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JPH09133127A - Pad-type journal bearing - Google Patents

Pad-type journal bearing

Info

Publication number
JPH09133127A
JPH09133127A JP29135995A JP29135995A JPH09133127A JP H09133127 A JPH09133127 A JP H09133127A JP 29135995 A JP29135995 A JP 29135995A JP 29135995 A JP29135995 A JP 29135995A JP H09133127 A JPH09133127 A JP H09133127A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pad
bearing
vibration
type journal
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP29135995A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Sakakida
均 榊田
Toshiaki Nasuda
利昭 那須田
Tatsuo Yamashita
達雄 山下
Toshio Hirano
俊夫 平野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP29135995A priority Critical patent/JPH09133127A/en
Publication of JPH09133127A publication Critical patent/JPH09133127A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid harmonic resonance based on the rocking vibration of a pad and to make the vibration of a pad-type journal bearing sufficiently stable. SOLUTION: This pad-type journal bearing has a cylindrical bearing inner ring 21 and at least one circular pad 22 having a spherical back face 22 b. The pad 22 is rockingly disposed in a state in which the back face 22b is in contact with the inner circumferential surface 21a of the bearing inner ring 21 and the rocking vibration of the pad 22 makes the oil film pressure of lubricating oil change to support the journal of a rotating shaft in automatic aligning state. The back face 22b is formed in a radius of curvature Ria as a means for avoiding harmonic resonance such that the frequency of rocking vibration of the pad 22 is N and 1/N times rotation frequency (where N is a natural number of 1 or more) plus a prescribed margin, or off a harmonic frequency.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気タービン・発
電機等の大型回転機械の回転軸を支持するパッド型ジャ
ーナル軸受に係わり、特に、高い安定性を要求される高
速回転機械に適用されるパッド型ジャーナル軸受に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pad type journal bearing for supporting a rotary shaft of a large rotary machine such as a steam turbine / generator, and is particularly applied to a high speed rotary machine that requires high stability. The present invention relates to a pad type journal bearing.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のパッド型ジャーナル軸受
は、図21に示すように、曲面状の内面1aを有した円
筒状の軸受内輪1と、紙面内(回転軸に直交する面内)
及び紙面に対し垂直な方向に揺動可能に軸受内輪1の内
周面(内面)1aに接して設けられた複数のパッド2…
2とを備えており、軸受内輪1及びパッド2内部に回転
軸のジャーナル部(ジャーナル)3が挿入支持される構
成となっている。軸受内輪1は、同じく円筒状の軸受外
輪4により外側から固定支持されており、また、軸受外
輪4は、軸受台(ケーシングあるいは基礎)5に例えば
軸受取り付けボルト6等により固定的に取り付けられて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 21, a pad type journal bearing of this type has a cylindrical bearing inner ring 1 having a curved inner surface 1a, and a sheet surface (in a plane orthogonal to a rotation axis).
And a plurality of pads 2 provided in contact with the inner peripheral surface (inner surface) 1a of the bearing inner ring 1 so as to be swingable in the direction perpendicular to the plane of the drawing.
2, and the journal portion (journal) 3 of the rotating shaft is inserted and supported inside the bearing inner ring 1 and the pad 2. The bearing inner ring 1 is fixedly supported from the outside by a cylindrical bearing outer ring 4 as well, and the bearing outer ring 4 is fixedly mounted on a bearing base (casing or foundation) 5 by, for example, bearing mounting bolts 6 or the like. There is.

【0003】複数のパッド2は、ジャーナル3の中心軸
を中心に同心円状に配置されている。各パッド2は所定
幅の円弧状片として形成されている。すなわち、パッド
2のジャーナル側を向いた面(内面)2aは所定の曲率
半径で成型加工された曲面であり、また、内面と対向す
る外面(背面)2bも内面と同一の曲率半径で成型加工
された曲面である。各パッド2は、軸受内輪1の内面1
aにその背面2bが接触した状態で設けられている。
The plurality of pads 2 are arranged concentrically around the central axis of the journal 3. Each pad 2 is formed as an arc-shaped piece having a predetermined width. That is, the surface (inner surface) 2a of the pad 2 facing the journal side is a curved surface that is formed by a predetermined curvature radius, and the outer surface (back surface) 2b that faces the inner surface is also formed by the same curvature radius as the inner surface. Is a curved surface. Each pad 2 is an inner surface 1 of the bearing inner ring 1.
It is provided with its back surface 2b in contact with a.

