JPS5945846B2 - 制振軸受装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸気タービン、圧縮機、ポンプその他の回転
機械の軸受において、支承する回転軸に発生する自励振
動を防止する制振軸受装置に関するものである。

本明細書において、軸等価バネ定数とは、軸に例えば羽
根車の取り付いた回転軸の固有振動数がｆｏ、回転軸の
質量がｍであるとき、軸等価バネ定数 ｋｅｑ＝畳（２
πｆ。

）’なる値である。例えば質量ｍなる一個の円板が質量
を無視し得る軸の中央に取り付いた回転軸においては、
軸のバネ定数をにとすると、ｆ。

■−１．４軸中央における撓みをδとすると、 δ一皿１ この場合、 ・・・ ＝ツ０）゛岬・↓ となり、回転軸自重の丁と、軸中央における重力による
撓み量δとの比となる。

また、軸受体支承荷重とは、回転軸が静止している際に
軸受メタルを支えるバネ群にかかる鉛直方向の静荷重を
いう。

水平方向の静荷重はバランスしているものとする。軸自
重及び軸に固定された部品（タービン、軸流ポンプ、軸
流送風機の動翼、遠心ポンプ、遠心送風機のインペラな
ど）の自重との合計自重に基づいて軸受メタルが受ける
静荷重に、軸受メタルの自重を加えたものをいう。一般
に回転軸を回転可能に支持する油潤滑すベー軸受の軸受
メタルは通常軸受ケーシング内にすきまを設けることな
く固定されている。軸受メタルが固定されている場合軸
受形状が真円では回転軸の危険速度の２倍附近の回転数
で自励振動が発生する。自励振動が発生しないとされて
いるテイルテイングパツド軸受が使用された回転軸にお
いても、その回転機械の取り扱う流体の密度が大きい場
合にはやはり自励振動が発生する。この回転軸の自励振
動を防止する一方法として軸受メタル（テイルテイング
バツド軸受ではパツドの外側のキヤリヤリング）を軸受
ケーシングから弾性支持し、軸受メタルに減衰を与える
ことによる防止方法がある。

さらに、軸受メタルに減衰を与える方法として上記の弾
性支持に加え、軸受メタル外周面と軸受ケーシング内周
面間にリング状の空間を設け、この空間に潤滑油を充満
させ、軸受メタルの速度振動に対する油膜スクイーズ効
果（圧搾効果）による減衰作用を利用する方式もみられ
る。

このリング状の空間を設けるための従来の一例を第１図
に示す。

１は回転軸で、揺動型又は非揺動型の軸受メタル２によ
り回転可能に支えられている。

軸受メタル２は、円筒状板バネ３を介して軸受ケーシン
グ６から弾性支持され、軸受ケーシング６との間にリン
グ状空間４を形成している。このリング状空間４の中に
油を充満させ、円筒状板バネ３による減衰作用及び、リ
ング状空間４中の油膜のスクイーズ効果による減衰作用
により制振を行なうものである。しかしながら、この円
筒状板バネ３には軸受体支承荷重が加わり、下方に押さ
れるため、軸受メタル２の中心が軸受ケーシング６の中
心より下方に移動し、場合によつては軸受メタル２と軸
受ケーシング６とが接触し、十分な減衰作用を与えられ
ない場合があつた。

この偏心を防止するために、軸受メタル２と軸受ケーシ
ング６との間に補助バネ５を挿入して軸受体支承荷重を
負担し、軸受メタル２の中心が軸受ケーシング６の中心
になるように偏心を修正している。

しかし、補助バネ５を収容する空間が狭いので、補助バ
ネ５のバネ定数を円筒状板バネ３のバネ定数に比べ十分
小さくすることができない。

そのため、水平方向と垂直方向のバネ定数が異なり、そ
、の上、この補助バネ５のみでは軸受メタル２の偏心の
修正は不完全であつた。本発明は、複数個のバネより成
るバネ群にて軸受メタルを支え、バネ群の水平方向及び
鉛直方向のバネ定数は互に等しく、かつ軸等価バネ定数
よりも小となし、さらにバネ群により軸受体支承荷重を
分担せしめて軸受メタルの偏心を修正することにより、
従来のものの上記の欠点を除き、偏心の修正を容易かつ
確実となし、弾性支持及び油膜スクイーズ効果による減
衰作用を十分行なうことができる制振軸受装置を提供す
ることを目的とするものである。

本発明は、油潤滑軸受ケーシングの中において軸受メタ
ルを、複数個のバネより成るバネ群にて前記軸受ケーシ
ングから支承Ｌ前記軸受メタルと前記軸受ケーシングと
の間の隙間に潤滑油を導き、該バネ群の水平方向の総合
バネ定数と鉛直方向の総合バネ定数とほぼ等しく、かつ
軸等価バネ定数以下になるように選ばれ、さらに、前記
バネ群は、軸受体支承荷重を受けた状態で前記軸受メタ
ルを、回転軸と同心の高さまで復元せしめる力を生ずる
鉛直方向のたわみを与えるような偏心調整が行なわれる
ようになつていることを特徴とする制振軸受装置である
。

本発明を実施例につき図面を用いて説明する。

先ず、基本的な事項につき説明すれば、軸受メタルを弾
性支持する場合、弾性支持のバネ定数をＫ８、減衰係数
をＣｓ軸受メタルを軸受ケーシングに固定した場合の回
転軸の一次危険速度をＮｃｒＧ，ｓ），軸等価バネ定数
Ｋ，自励振動の発生回転数をＮ。とすると第２図に示す
関係がある。したがつて弾性支持のバネ定数Ｋ，を軸等
価バネ定数Ｋ以下に設定しなければ制振効果は期待でき
ず、Ｋ８くＫなる如く選ばれる。しかして、弾性支持部
には軸受体支承荷重がかかり、軸受メタルは軸受ケーシ
ング内で鉛直方向に偏心する。

