JPH1151054A - ジャーナル軸受 - Google Patents

ジャーナル軸受

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Publication number
JPH1151054A
JPH1151054A JP20620097A JP20620097A JPH1151054A JP H1151054 A JPH1151054 A JP H1151054A JP 20620097 A JP20620097 A JP 20620097A JP 20620097 A JP20620097 A JP 20620097A JP H1151054 A JPH1151054 A JP H1151054A
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JP
Japan
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bearing
oil film
bearing surface
speed
range
Prior art date
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Pending
Application number
JP20620097A
Other languages
English (en)
Inventor
Akizo Morohoshi
彰三 諸星
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP20620097A priority Critical patent/JPH1151054A/ja
Publication of JPH1151054A publication Critical patent/JPH1151054A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速回転時において油膜厚さの過大による油
膜負荷能力の上昇を抑制し、低速回転時においては所要
の油膜厚さを確保可能として、全運転域において所要の
軸受負荷能力を維持し、軸受寿命を延長できるジャーナ
ル軸受を提供する。 【解決手段】 半円筒状の軸受上部と軸受下部とを合せ
面にて組合わせてなるジャーナル軸受において、上記軸
受下部は、これの円弧状底部の両側に所定の張角(θ)
の範囲のみ軸方向幅の大きい軸受面を有するとともに、
その他の部位においては上記軸受面の軸方向幅を上記張
角(θ)の範囲よりも小さく形成し、高速運転時には狭
い軸受面、低速回転時には広い軸受面で軸受荷重を受け
るようにする。

