JPH11210747A

JPH11210747A - ジャーナル軸受

Info

Publication number: JPH11210747A
Application number: JP1446598A
Authority: JP
Inventors: Toshio Hirano; 野俊夫平; Hitoshi Sakakida; 田均榊; Toshiaki Nasuda; 利昭那須田; Tatsuo Yamashita; 下達雄山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 1999-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】回転軸のアライメント変化に対し、それに追
随して軸の平行を保つように動作する調心機能をもつこ
とで片当りによる損傷を防止し、軸振動を抑制し得るジ
ャーナル軸受を得ること。【解決手段】内周面に回転軸１を支承する軸受面２ａ
を設けた内輪２とその内輪の外周に設けられた外輪３と
の間に球面座３ａを具えたジャーナル軸受において、外
輪３の内周面または内輪２の外周面に潤滑油用の少なく
とも１個の油溝を設けるとともに、その油溝１０内に多
孔質体１３を装着した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気タービン・発
電機など大型回転機械の回転軸を支承するジャーナル軸
受に係わり、特に調心機能および振動抑制効果を与える
ようにしたジャーナル軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２０（ａ）および（ｂ）は一般的なジ
ャーナル軸受の正面断面図および側面断面図であって、
ジャーナル軸受は内周面に回転軸１を支承する軸受面２
ａを設けた上下２分割された内輪２と、その内輪２の外
周に内輪２と同心状に配設され、上記内輪２を支持する
上下２分割された外輪３から構成されている。

【０００３】外輪３は図示しない基礎台或はケーシング
に固定されており、内輪２の内周面には潤滑特性を良く
するためにホワイトメタル等の軸受合金が接着されてい
る。また、内輪２および外輪３には、回転軸１と内輪２
の軸受面２ａとの間の環状間隙内に潤滑油を給排する潤
滑油供給孔４および潤滑油排油孔５が穿設されており、
潤滑油供給孔４から供給された潤滑油が回転軸１と軸受
面２ａとの間の間隙を流れ、潤滑油排油孔５から軸受外
へ排出され、軸受面の潤滑が行なわれる。すなわち、回
転軸１が回転すると軸受面２ａとの間隙を流れている潤
滑油がクサビ油膜を形成し油膜圧力を発生し、この油膜
を介して回転軸が支承される。

【０００４】ところで、上記内輪２の外周面は球面加工
されており、この球面部が外輪３の球面座３ａに係合支
持されている。内輪２の外周球面の曲率と外輪３の球面
座３ａの曲率は同一寸法であるが、通常若干の隙間がで
きるように加工されいる。したがって、この球面によっ
て内輪２は球面の中心の回りに揺動可能であり、回転軸
の組立の際に予め軸のアライメント量を考慮した上で、
回転軸１と軸受面２ａとが平行になるように内輪２を傾
けることができる。また、回転中において、回転軸のア
ライメントが変化した場合でも、回転軸１の傾きに対応
してこれに追従して内輪２が傾斜して調心機能を奏し、
軸受機能が損なわれることを防止することができる。

【０００５】図２１は、軸受が回転軸１の傾きに追随し
ていく様子を示す図であり、回転軸１と軸受面２ａとの
間に相対的な傾斜が生じると、回転軸１と軸受面２ａと
の隙間に形成されている油膜の厚さが軸方向に不均一と
なり、一方の軸受端での油膜厚さが極度に薄くなり、軸
受油膜圧力分布も実線で示すように油膜厚さが薄いとこ
ろでピークとなる。この時内輪２には、軸受油膜圧力分
布が軸受中心に対して非対称になりモーメントＭが発生
する。したがって、球面座３ａに生じている摩擦抵抗が
モーメントＭより小さいと内輪２は球面座に沿って点線
で示した位置まで移動する。そして、軸方向の軸受油膜
圧力分布は軸受中心に対して対称になり、モーメントＭ
はなくなり、この位置でバランスし、軸受と回転軸が平
行に保たれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】最近の蒸気タービン・
発電機、ガスタービン・発電機は大容量化される傾向に
ある。その結果、それぞれの軸も長大化されるため、軸
はたわみ易くなり、アライメント変化量も大きく、さら
には軸受荷重も増大する。また、タービンは運転中にお
いても、負荷や外気温などの運転条件によって、タービ
ン車室内の温度や真空度が変化し、その影響で軸受台が
変形するため、軸のアライメントや傾きが大きく変化す
ることになる。この回転軸の変化に対し、軸受は回転軸
との平行を保つように球面により追従して動作すること
が理想である。最近のタービン・発電機の大型化によ
り、軸のアライメントや傾きの変化は大きくなるため、
球面座の調心機能、球面座が滑ることにより軸受の内輪
が回転軸に追随し、軸受と回転軸を平行に保つ機能は、
ますます重要になりつつある。