ここに、とすると、軸受メタルと、偏心率と、油膜減衰
係数との間には第３図の如き関係がある。

このため偏心率に対する減衰係数の変化率が大きい領域
を避け偏心率く０．４の領域の減衰係数を使うことによ
り所定の軸受メタル偏心から移動した場合にも減衰係数
が変ることがなく、また軸受メタルと軸受ケーシングの
すきまもほぼ均一になるので軸受メタルと軸受ケーシン
グが接触し異常振動が発生することも防止できる。第４
図及び第５図に示す実施例につき説明すれば、１１は回
転軸、１２は軸受メタル、１３は軸受ケーシングである
。

軸受メタル１２と軸受ケーシング１３の間のリング状空
間１４に潤滑油を充満させる。潤滑油は給油孔１７を通
り軸受面１８とリング状空間１４に供給される。軸受メ
タル１２と軸受ケーシング１３にはコイルバネ２１が入
る孔２０がこの実施例では水平方向４ケ所鉛直方向４ケ
所設けられている。水平方向と鉛直方向のバネ定数を等
しくするためコイルバネ２１は同一寸法とし、バネ挿入
孔の数も水平方向、鉛直方向で同一とする。このように
して、複数個のバネ２１より成るバネ群の水平方向バネ
定数と鉛直方向のバネ定数とを等しくなるようにする。
さらにこのバネ定数は、軸等価バネ定数Ｋより小なる如
く選ぶ。水平方向バネ定数と垂直方向バネ定数が等しけ
れば各々のバネのバネ定数は必らずしも互に等しくなく
ともよい。しかしてさらに軸受体支承荷重を支えて、軸
受メタル２の中心を軸受ケーシング６の中心に一致せし
めるために、バネ群の中立点を、軸受ケーシング６の中
心より予め上方に上げ、軸受体支承荷重を受けたとき、
たわんで軸受ケーシング６の中心と一致するようにする
。

このため、下側のコイルバネ２１の下面にシム２２を入
れてバネ群の鉛直方向のたわみを調節して、偏心調整を
行なう。コイルバネ２１を収容する孔２０の深さは、コ
イルバネ２１の自由長より小さくなし、軸受メタル２が
振動する際も、各コイルバネ２１は全て圧縮されている
状態なるようにする。軸受メタル２の中心の偏心調整に
、押しボルト２３を用いてもよい。

この場合は、軸受体支承荷重を受けた状態で押しボルト
２３がゆるんでいるときに、軸受メタル２の中心が軸受
ケーシング６の中心より上方にあるようにシム２２にて
調整して卦き、押しボルト２３を押し込むことによつて
軸受メタル２の中心を下げて調整する。これにより偏心
調整作業が極めて容易となる。押しボルトは下側のバネ
又は上下両側のバネに設けてもよい。

上下両側に設ける場合はシム２２はなくともよい。０リ
ング２４は、リング状空間１４から潤滑油が漏出するの
を防ぐため、軸受メタル１２と軸受ケーシング１３の、
リング状空間１４の両側に装着されている。

本発明により、メタルとケーシングとの間の隙間の油の
スクイーズ効果により有効な制振作用を行ない、さらに
支承バネのバネ定数を軸等価バネ数以下になるようにし
たので、一層十分にして確実な制振作用を行ない、軸受
体支承荷重による軸受メタル偏心の修正も容易にしかも
確実に行うことが可能となる制振軸受装置を提供するこ
とができ、実用上極めて大なる効果を有するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の縦断面図、第２図は回転軸の一次危険
速度Ｎｃｒに対する自励振動の発生回転数への比の特性
を示すグラフ、第３図はスクイーズ効果の特性を示すグ
ラフ、第４図は本発明の実施例の横断面図、第５図はそ
のＩ−１線縦断面図である。 １・・・・・・回転軸、２・・・・・・軸受メタル、３
・・・・・・円筒状板バネ、４・．．・．・リング状空
間、５．．・・・・補助バネ、６・・・・・・軸受ケー
シング、１『・・・・・・回転軸、１２・・・・・・軸
受メタル、１３・・・・・・軸受ケーシング、１４．・
・・・・リング状空間、１７・・・・・・給油孔、１８
・・・・・・軸受面、２０・・・・・・孔、２１・・・
・・・コイルバネ、２２・・・・・・シム、２３・・・
・・・押しボルト、２４・・・・・・０リング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 油潤滑軸受ケーシングの中において軸受メタルを、
   複数個のバネより成るバネ群にて前記軸受ケーシングか
   ら支承し、前記軸受メタルと前記軸受ケーシングとの間
   の隙間に潤滑油を導き、該バネ群の水平方向の総合バネ
   定数と鉛直方向の総合バネ定数とはほぼ等しく、かつ軸
   等価バネ定数以下になるように選ばれ、さらに、前記バ
   ネ群は、軸受体支承荷重を受けた状態で前記軸受メタル
   を、回転軸と同心の高さまで復元せしめる力を生ずる鉛
   直方向のたわみを与えるような偏心調整が行なわれるよ
   うになつていることを特徴とする制振軸受装置。 ２ 前記偏心調整が、前記バネ群のバネ座の鉛直方向の
   シム調整にて行なわれる特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ３ 前記偏心調整が、前記バネ群の鉛直方向のたわみ量
   を調整する調整ネジにより行なわれる特許請求の範囲第
   １項記載の装置。