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、ガ
スタービン及びこれらに駆動される発電機等に使用され
る高速回転軸を支持するジャーナル軸受に関し、特に定
常の高速回転運転に加えて、停止前に一定時間低速回転
運転を行なう回転機械に使用されるジャーナル軸受に関
する。
【0002】
【従来の技術】火力発電プラント用蒸気タービン発電
機、あるいはガスタービン発電機等においては、定常時
には高速運転を行う一方、停止前に一定時間ターニング
運転等の低速運転を行なっている。
【0003】かかる回転機械に用いられるジャーナル軸
受の従来の1例を図3〜図4に示す。図3はこのジャー
ナル軸受の回転軸心に直角な断面図、図4は図3のB−
B線断面図である。図3〜図4において、このジャーナ
ル軸受(以下軸受と称する)は半円筒状の軸受上部11
と軸受下部12とを合せ面51にて組み合わせて構成さ
れる。15は円弧状の軸受内面、つまり回転軸(図示省
略)を支持する軸受面、50は軸受中心である。14
a,14bは上記合せ面51を境にして、これの上下に
軸方向に一定長さに亘って刻設された油溝、13a,1
3bは軸受の外周面52から上記油溝14a,14bに
貫設された給油穴である。
【0004】上記従来のジャーナル軸受を用いた回転機
械の運転時において、給油ポンプ(図示省略)から圧送
された潤滑油は、この軸受が組み込まれているケーシン
グ(図示省略)内の油通路を通って、軸受の外周面52
側から給油穴13a,13bに入る。そして、給油穴1
3a,13bを通った潤滑油は、内周の油溝14a,1
4bに入って軸方向に分布した後、軸受面15に送り出
され、同軸受面15と回転軸(図示省略)との間に油膜
圧力を発生させ、潤滑作用を行なう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】かかるジャーナル軸受
において、軸受に形成される油膜厚さは回転軸の回転速
度に依存する。回転軸の回転開始/停止前後の低速回転
の場合には、軸受面15の底部付近に形成される薄い油
膜厚さで作動するが、回転速度が大きくなると、油膜
は、回転方向下流側に偏芯しながら、徐々にその油膜厚
さが厚くなる。この様子を軸受すきま円Zにおける回転
軸の軸芯位置の形で示すと図5のようになる。図5にお
いて、回転速度がゼロ(0)の場合、上記軸芯は軸受面
15の底部に内接したAに位置する。また、理論的には
回転速度が無限大になると、上記軸芯は軸受中心50の
位置に限りなく近づき、軸受半径すきま程度の大きい油
膜厚さが形成される。本発明が適用される高速回転軸の
場合は、この後者に近く、通常の高速回転条件における
油膜厚さの形成能力が大きいため、上記軸芯は、図5の
B位置のように、軸受すきま内で大きく浮上して作動す
ることになる。
【0006】高速回転軸の場合、回転軸芯が大きく浮上
し過ぎると油膜特性の不安定域に入り、円滑な高速運転
に支障を来たすこととなる。従って、高速回転軸を支え
るジャーナル軸受にあっては、軸方向(軸受幅)を比較
的小さくする等の手段によって軸受面圧を高くし、高速
回転時に回転軸が大きく浮上し過ぎないように配慮して
いる。
【0007】ところが、蒸気タービン等においては、規
定の回転数で高速蒸気を受けてのエネルギー転換の仕事
を終えた後、回転数を低下し、停止する前に回転軸の残
存熱とそれにともなう熱変形の除去を行うために、長時
間の低速ターニング運転を必要とする。
【0008】図3〜図4に示される従来のジャーナル軸
受にあっては、低速運転時には上記のような十分な厚さ
を有する軸受油膜の形成が困難となり、軸受面圧が高い
場合は特にこれが顕著となる。上記のように、軸受油膜
の形成が十分でない場合、回転軸が軸受面15に直接接
触して摺動し、あるいは潤滑油に含まれる固形粒子を噛
み込みながら軸受面15との間で摺動し、相対的に軟ら
かい材料で構成される軸受の軸受面15を摩耗させる。
この結果、時間とともに円弧状の軸受面15の形状が変
化し、油膜圧力形成性や荷重負荷能力が変化し、長期的
な軸受性能の維持ができなくなり、負荷能力の不足によ
る軸受損傷が発生に至る。
【0009】本発明の目的は高速回転時において油膜厚
さの過大による油膜負荷能力の上昇を抑制し、低速回転
時においては所要の油膜厚さを確保可能として、全運転
域において所要の軸受負荷能力を維持し、軸受寿命を延
長できるジャーナル軸受を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問
題点を解決するもので、その要旨とする手段は、半円筒
状の軸受上部と軸受下部とを合せ面にて組合わせてなる
ジャーナル軸受において、上記軸受下部は、これの円弧
状底部の両側に所定の張角(θ)の範囲のみ軸方向幅の
大きい軸受面を有するとともに、その他の部位において
は上記軸受面の軸方向幅を上記張角(θ)の範囲よりも
小さく形成してなることにある。
【0011】また、上記手段において、上記張角(θ)
を30°〜40°に形成するのが好ましい。
【0012】上記手段によれば、高速回転時には、回転
軸の軸芯位置が軸受内面の円弧底部よりも回転方向に進
んだ角度位置に偏芯する傾向があることから、油膜圧力
発生範囲が広くなり、油膜負荷能力も上昇し、回転軸の
軸芯浮上量が増加する。したがって、上記手段によれ
ば、高速回転時に油膜圧力発生範囲になる部分の軸方向
幅を小さくして軸受面の面積を小さくし、面圧を増加し
ており、これにより油膜負荷能力の上昇を抑制すること
ができ、軸受不安定の発生を回避することができる。
【0013】一方、低速回転時には回転軸の軸芯位置が