【０００７】しかし、球面座は乾燥摩擦であるためその
時の摩擦係数は非常に大きく、最大０．７に達する場合
もある。また、軸受の内輪外周面や外輪内周面を完全な
球面に加工するのは不可能で、加工粗さによる凹凸や加
工時の表面のうねりにより、両表面には、微少な凹凸が
多数存在するため、実際には、内輪と外輪は面でなく、
いくつかの点で接している。その接し方によっては、両
表面の凸部が引っかかるなどして、発生する摩擦力が更
に大きくなる場合がある。また、軸回転中は、軸受面と
回転軸間の摩擦損失が熱に変わるため、内輪は外輪より
温度が高くなるので、熱膨張量は内輪の方が外輪よりも
大きく、内輪と外輪の間隙は小さくなる。そのため、上
述の摩擦力が大きくなる傾向は顕著になる。

【０００８】球面座に発生する摩擦力が、内輪を滑らそ
うとする力よりも大きい場合には、内輪が滑らず球面座
が正常に機能しない。この場合、図２１の実線のよう
に、回転軸１と軸受面２ａに傾きが生じたまま運転され
ることになる。この時、軸受油膜圧力分布は、一方の軸
受端での油膜厚さが極度に薄くなるため、その部分で局
所的に軸受油膜圧力が上昇し、発生する最大油膜圧力も
球面座が正常に機能したときに比べると大きくなる。ま
た、軸受表面の温度も最大油膜圧力発生点で１２０度を
越える場合があることが、実験により確かめられてお
り、軸受表面の融点及び耐力の低いホワイトメタルが、
溶融または焼付きを起こす、いわゆる片当り現象により
軸受の損傷を発生する可能性が高くなる。また、接触に
よって回転軸に不安定振動を引き起こし、更には回転軸
系全体に悪影響を与えかねない状態となる。また、図２
２は、回転軸と軸受とが相対的に傾いている場合と回転
軸と軸受とが平行な場合の、回転数に対する回転軸の軸
支部の振動振幅をそれぞれＡおよびＢに示している。回
転軸と軸受とが相対的に平行な場合の方が振動振幅は全
体的に小さくなっているが、これは、回転軸と軸受とが
相対的に傾いていると軸受の減衰効果が小さくなるため
振動が大きくなり、危険速度上でラビング等の振動問題
を引き起こす可能性もあることを示している。

【０００９】また、大容量化によってタービン単体が大
型化すると当然軸受も大型となり、また、軸受の負荷能
力を保つために軸受幅も大きくなる。軸受が大型化し、
軸受幅が大きくなると、回転軸の傾きが同じでも、軸受
両端部における軸受面と回転軸の間隙は小さくなる。ま
た、大型化によって、軸受荷重も大きくなるため、軸受
球面座の動作は悪くなる傾向があり、軸受球面座が動作
しない場合もある。そうなると先に述べたような片当り
現象が起こりやすくなり、更には軸受損傷の可能性が高
くなることになる。

【００１０】そこで、球面座に発生する摩擦力を低減す
るため、図２３および図２４に示すように外輪３の内周
または内輪２の外周面に周方向に延びる油溝６を設け、
その油溝６に潤滑油を供給することも提案されている。
しかし、この場合、潤滑油が油溝６内を流れるため潤滑
油が内輪と外輪間の隙間に十分浸透できなかったり、或
は潤滑油供給路等の構造が複雑になるなどの問題があっ
た。

【００１１】本発明は、上記の問題点を解決することを
目的としたもので、回転軸のアライメント変化に対し、
それに追従して軸との平行を保つように動作する調心機
能を持つことで片当りによる損傷を防止し、また、軸振
動を抑制し得るジャーナル軸受を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、内周面に
回転軸を支承する軸受面を設けた内輪とその内輪の外周
に設けられた外輪との間に球面座を具えたジャーナル軸
受において、上記外輪の内周面または外輪の外周面に潤
滑油用の少なくとも１個の油溝を設けるとともに、その
油溝内に多孔質体を装着したことを特徴とする。しかし
て、潤滑油は多孔質体の中をゆっくりと流れ、少ない潤
滑油量で球面座を十分潤滑し、球面座で発生する摩擦力
が小さくなり、内輪と外輪が滑りやすくなり、内輪が回
転軸に追随し軸受と回転軸を平行に保つことができる。

【００１３】第２の発明は、内輪を支持する外輪全体ま
たはその一部、或は内輪外周面が多孔質材によって形成
されている。しかして、この場合も第１の発明と同様な
作用効果を奏する。

【００１４】また、第３の発明は、球面座へ供給される
潤滑油が、軸受外輪外周部から内輪内周面に向って穿設
された軸受用潤滑油供給孔から分岐導出されることを特
徴とする。

