこ
とができるようになったものである。
【００５１】また、請求項３に記載の発明によれば、前
記空間部は、前記外輪または内輪の少なくともいずれか
一方に設けた円周溝で構成しているので、本発明に於い
ては、前記内輪と外輪との間に形成された環状空間の軸
方向端部に寄せて設けた円周溝により、同環状空間の端
部に向けてピーク圧となる油膜圧力を逃がし、環状空間
内の油膜圧力のピークを低下して大幅に緩和し、キャビ
テーションの発生を広い範囲で防止できる。
【００５２】その結果、前記の各発明と同様に、スクイ
ーズフィルムダンパー軸受としての効果を振動の大振幅
まで保つことができ、回転機械の信頼性を大幅に高める
ことができるようになったものである。
【００５３】さらにまた、請求項４に記載の発明によれ
ば、前記空間部は、軸方向端部に向かって拡大するテー
パ部または段差部で構成しているので、本発明に於いて
は、前記内輪と外輪との間に形成された環状空間の軸方
向端部に寄せて設けたテーパ部または段差部により、同
環状空間の端部に向けてピーク圧となる油膜圧力を逃が
し、環状空間内の油膜圧力のピークを低下して大幅に緩
和し、キャビテーションの発生を広い範囲で防止でき
る。
【００５４】そして本発明もまた前記の各発明と同様
に、スクイーズフィルムダンパー軸受としての効果を振
動の大振幅まで保つことができ、回転機械の信頼性を大
幅に高めることができるようになったものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係るスクイーズフィ
ルムダンパー軸受の断面形状を示す説明図である。
【図２】図１のものに於ける要部を拡大して示し、
（ａ）は一例を、（ｂ）は他の例をそれぞれ示す説明図
である。
【図３】本発明の実施の第２形態に係るスクイーズフィ
ルムダンパー軸受の主要部を拡大して示す説明図であ
る。
【図４】本発明の実施の第３形態に係るスクイーズフィ
ルムダンパー軸受の主要部を拡大して示す説明図であ
る。
【図５】図４のものに於ける変形例を示す説明図であ
る。
【図６】本発明の各実施の形態におけるダンパ内外輪の
偏心状況を示す説明図である。
【図７】本発明の各実施の形態における円周方向圧力分
布を示す説明図である。
【図８】本発明の各実施の形態における軸方向圧力分布
を示す説明図である。
【図９】従来のスクイーズフィルムダンパー軸受の一例
の断面形状を示す説明図である。
【図１０】従来のスクイーズフィルムダンパー軸受の他
の例の断面形状を示す説明図である。
【図１１】従来のスクイーズフィルムダンパー軸受にお
けるダンパ内外輪の偏心状況を示す説明図である。
【図１２】従来のスクイーズフィルムダンパー軸受にお
ける円周方向圧力分布を示す説明図である。
【図１３】従来のスクイーズフィルムダンパー軸受にお
ける軸方向圧力分布を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ころがり軸受 １ａ すべり軸受 ２ ダンパ内輪 ３ ダンパ外輪 ４ Ｏリング ５ 給油溝 ６ 給油口 ７ 給油ライン ８ ダンパ孔 ８ａ シャープエッジ ８ｂ Ｒ形状丸め加工 ８ｃ テーパ形状 ９ 環状空間 １０ 軸 １１ 円周溝 １２ テーパ部 １３ 段差部 Ｐ0 給油溝圧力 Ｐ1 油膜圧力 Ｐ2 油膜圧力 Ｐ3 キャビテーション発生圧 Ｚ キャビテーション発生域

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半径方向に振動する内輪と固定した外輪
    との間に形成される環状空間に油膜圧力を発生させてダ
    ンパーを形成するスクイーズフィルムダンパー軸受にお
    いて、前記環状空間の軸方向端部寄りに油膜圧力を逃が
    す空間部を設けたことを特徴とするスクイーズフィルム
    ダンパー軸受。
  2. 【請求項２】 前記空間部は、前記環状空間を外輪の外
    に開放する複数のダンパ孔で構成したことを特徴とする
    請求項１に記載のスクイーズフィルムダンパー軸受。
  3. 【請求項３】 前記空間部は、前記外輪または内輪の少
    なくともいずれか一方に設けた円周溝で構成したことを
    特徴とする請求項１に記載のスクイーズフィルムダンパ
    ー軸受。
  4. 【請求項４】 前記空間部は、軸方向端部に向かって拡
    大するテーパ部または段差部で構成したことを特徴とす
    る請求項１に記載のスクイーズフィルムダンパー軸受。
JP9305687A 1997-11-07 1997-11-07 スクイーズフィルムダンパー軸受 Withdrawn JPH11141545A (ja)

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