上記円弧底部の近傍にあり、油膜圧力発生範囲もこの近
傍になることから、所定の面圧を確保しておけば、軸受
面の面積が大きくなっているので、必要な油膜厚さを形
成することが可能となり、接触摺動や摩耗の発生を回避
することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下図1〜図2を参照して本発明
の実施形態を詳細に説明する。図1〜図2は本発明の実
施形態に係る回転機械のジャーナル軸受を示し、図1は
回転軸心に直角方向の断面図、図2は図1のA−A線断
面図である。
【0015】図1〜図2において、1及び2はこの実施
形態に係るジャーナル軸受を構成する半円筒状の軸受上
部及び軸受下部であり、両者は合せ面51にて組合わさ
れ一体化されている。5は円弧状の軸受内面、つまり回
転軸(図示省略)を支持する軸受面、50は軸受中心で
ある。4a,4bは上記合せ面51の上下に軸方向に一
定長さに亘って刻設された油溝、3a,3bは軸受の外
周面52から上記油溝4a,4bに貫設された給油穴で
ある。
【0016】6は上記軸受下部2の軸受内面である軸受
面5から一定深さ陥没して形成された凹陥部である。か
かる凹陥部6の形成により、上記軸受面5は、軸受内面
の円弧状底部からの張角θの範囲のみ軸受面5の軸方向
幅b2 が軸受幅のほぼ全長に亘り、それ以外の角度の範
囲では軸方向幅が中央付近の一定幅の部位b1 に限定し
ている。これにより、上記軸受面5は、図2に示される
ように、その平面での展開形状において、中央部(円弧
状底部近傍)の張角θの範囲で面積が大きく、その両側
で面積が小さい、略十字状の軸受面となる。
【0017】上記張角θは軸受内面の円弧状底部中心か
ら両側にθ=30°〜40°の範囲とするのが好適であ
る。即ち、後述するように、低速回転時には上記回転軸
の軸心が軸受中心50とほぼ一致しているので、上記θ
=30°〜40°程度であれば、充分な油膜圧力発生範
囲が得られる。
【0018】上記のように構成されたジャーナル軸受を
用いた回転機械の運転時において、給油ポンプ(図示省
略)から圧送された潤滑油は、この軸受が組み込まれて
いるケーシング(図示省略)内の油通路を通って、軸受
の外周面52側から給油穴3a,3bに入る。そして、
給油穴3a,3bを通った潤滑油は、内周の油溝4a,
4bに入るとともに凹陥部6内にも導入され、軸方向に
分布した後、軸受面5に送り出され、同軸受面5と回転
軸(図示省略)との間に油膜圧力を発生させ、潤滑作用
を行なう。
【0019】かかるジャーナル軸受において、高速回転
時には回転軸の軸芯位置が軸受内面の円弧状底部よりも
回転方向に進んだ角度位置(例えば図5のB位置)に偏
芯する傾向があるため、油膜圧力発生範囲が広くなって
油圧負荷能力も上昇し、回転軸芯の浮上量が増加する。
然るに、この実施形態では、かかる高速回転時に油膜圧
力発生範囲になる部分、つまり上記θの外側の部分の軸
方向幅b1 が中央側の幅b2 に較べて小さく、軸受面5
の面積が小さくなっているので、この部分の面圧が高く
なり、油膜厚さの増大及びこれによる油膜負荷能力の上
昇を抑制できる。
【0020】一方、ターニング運転時等の低速回転時に
は、回転軸の軸芯位置が図5のA点のように、軸受内面
の円弧状底部近傍にあり、油膜圧力発生範囲もこの近傍
になり、この部分(幅b2 )における軸受面5の面積が
大きいので、所定の面圧を確保することにより、必要な
油膜厚さを形成することができる。
【0021】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
本発明によれば、高速回転時において、油膜圧力発生範
囲になる部分の軸受面の軸方向幅を小さくして、軸受面
の面積を小さくし、面圧を上昇せしめることにより、油
膜負荷能力の上昇を抑制することができ、これにより軸
受不安定の発生を防止することができる。
【0022】また低速回転時においては、油膜圧力発生
範囲における軸受面の面積が大きいので、所定の面圧を
保持すれば常時所要の油膜厚さを形成することが可能と
なり、軸受面の接触摺動や摩耗の発生を防止することが
できる。以上によって全運転域において所要の軸受負荷
能力を維持することができ、軸受寿命の延長をなすこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る回転機械のジャーナル
軸受の回転軸心に直角な横断面図。
【図2】図1のA−A線断面図。
【図3】従来のジャーナル軸受を示す図1応当図図。
【図4】図3のB−B線断面図。
【図5】ジャーナル軸受の回転軸心の挙動を示す説明
図。
【符号の説明】
1 軸受上部 2 軸受下部 3a,3b 給油穴 4a,4b 油溝 5 軸受面 6 凹陥部 50 軸受中心 51 合せ面
【手続補正書】
【提出日】平成10年1月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【発明が解決しようとする課題】かかるジャーナル軸受
において、軸受に形成される油膜厚さは回転軸の回転速
度に依存する。回転軸の回転開始/停止前後の低速回転
の場合には、軸受面15の底部付近に形成される薄い油
膜厚さで作動するが、回転速度が大きくなると、油膜
は、回転方向下流側に偏芯しながら、徐々にその油膜厚
さが厚くなる。この様子を軸受すきま円Zにおける回転
軸の軸芯位置の形で示すと図5のようになる。図5にお
いて、回転速度がゼロ(0)に近い場合、上記軸芯は軸
受面15の底部に内接したAに位置する。また、理論的
には回転速度が無限大になると、上記軸芯は軸受中心5