【００１５】さらに、第４の発明は、内輪と外輪間の球
面座に潤滑油を供給するための潤滑油供給路を、定格運
転時に油膜の圧力が高圧となる軸受面に連通したことを
特徴とする。したがって、第３および第４の発明におい
ては球面座用の潤滑油として軸受用潤滑油を利用するこ
とができる。

【００１６】第５の発明は、内周面に回転軸を支承する
軸受面を設けた内輪とその内輪の外周に設けられた外輪
との間に球面座を具えたジャーナル軸受において、回転
軸と軸受面との相対的な傾きを検出する検出装置と、そ
の検出装置と同じ円周方向位置もしくはそれと径方向に
対向する位置或はその両位置に設けられ、外輪と内輪の
間に軸受幅方向の力を発生し、内輪を外輪に対して傾動
させるアクチュエータと、上記検出装置で検出された傾
きが許容値以内になるように上記アクチュエータを制御
する信号を出力する制御装置とを有することを特徴とす
る。したがって、この場合検出された回転軸と軸受面と
の相対的な傾きが許容値を超えている場合にはアクチュ
エータが上記傾きを修正するように作動し、傾きが許容
値内におさえられる。

【００１７】また、第６の発明は、内周面に回転軸を支
承する軸受面を設けた内輪とその内輪の外周に設けられ
た外輪との間に球面座を具えたジャーナル軸受におい
て、軸受幅方向中央を通る鉛直面に対して対称の位置
に、内輪に対してそれぞれ逆の方向の力を作用させる２
つの油圧アクチュエータを設けるとともに、その油圧ア
クチュエータと同じ周方向位置で軸受両側面付近の軸受
面上に２つの開口を設け、各開口を対応する油圧アクチ
ュエータに連通させ、上記開口付近の軸受潤滑油を用
い、回転軸が傾いた時の非対称油膜圧力分布により内輪
を回転軸の傾きに追随させるようにしたことを特徴とす
る。しかして、この場合も軸受面における非対称油膜圧
力の作用によってアクチュエータが作動され回転軸と軸
受面との相対的な傾きが解消される。

【００１８】第７の発明は、内周面に回転軸を支承する
軸受面を設けた内輪とその内輪の外周に設けられた外輪
との間に球面座を具えたジャーナル軸受において、内輪
と外輪との熱膨張量の差を小さくしたことを特徴とす
る。これにより内輪と外輪の間隙が小さくなって内輪と
外輪とが滑りにくくなることが防止される。

【００１９】さらに第８の発明は、内周面に回転軸を支
承する軸受面を設けた内輪とその内輪の外周に設けられ
た外輪との間に球面座を具えたジャーナル軸受におい
て、外輪内側球面の曲率半径を内輪外側球面の曲率半径
より大きくしたことを特徴とする。したがって、この場
合には内輪が外輪の内側で転がるように作動し、内輪の
移動をスムーズに行うことができる。

【００２０】また、第９の発明は、内周面に回転軸を支
承する軸受面を設けた内輪とその内輪の外周に設けられ
た外輪との間に球面座を具えたジャーナル軸受におい
て、軸受外周部に同じ高さで互いに相反する方向に突出
する２本の腕を設け、その各腕と軸受台間に介装された
球体を介して軸受を軸受台上に支持するようにしたこと
を特徴とする。しかして、この場合球体が軸受台の上を
転がることができ、軸受が球体と軸受台が接触している
点を中心に回転することにより、軸受が回転軸に容易に
追随することができる。

【００２１】さらに第１０の発明は、内周面に回転軸を
支承する軸受面を設けた内輪とその内輪の外周に設けら
れた外輪との間に球面座を具えたジャーナル軸受におい
て、内輪を支持する外輪部の外側にさらに第２の外輪を
設け、両外輪間にも球面座を設けたことを特徴とする。
この場合には、球面座を２つ具えていることとなり、ど
ちらかの球面座が固着を起こし、摩擦力が大きくなって
滑りが悪くなり球面座として機能しなくなった場合で
も、他方の球面座が滑ることにより軸受が回転軸に容易
に追随できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。なお、図中図２０乃至
図２４と同一部分については同一符号を付し、その詳細
な説明は省略する。

【００２３】図１は本発明のジャーナル軸受の一実施の
形態を示す図であり、図１は軸受中心軸線を含む鉛直面
で切断した側面断面図である。内輪２の外周にこれと同
心状に配設された外輪３の内周面には、周方向に延びる
少なくとも１個（図においては２個）の油溝１０が形成
されており、その油溝１０の頂部位置に潤滑油供給路１
１が連通され、上記油溝１０の下部位置に潤滑油排油路
１２が連通されている。そして上記油溝１０にはその油
溝１０と同一形状の多孔質体１３が挿入されている。