【0004】パッド2の背面2aには加工成型により固
定穴7が設けられ、その固定穴7に支持ピン8が軸受内
輪1及び軸受外輪4を貫通して挿入されている。つま
り、支持ピン8と固定穴7との間には隙間が生じてお
り、パッド2は、隙間分の余裕を保持しながら支持ピン
8により揺動自在に支持されている。また、パッド2の
内面2a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により形成されている。
A fixing hole 7 is formed in the back surface 2a of the pad 2 by processing and a supporting pin 8 is inserted through the fixing hole 7 through the bearing inner ring 1 and the bearing outer ring 4. That is, there is a gap between the support pin 8 and the fixing hole 7, and the pad 2 is swingably supported by the support pin 8 while maintaining a margin for the gap. Further, the inner surface 2a of the pad 2 is formed by bonding a bearing alloy such as white metal to improve lubrication characteristics.

【0005】一方、軸受内輪1内には、同軸受内輪1に
設けられた給油ライン9を介して潤滑油が供給されてい
る。この潤滑油はジャーナル3とパッド2の間隙10を
流れ、その後排油口11より軸受外へ排出されるように
なっている。ジャーナル軸受の間隙10を流れる潤滑油
は、ジャーナル3が回転すると、パッド2の内面2aと
ジャーナル3の外周面との狭い隙間に生ずるくさび効果
により図22に示すように分布した油膜圧力Fp を発生
し、回転軸のジャーナル3は、この油膜圧力Fp を介し
て支持されている。油膜圧力分布Fp を積分すると軸受
荷重Pと釣り合っており、パッド2は、その背面2bと
軸受内輪内面1aとの接触点T1 が、ジャーナル3の回
転に応じて変化する油膜圧力分布Fp の中心点の鉛直下
方に位置するように自由に移動する。したがって、パッ
ド2は、自動調心的且つ全体的に軸受荷重Pを受けるよ
うになっている。
On the other hand, lubricating oil is supplied into the bearing inner ring 1 through an oil supply line 9 provided in the bearing inner ring 1. This lubricating oil flows through the gap 10 between the journal 3 and the pad 2, and is then discharged from the bearing through the oil drain port 11. The lubricating oil flowing in the gap 10 of the journal bearing has an oil film pressure F p distributed as shown in FIG. 22 due to the wedge effect generated in the narrow gap between the inner surface 2a of the pad 2 and the outer peripheral surface of the journal 3 when the journal 3 rotates. The generated journal 3 of the rotating shaft is supported via this oil film pressure F p . When the oil film pressure distribution F p is integrated, it is balanced with the bearing load P, and the pad 2 has a contact point T 1 between the back surface 2 b and the bearing inner ring inner surface 1 a of the oil film pressure distribution F p that changes according to the rotation of the journal 3. Move freely to be located vertically below the center point. Therefore, the pad 2 is adapted to receive the bearing load P in a self-centering manner as a whole.

【0006】パッド型ジャーナル軸受の特徴は、この自
動調心機能にある。すなわち、パッド型ジャーナル軸受
は、回転軸の振動に対しても追従性のある自動調心性を
有しているため、他のジャーナル軸受と比べて非常に安
定性の良い機構となっている。
A characteristic of the pad type journal bearing is the self-centering function. That is, the pad-type journal bearing has a self-aligning property that can follow the vibration of the rotating shaft, and thus has a very stable mechanism as compared with other journal bearings.

【0007】上記自動調心機能を具体的に説明すれば、
図22及び図23に示すように、ジャーナル3の中心O
j が振動によりOj'へ移動した場合でも、油膜圧力分布
pはそのジャーナル3の中心の移動に伴って変化する
ため、パッド3は、圧力分布中心の鉛直下方にパッド背
面2bと軸受内輪内面1aとの接触点が位置するように
揺動運動をする。この結果、図23に示すように、パッ
ド背面2bと軸受内輪内面1aとの接触点はT1 からT
2 に移動する。このように、ジャーナル3の振動に応じ
てパッドは自由に移動するため、軸受においてホイップ
等を発生させる不安定化力の発生を防ぎ、安定性の非常
に良いジャーナル軸受を供給することが可能になる。
The above-mentioned automatic centering function will be specifically described below.
As shown in FIGS. 22 and 23, the center O of the journal 3
Even when j moves to O j ′ due to vibration, the oil film pressure distribution F p changes with the movement of the center of the journal 3, so that the pad 3 is placed vertically below the center of the pressure distribution and the pad back surface 2 b and the bearing inner ring. The rocking motion is performed so that the contact point with the inner surface 1a is located. As a result, as shown in FIG. 23, the contact point between the pad back surface 2b and the bearing inner ring inner surface 1a is from T1 to T1.
Go to 2. As described above, since the pad freely moves according to the vibration of the journal 3, it is possible to prevent the occurrence of the destabilizing force that causes the whip or the like in the bearing, and to supply the journal bearing with excellent stability. Become.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、最近の蒸気
タービン・発電機の大容量化により、回転体あるいはそ
れを支持する軸受も大型化してきている。この大型化に
より、回転軸・軸受系は振動しやすい系になってきてお
り、安定性の良いパッド型ジャーナル軸受を使用した回
転軸系にも、回転と同期しない非同期振動あるいは不安
定振動が発生するようになった。
However, due to the recent increase in capacity of steam turbines and generators, the size of the rotating body or the bearing that supports it has also been increasing. Due to this increase in size, the rotating shaft / bearing system is becoming susceptible to vibration, and asynchronous or unstable vibration that does not synchronize with rotation also occurs in the rotating shaft system that uses a highly stable pad-type journal bearing. It was way.