0の位置に限りなく近づき、軸受半径すきま程度の大き
い油膜厚さが形成される。本発明が適用される高速回転
軸の場合は、この後者に近く、通常の高速回転条件にお
ける油膜厚さの形成能力が大きいため、上記軸芯は、図
5のB位置のように、軸受すきま内で大きく浮上して作
動することになる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】高速回転軸の場合、回転軸芯が大きく浮上
し過ぎると油膜特性の不安定域に入り、不安定振動のた
めに円滑な高速運転に支障を来たすこととなる。従っ
て、高速回転軸を支えるジャーナル軸受にあっては、軸
方向長さ(軸受幅)を比較的小さくする等の手段によっ
て軸受面圧を高くし、高速回転時に回転軸が大きく浮上
し過ぎないように配慮している。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】上記手段によれば、高速回転時には、回転
軸の軸芯位置が軸受内面の円弧底部よりも回転方向に進
んだ角度位置に偏芯する傾向があることから、油膜圧力
発生範囲が広くなり、油膜負荷能力も上昇し、回転軸の
軸芯浮上量が増加する。したがって、上記手段によれ
ば、高速回転時に油膜圧力発生範囲になる部分の軸方向
幅を小さくして軸受面の面積を小さくし、これにより油
膜負荷能力の上昇を抑制することができ、軸受不安定の
発生を回避することができる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】上記張角θは軸受内面の円弧状底部中心か
ら両側にθ=30°〜40°の範囲とするのが好適であ
る。即ち、後述するように、低速回転時には上記回転軸
が軸受面5の円弧状底部近傍にあるので、上記θ=30
°〜40°程度であれば、充分な油膜圧力発生範囲が得
られる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】かかるジャーナル軸受において、高速回転
時には回転軸の軸芯位置が軸受内面の円弧状底部よりも
回転方向に進んだ角度位置(例えば図5のB位置)に偏
芯する傾向があるため、油膜圧力発生範囲が広くなって
油圧負荷能力も上昇し、回転軸芯の浮上量が増加する。
然るに、この実施形態では、かかる高速回転時に油膜圧
力発生範囲になる部分、つまり上記θの外側の部分の軸
方向幅b1 が中央側の幅b2 に較べて小さく、軸受面5
の面積が小さくなっているので、油膜厚さの増大及びこ
れによる油膜負荷能力の上昇を抑制できる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
本発明によれば、高速回転時において、油膜圧力発生範
囲になる部分の軸受面の軸方向幅を小さくして、軸受面
の面積を小さくし、油膜負荷能力の上昇を抑制すること
ができ、これにより軸受不安定の発生を防止することが
できる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半円筒状の軸受上部と軸受下部とを合せ
    面にて組合わせてなるジャーナル軸受において、上記軸
    受下部は、これの円弧状底部の両側に所定の張角(θ)
    の範囲のみ軸方向幅の大きい軸受面を有するとともに、
    その他の部位においては上記軸受面の軸方向幅を上記張
    角(θ)の範囲よりも小さく形成してなることを特徴と
    するジャーナル軸受。
  2. 【請求項2】 上記張角(θ)を30°〜40°に形成
    してなる請求項1に記載のジャーナル軸受。
JP20620097A 1997-07-31 1997-07-31 ジャーナル軸受 Pending JPH1151054A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20620097A JPH1151054A (ja) 1997-07-31 1997-07-31 ジャーナル軸受

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20620097A JPH1151054A (ja) 1997-07-31 1997-07-31 ジャーナル軸受

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Publication Number Publication Date
JPH1151054A true JPH1151054A (ja) 1999-02-23

Family

ID=16519456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20620097A Pending JPH1151054A (ja) 1997-07-31 1997-07-31 ジャーナル軸受

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JP (1) JPH1151054A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009144710A (ja) * 2007-12-13 2009-07-02 Pfeiffer Vacuum Gmbh 回転翼形油回転真空ポンプ
CN113983069A (zh) * 2021-11-11 2022-01-28 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 一种高速重载低功耗错位型线滑动支持轴承

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