【００２４】しかして、潤滑油供給路１１から供給され
た潤滑油は油溝１０内に流入し、その油溝１０内を下方
に流れ、潤滑油排油路１２から排出される。この間潤滑
油は多孔質体１３の中をゆっくりと流れ、その間に内輪
２と外輪３の間の微少な隙間に浸透していき少ない潤滑
油量で十分な油膜が形成される。したがって、球面座部
分の摩擦係数が小さくなり、作用する摩擦力も小さくな
って球面座が滑りやすくなり、内輪２が回転軸の傾きに
確実に追随し、軸受の内輪を回転軸と平行に保つことが
できる。

【００２５】ところで、図１においては外輪３の内周面
に油溝１０を形成したものを示したが、内輪２の外周面
に周方向に延びる油溝１０を形成してもよい。この場合
も図１に示すものと全く同一の作用効果を奏する。

【００２６】図２は、球面座部分に潤滑油を供給するよ
うにした他の実施例を示す図であり、軸受の外輪３が多
孔質体によって形成されている。しかして、油溝１０内
に流入した潤滑油は油溝１０内を流れる間に外輪３の多
孔質体内に浸透し、内輪と外輪が接触している球面座全
体に行きわたり、これにより球面座に作用する摩擦力を
小さくすることができる。

【００２７】なお、上記実施例では外輪全体を多孔質体
によって形成したものを示したが、内輪２と対向する一
部分のみを多孔質体によって形成してもよい。また、図
１０に示すように、内輪２の外周面部に多孔質部２０を
設けても同様の作用効果を奏せしめることができる。

【００２８】ところで、図１および図３には、油溝１０
に球面座用潤滑油を直接供給するようにしたものを示し
たが、図４（ａ），（ｂ）に示すように、軸受用潤滑油
の一部を分岐して油溝１０に導入するようにしてもよ
い。すなわち、外輪３および内輪２に穿設されている軸
受用の潤滑油供給孔４および潤滑油排油孔５が、その途
中で前記油溝１０に連通されている。

【００２９】したがって、潤滑油供給孔４から供給され
た潤滑油はその一部が分岐されて油溝１０内に流入し、
その後潤滑油排油孔５から排出される。このため、球面
座に潤滑油を供給するために別の潤滑油供給用の配管等
を設ける必要がなく、また油溝１０に流れ込む潤滑油の
量は、潤滑油供給孔４と油溝１０とが連通している部分
の断面積を変えることによって調整することができる。

【００３０】図５および図６は、それぞれ油溝１０への
潤滑油供給手段の他の例を示す図であって、球面座への
潤滑油を内輪２と回転軸１との間に形成されている油膜
により供給するようにしてある。すなわち、内輪２と回
転軸１との間に形成される油膜の圧力は、回転軸１の回
転に対応してその周方向位置で異なっている。図中符号
２１は軸受面上の周方向の潤滑油圧力分布を示す。そこ
で、定格回転数時に軸受面上で油膜圧力が最大となる部
分と油溝１０との間にこれらを連通する潤滑油供給路２
２が穿設されている。

【００３１】したがって、回転軸１の回転中には油膜圧
力が高い部分から潤滑油が潤滑油供給路２２を通って油
溝１０に導入される。この軸受油膜圧力は高い部分では
４０〜６０ｋｇｆ／ｃｍ²と非常に高圧となるので、そ
の部分を油溝１０と連通させることによって複雑な形状
で管路抵抗の大きい油溝にも潤滑油を供給することがで
きる。

【００３２】さらに、図６に示すように、軸受面上の油
膜圧力が負となる部分を油溝１０と潤滑油排油路２３を
介して連通させることによって、球面座からの潤滑油を
排出させることができる。これによって、球面座への潤
滑油の供給と排出の圧力差を大きくすることができ、球
面座への潤滑油の供給を容易に行うことができる。

【００３３】図７は本発明の他の実施の形態を示す図で
あり、内輪２の両側には周方向同一位置に回転軸１の外
周面と対向する左右一対の変位センサ２５ａ，２５ｂが
取り付けられている。また、内輪２の外周左右部には周
方向に延びる突条２６ａ，２６ｂが突設されており、両
突条２６ａ，２６ｂの内側面と外輪３の両外側面との間
には、上記変位センサ２５ａ，２５ｂと同じ周方向位置
もしくは１８０°反対位置（図には１８０°反対位置の
ものを示す）に、それぞれ油圧アクチュエータ２７ａ，
２７ｂが介装されている。両油圧アクチュエータ２７
ａ，２７ｂは互いに正反対の向きの力を発生し、外輪３
と内輪２の間に軸受幅方向の力を発生し球面座を滑らせ
得るようにしてある。