【0009】図24は、以前大型の蒸気タービンで発生
した振動を示す図であり、横軸に時間,縦軸に蒸気ター
ビンの負荷と振動振幅をとり、振動の様子を時間の経過
とともに表したものである。この図から、負荷を上昇さ
せていくと、振動振幅値が大きくなっていくことが分か
り、さらに非同期振動の特徴である振動チャート上に幅
を持って記録されていることが分かる。通常のロータの
不釣合等で発生する回転同期振動は安定しており、振動
チャート上には、図24の振動値Am1のように幅の無い
一本の線で現れる。しかし、非同期振動は、振動自体が
非定常性を有するため、短い周期で時間とともに振動振
幅が変化し、振動振幅値は振動チャート上には幅の持っ
た線Am2で現れるのが一般的である。
FIG. 24 is a diagram showing vibrations that have occurred in a large steam turbine in the past. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents load and vibration amplitude of the steam turbine. It is a thing. From this figure, it can be seen that as the load is increased, the vibration amplitude value increases, and it is also recorded with a width on the vibration chart, which is a characteristic of asynchronous vibration. The rotation-synchronized vibration that occurs due to normal rotor imbalance or the like is stable, and appears on the vibration chart as a single line with no width, such as the vibration value A m1 in FIG. However, since the asynchronous vibration itself has non-stationarity, the vibration amplitude generally changes with time in a short cycle, and the vibration amplitude value generally appears on the vibration chart as a line A m2 having a width. is there.

【0010】以前は、これらの非同期振動の原因ははっ
きりしなかったが、最近の振動解析技術の進歩から、パ
ッド型ジャーナル軸受に発生するこのような非同期振動
は、パッドの揺動振動による非線形振動が原因で、ジャ
ーナルの振動がパッドに対して励振力となり、分数調波
・倍数調波等の調波共振を生じているためとわかってき
た。その振動のメカニズムと特性を以下に説明する。
In the past, the cause of these asynchronous vibrations was not clear, but due to recent advances in vibration analysis technology, such asynchronous vibrations generated in pad-type journal bearings are non-linear vibrations due to oscillating vibrations of the pad. It has been found that the vibration of the journal acts as an exciting force on the pad due to the above, and causes harmonic resonance such as subharmonic or multiple harmonic. The mechanism and characteristics of the vibration will be described below.

【0011】前掲図23は、その非同期振動の発生メカ
ニズムを説明した図でもある。前述したように、パッド
の運動はジャーナルの振動によって追従し、パッドの背
面の接触点T1 は新たな接点T2 に変位するものであ
る。その接点の運動を図24に示すように軸受内輪内面
1aの中心点からの変位角θで表し、パッドの諸要素を
用いるとその運動方程式は、以下に示す式(1)で表さ
れる。
FIG. 23 described above is also a diagram for explaining the mechanism of generation of the asynchronous vibration. As described above, the movement of the pad follows the vibration of the journal, and the contact point T1 on the back surface of the pad is displaced to the new contact point T2. The movement of the contact point is represented by a displacement angle θ from the center point of the inner surface 1a of the bearing inner ring as shown in FIG. 24, and the equation of motion is represented by the following equation (1) using various elements of the pad.

【0012】[0012]

【数1】 である。(Equation 1) It is.