【００３４】しかして、変位センサ２５ａ，２５ｂによ
って計測された回転軸１と内輪２間の相対的な変位がア
ンプ２８、Ａ／Ｄ変換器２９を介して計算機３０に入力
され、その計算機３０で軸受両側面における回転軸１と
内輪２との変位から軸受内輪２と回転軸１との相対的な
傾きが算出される。回転軸１の回転中は回転軸が振動し
ているため、計測される回転軸変位には振動成分も含ま
れるので、計測値の直流成分をもって回転軸の静的な変
位とする。

【００３５】そこで、算出された傾きが許容値を超えて
いる場合には、計算機３０から油圧アクチュエータ２７
ａ，２７ｂを動作させる制御信号が出され、これがＡ／
Ｄ変換器３１、アンプ３２を介して油圧アクチュエータ
２７ａ，２７ｂに送られ油圧源３３から制御油が給排さ
れる。すなわち、例えば変位センサ２５ａと回転軸１間
がより多く離間している場合には油圧アクチュエータ２
７ａ，２７ｂによって内輪２が図において左方向に傾動
され、軸受面が回転軸１に追随される。このようにして
常に回転軸１と軸受面とが平行になるように容易に制御
される。

【００３６】図８は、傾き計測の手段として温度センサ
を用いた例を示したものである。すなわち、２つの温度
センサ３４ａ，３４ｂが同じ周方向位置で軸受の内輪２
の両側面付近に取り付けられており、軸受潤滑油温度ま
たは軸受金温度を計測し、２点の温度差から回転軸の傾
きを算出する。予め試験もしくはシミュレーション計算
によって、回転軸が傾いたときの軸受潤滑油温度または
軸受金温度の分布を求めておき、傾きと温度の関係を計
算機に入力しておくことにより、測定された温度から回
転軸と軸受の傾きを求めることができる。したがって、
この場合も油圧アクチュエータ２７ａ，２７ｂによっ
て、回転軸１と軸受面とを常に平行に維持させることが
できる。

【００３７】ところで、図７および図８においては油圧
アクチュエータを使用したものを示したが、図９に示す
ように電磁アクチュエータ３５ａ，３５ｂを使用しても
よく、また空気圧アクチュエータ或は圧電アクチュエー
タを使用してもよい。

【００３８】図１０は、センサーおよびアクチュエータ
を円周方向位置の差が９０度となるように２組取り付け
た例を示したものであり、２個の変位センサー２５ａが
内輪２の端部に９０度の間隔で取り付けられている。ま
た、アクチュエータはそれぞれ変位センサーと同じ周方
向位置または１８０度反対の位置に取り付けられてい
る。しかして、全ての方向の傾きが２つの方向の合成で
表わされるので、内輪と回転軸が如何なる方向に傾いて
もその傾きを検出、修正することができる。

【００３９】図１１は本発明の他の実施の形態を示す図
であり、回転軸１が傾いた時に軸方向の軸受油膜圧力分
布Ｐが軸受の中心線に対して非対称になることを利用し
て、油圧アクチュエータにより球面座を滑らせようとす
るものである。

【００４０】すなわち、２つの油圧アクチュエータ２７
ａ，２７ｂが軸受幅方向中央を通る鉛直面に対して対称
の位置に内輪２と外輪３の間の球面座を滑らせるように
取り付けられており、発生する力の向きはそれぞれ正反
対となっている。また、内輪２の両側面付近の軸受面上
には、油圧アクチュエータと同じ周方向位置に２つの油
供給口３６ａ，３６ｂが設けられている。上記油供給口
３６ａ，３６ｂはそれぞれ反対側の油圧アクチュエータ
２７ａ，２７ｂに接続されている。すなわち、左側の油
圧アクチュエータ２７ａは右の油供給口３６ｂと、右側
の油圧アクチュエータ２７ｂは左の油供給口３６ａと接
続されている。

【００４１】しかして、例えば図のように回転軸１が右
に傾いた場合には、軸方向の油膜圧力分布は非対称にな
り、右の油供給口３６ｂ付近の圧力が左の油供給口３６
ａ付近の圧力よりも高くなる。その結果、右の油供給口
３６ｂに接続されている左の油圧アクチュエータ２７ａ
の発生する力が右の油圧アクチュエータ２７ｂよりも大
きくなり、軸受の内輪２は油圧アクチュエータにより右
回りに滑り、回転軸１の傾きに追随される。そして、回
転軸１と内輪２が平行になると、油膜圧力分布は対称に
なり、２つの油供給口３６ａ，３６ｂ付近の圧力が同じ
になるため、２つの油圧アクチュエータ２７ａ，２７ｂ
で発生する力も同じになって均合うため、球面座を滑ら
せようとする力は作用しなくなる。左側に傾いた場合も
同様である。

【００４２】ところで、ジャーナル軸受においては運転
中内輪２の温度が外輪３の温度より高くなり、内輪２の
熱膨張によって内輪２の外径が大きくなり、その結果、
内輪と外輪の間隙が小さくなって内輪２と外輪３が滑り
にくくなる。

【００４３】そこで、内輪２の線膨張係数が外輪の線膨
張係数よりも小さくなるように、内輪２と外輪３の材料
を選ぶこともできる。しかして、この場合内輪２の温度
が外輪３より高くなっても、両者の熱膨張量の差を小さ
くすることができ、内輪２と外輪３が滑りにくくなるこ
とを防止することができる。

【００４４】図１２は、内輪２と外輪３の熱膨張量の差
を小さくするために、内輪２を冷却するようにしたもの
を示す図であり、内輪２には軸方向に延びる複数の冷却
用孔３７が穿設してあり、その冷却用孔３７に供給管３
８から冷却水または冷却空気を流し、排出管３９から排
出するようにしてある。しかして、上記冷却水或は冷却
空気の流通によって内輪２の温度が低減され、内輪２お
よび外輪３間の熱膨張量の差が小さくされる。

【００４５】また、図１３（ａ），（ｂ）は内輪２の温
度を低下させる他の手段を示す図であり、内輪２の両側
面に冷却フイン４０が設けられている。低圧タービンの
軸受付近における雰囲気の温度は３０〜４０℃で内輪よ
りも低いので、冷却フイン４０により内輪２を冷却する
ことができる。したがって、上記冷却フイン４０による
冷却によって内輪２が冷却され内輪２の熱膨張が抑えら
れ、内輪２と外輪３との滑りがよくされる。

【００４６】図１４は逆に外輪３を加熱するようにした
ものであって、外輪３には軸線方向に延びる加熱用孔４
１が穿設してあり、供給管４２から上記加熱用孔４１に
蒸気また油を供給し、排出管４３から排出するようにし
てある。しかして、これにより外輪３が加熱され外輪３
の温度が内輪２と同等にされ、内輪と外輪３の熱膨張力
が同等にされる。したがって、内輪２と外輪３の間隙が
確保され、内輪と外輪間が滑りにくくなることが防止さ
れる。

【００４７】図１５は本発明のさらに他の実施の態様を
示す図であり、外輪３の内周面に加工されている球面の
曲率半径が内輪２の外周面の径よりも大きくしてある。
これにより、内輪２が外輪３の内面を滑るというより転
がることができる。しかして、転がり摩擦力が滑り摩擦
力より小さいことから、内輪は従来のものと比べて小さ
い力で動くことができ、回転軸に容易に追随することが
できる。

【００４８】図１６は本発明の他の実施の態様を示す図
であり、軸受４４の外周部には同じ高さの相対する位置
に外方に突出する腕４５が設けらてれおり、この腕４５
が球体４６を介して軸受台４７に支持されている。しか
して、回転軸１の傾動に応じて軸受４４が球体４６と軸
受台４７との接触点を中心に回動し、軸受４４が回転軸
１に追随することができる。

【００４９】また、図１７（ａ），（ｂ）は他の例を示
す図であり、軸受４４を支持する腕４８が円柱状に形成
してあり、その円柱状の腕４８が軸受台４７上に支持さ
れている。しかして、この場合も回転軸１の傾動に対応
して腕４８と軸受台４７との接触点を中心として腕４８
が回動し、軸受４４が回転軸に追随することができる。

【００５０】図１８は、軸受が軸受中心を中心として回
転するようにした例を示したものである。この例では球
体４６と軸受台４７とが接する点が軸受４４の中心と同
じ高さになっている。したがって、軸受中心と軸受の回
転中心が一致し、軸受４４が回転軸１に追随して転がっ
た場合でも軸受中心の高さを一定に保つことができ、ア
ライメントを変化させずに軸受を回転軸１に追随させる
ことができる。

【００５１】図１９は本発明のさらに他の実施の態様を
示す図であり、内輪２を支持する外輪３の外周部にさら
に第２の外輪４８が設けられており、外輪３と第２の外
輪４８との間にも球面座４８ａが形成されている。しか
して、２つの球面座のうちいずれか一方の球面座で固着
が発生し摩擦力が大きくなって滑りが悪くなり、球面座
として機能しなくなった場合でも、他方の球面座で滑り
が生じる。したがって、軸受が回転軸に対して容易に追
随することができる。

【００５２】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、回
転軸に追随して軸受を容易に傾動させることができ、回
転軸の傾きによる片当り現象や軸受損傷を防ぐことがで
き、また回転軸と軸受面との平行を維持することができ
るので適正な油膜が形成され、十分な油膜減衰効果が得
られ、軸振動も低く抑えることができ、大型回転機械に
おいても長期の安定した運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の一実施の形態の側面断面図。

【図２】第２の発明の実施の形態を示す側面断面図。

【図３】第２の発明の他の実施例を示す側面断面図。

【図４】（ａ），（ｂ）は第３の発明の実施の形態を示
す正面断面図および軸受外輪下半の立面図。

【図５】第４の発明の実施の形態を示す正面断面図。

【図６】第４の発明のさらに他の実施の態様を示す正面
断面図。

【図７】第５の発明の一実施の態様を示す側面断面図。

【図８】第５の発明の他の実施の態様を示す側面断面
図。

【図９】第５の発明のさらに他の実施の態様を示す側面
断面図。

【図１０】第５の発明の他の実施の態様を示す図。

【図１１】第６の発明の実施の態様を示す側面断面図。

【図１２】第７の発明の一実施の態様を示す側面断面
図。

【図１３】（ａ），（ｂ）はそれぞれ第７の発明の他の
実施の態様を示す正面図および側面断面図。

【図１４】第７の発明の他の実施の態様を示す側面断面
図。

【図１５】第８の発明の実施の態様を示す側面断面図。

【図１６】第９の発明の実施の態様を示す正面断面図。

【図１７】（ａ），（ｂ）はそれぞれ第９の発明の他の
実施の態様を示す正面断面図および側面図。

【図１８】第９の発明のさらに他の実施の態様を示す正
面断面図。

【図１９】第１０の発明の実施の態様を示す側面断面
図。

【図２０】（ａ），（ｂ）はそれぞれ一般的なジャーナ
ル軸受の正面断面図および側面断面図。

【図２１】球面座の自動調心メカニズムを模式的に示す
図。

【図２２】回転軸と軸受が平行な状態のときと、傾いて
いるときの振動応答の違いを示す図。

【図２３】従来のジャーナル軸受の正面断面図。

【図２４】図２３のジャーナル軸受の側面断面図。

【符号の説明】

１回転軸２内輪２ａ軸受面３外輪３ａ球面座４潤滑油供給孔５潤滑油排油孔１０油溝１１，２２潤滑油供給路１２潤滑油排油路１３多孔質体２５ａ，２５ｂ変位センサ２７ａ，２７ｂ油圧アクチュエータ３４ａ，３４ｂ温度センサ３５ａ，３５ｂ電磁アクチュエータ３６ａ，３６ｂ油供給口３７冷却用孔３８，４２供給管３９，４３排出管４０冷却フイン４１加熱用孔４４軸受４５，４８腕４６球体４７軸受台４８第２の外輪

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山下達雄神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内周面に回転軸を支承する軸受面を設けた
内輪とその内輪の外周に設けられた外輪との間に球面座
を具えたジャーナル軸受において、上記外輪の内周面ま
たは内輪の外周面に潤滑油用の少なくとも１個の油溝を
設けるとともに、その油溝内に多孔質体を装着したこと
を特徴とするジャーナル軸受。
【請求項２】内周面に回転軸を支承する軸受面を設けた
内輪とその内輪の外周に設けられた外輪との間に球面座
を設けるとともに、その内輪と外輪との間に潤滑油を供
給する潤滑油供給機構を設けたジャーナル軸受におい
て、内輪を支持する外輪全体またはその一部、或は内輪
外周面が多孔質材によって形成されていることを特徴と
するジャーナル軸受。
【請求項３】内周面に回転軸を支承する軸受面を設けた
内輪とその内輪の外周に設けられた外輪との間に球面座
を設けるとともに、その内輪と外輪との間に潤滑油を供
給する潤滑油供給機構を設けたジャーナル軸受におい
て、球面座へ供給される潤滑油は、軸受外輪外周部から
内輪内周面に向って穿設された軸受用潤滑油供給孔から
分岐導出されることを特徴とするジャーナル軸受。
【請求項４】内周面に回転軸を支承する軸受面を設けた
内輪とその内輪の外周に設けられた外輪との間に球面座
を設けるとともに、その内輪と外輪との間に潤滑油を供
給する潤滑油供給機構を設けたジャーナル軸受におい
て、内輪と外輪間の球面座に潤滑油を供給するための潤
滑油供給路を、定格運転時に油膜の圧力が高圧となる軸
受面に連通したことを特徴とするジャーナル軸受。
【請求項５】内周面に回転軸を支承する軸受面を設けた
内輪とその内輪の外周に設けられた外輪との間に球面座
を設けるとともに、その内輪と外輪との間に潤滑油を供
給する潤滑油供給機構を設けたジャーナル軸受におい
て、内輪と外輪間の球面座から潤滑油を排出する潤滑油
排油路を、定格運転時に油膜の圧力が負となる軸受面に
連通したことを特徴とするジャーナル軸受。
【請求項６】内周面に回転軸を支承する軸受面を設けた
内輪とその内輪の外周に設けられた外輪との間に球面座
を具えたジャーナル軸受において、回転軸と軸受面との
相対的な傾きを検出する検出装置と、その検出装置と同
じ円周方向位置もしくはそれと径方向に対向する位置或
はその両位置に設けられ、外輪と内輪の間に軸受幅方向
の力を発生し、内輪を外輪に対して傾動させるアクチュ
エータと、上記検出装置で検出された傾きが許容値以内
になるように上記アクチュエータを制御する信号を出力
する制御装置とを有することを特徴とするジャーナル軸
受。
【請求項７】回転軸と軸受面の相対的な傾きを検出する
検出装置が、内輪の両側面の同じ円周方向位置に設けら
れた２つの非接触変位センサーと、その変位の差から回
転軸と軸受の傾きを算出する演算器とからなることを特
徴とする、請求項６記載のジャーナル軸受。
【請求項８】回転軸と軸受面の相対的な傾きを検出する
検出装置が、同じ周方向位置の両側面付近の軸受潤滑油
温度または軸受温度を検出する２つの温度センサーと、
測定された温度から回転軸と軸受の傾きを算出する演算
器とからなることを特徴とする、請求項６記載のジャー
ナル軸受。
【請求項９】回転軸と軸受面との相対的な傾きを検出す
る検出装置およびアクチュエータが、それぞれ互いに円
周方向に９０度だけ偏位した位置に設けられた２組から
なることを特徴とする、請求項６乃至８のいずれかに記
載のジャーナル軸受。
【請求項１０】内周面に回転軸を支承する軸受面を設け
た内輪とその内輪の外周に設けられた外輪との間に球面
座を具えたジャーナル軸受において、軸受幅方向中央を
通る鉛直面に対して対称の位置に、内輪に対してそれぞ
れ逆の方向の力を作用させる２つの油圧アクチュエータ
を設けるとともに、その油圧アクチュエータと同じ周方
向位置で軸受両側面付近の軸受面上に２つの開口を設
け、各開口を対応する油圧アクチュエータに連通させ、
上記開口付近の軸受潤滑油を用い、回転軸が傾いた時の
非対称油膜圧力分布により内輪を回転軸の傾きに追随さ
せるようにしたことを特徴とするジャーナル軸受。
【請求項１１】内周面に回転軸を支承する軸受面を設け
た内輪とその内輪の外周に設けられた外輪との間に球面
座を具えたジャーナル軸受において、内輪と外輪との熱
膨張量の差を小さくしたことを特徴とするジャーナル軸
受。
【請求項１２】内輪を形成する材料の線膨張係数を外輪
を形成する材料の線膨張係数より小さくしたことを特徴
とする、請求項１１記載のジャーナル軸受。
【請求項１３】内輪と外輪の温度が等しくなるように、
内輪を冷却するようにしたことを特徴とする、請求項１
１記載のジャーナル軸受。
【請求項１４】内輪内部に冷却流体を流通させるように
したことを特徴とする、請求項１３記載のジャーナル軸
受。
【請求項１５】内輪側面に冷却フインを設けたことを特
徴とする、請求項１３記載のジャーナル軸受。
【請求項１６】内輪と外輪の温度が等しくなるように外
輪を加熱することを特徴とする、請求項１１記載のジャ
ーナル軸受。
【請求項１７】外輪内部に加熱流体を流通させることを
特徴とする、請求項１６記載のジャーナル軸受。
【請求項１８】内周面に回転軸を支承する軸受面を設け
た内輪とその内輪の外周に設けられた外輪との間に球面
座を具えたジャーナル軸受において、外輪内側球面の曲
率半径を内輪外側球面の曲率半径より大きくしたことを
特徴とするジャーナル軸受。
【請求項１９】内周面に回転軸を支承する軸受面を設け
た内輪とその内輪の外周に設けられた外輪との間に球面
座を具えたジャーナル軸受において、軸受外周部に同じ
高さで互いに相反する方向に突出する２本の腕を設け、
その各腕と軸受台間に介装された球体を介して軸受を軸
受台上に支持するようにしたことを特徴とする、ジャー
ナル軸受。
【請求項２０】内周面に回転軸を支承する軸受面を設け
た内輪とその内輪の外周に設けられた外輪との間に球面
座を具えたジャーナル軸受において、軸受外周部に同じ
高さで互いに相反する方向に突出する２本の円柱状の腕
を設け、その２本の円柱状の腕を介して軸受を軸受台上
に支持するようにしたことを特徴とする、ジャーナル軸
受。
【請求項２１】内周面に回転軸を支承する軸受面を設け
た内輪とその内輪の外周に設けられた外輪との間に球面
座を具えたジャーナル軸受において、内輪を支持する外
輪部の外側にさらに第２の外輪を設け、両外輪間にも球
面座を設けたことを特徴とする、ジャーナル軸受。