【0013】図25は、式(1)の応答解析例として、
横軸にパッドの揺動固有振動数fnに対する加振力Fの
加振周波数f(回転軸では主に軸の回転数fo に対応)
の振動数比f/fn をとり、縦軸にパッドの背面と軸受
内輪との接触点の移動角を図24に示すX座標軸(鉛直
方向のY座標軸にパッド2の揺動面内で直交する水平方
向の座標軸)に変換した振動変位をとった場合の応答特
性を示したものである。
FIG. 25 shows an example of the response analysis of equation (1).
On the horizontal axis, the vibration frequency f of the vibration force F with respect to the oscillation natural frequency f n of the pad (mainly corresponds to the rotation speed f o of the shaft on the rotation axis).
Frequency ratio f / f n , and the vertical axis represents the movement angle of the contact point between the pad back surface and the bearing inner ring in FIG. 24. The X coordinate axis (vertical Y coordinate axis in the swing plane of the pad 2 is perpendicular to the X coordinate axis). The horizontal axis represents the response characteristics when the vibration displacement is converted.

【0014】式(1)は、パッドの揺動振動に対する運
動方程式を示したものであるが、この式は典型的な可変
弾性系の非線形運動方程式であり、その応答も非線形系
特有の特性を示す筈である。図25から分かるように、
振動数比f/fn =1/2でまず共振が発生している。
この時、パッドの振動周波数は揺動固有振動数と一致し
ているため、加振周波数の2倍であり、これを2倍の高
調波共振と呼んでいる。なお、このように、加振周波数
のN倍(Nは1以上の自然数)の周波数で共振する現象
をN次高調波共振と呼ぶ。また、図から振動数比f/f
n =1で共振が発生していることが分かる。この時は、
振動周波数と加振周波数は一致しているため、これを調
和共振と呼んでいる。また、振動比f/fn =2/3で
小さな共振が発生していることがわかる。これは非線形
特有の共振であり、加振振動数比がn/m(n,mとも
に1以上の自然数)と一致するとき系が共振する現象
で、高分数調波共振と呼んでいる。
Equation (1) shows the equation of motion for the oscillating vibration of the pad. This equation is a typical non-linear equation of motion of a variable elastic system, and its response also has characteristics peculiar to the non-linear system. It should be shown. As can be seen from FIG. 25,
First, resonance occurs at the frequency ratio f / f n = 1/2.
At this time, since the vibration frequency of the pad matches the oscillation natural frequency, it is twice the vibration frequency, which is called double resonance. The phenomenon of resonating at a frequency N times as high as the excitation frequency (N is a natural number of 1 or more) is called Nth harmonic resonance. From the figure, the frequency ratio f / f
It can be seen that resonance occurs at n = 1. At this time,
Since the vibration frequency and the excitation frequency match, this is called harmonic resonance. Further, it can be seen that a small resonance occurs at the vibration ratio f / f n = 2/3. This is a resonance peculiar to nonlinearity, and is a phenomenon in which the system resonates when the vibration frequency ratio matches n / m (both n and m are natural numbers of 1 or more), and is called high subharmonic resonance.

【0015】さらに、振動数比f/fn =2で共振が発
生していることがわかる。この時、振動周波数は、揺動
固有振動数と一致しているため、加振周波数の1/2倍
であり、これを1/2次の分数調波共振と呼んでいる。
このように、加振周波数の1/N倍(Nは1以上の自然
数)の周波数で共振する現象をN次分数調波共振と呼
ぶ。以降、これらの共振現象をまとめて調波共振と呼ぶ
ことにする。
Further, it can be seen that resonance occurs at the frequency ratio f / f n = 2. At this time, the vibration frequency is equal to 1/2 of the vibration frequency because it matches the oscillation natural frequency, which is called a 1 / 2-order subharmonic resonance.
The phenomenon of resonating at a frequency that is 1 / N times the vibration frequency (N is a natural number of 1 or more) is called Nth-order subharmonic resonance. Hereinafter, these resonance phenomena will be collectively referred to as harmonic resonance.

【0016】上述したように、近年、蒸気タービンの単
機出力の増大や性能向上によりジャーナル軸受径が大き
くなる傾向にあり、ジャーナル軸受径の大型化によりパ
ッドも当然大型化する。このパッドの大型化にしたがっ
てパッドの揺動固有振動数は下がる傾向にある。
As described above, in recent years, the diameter of the journal bearing has tended to increase due to the increase in single machine output of the steam turbine and the improvement in performance, and the pad size naturally increases as the journal bearing diameter increases. As the pad becomes larger, the rocking natural frequency of the pad tends to decrease.

【0017】例えば、パッドの揺動固有振動数fn が1
00Hzにあるとすると、その1/2の50Hzがちょ
うど運転回転数に当たり、前掲図25の様に非同期共振
を発生することになる。なお、図24の振動事例はこの
1/2分数調波共振により発生したものである。この振
動は、非線形現象特有の非定常性を示し、振幅が時間と
ともに変化する振動特性を有している。
For example, the rocking natural frequency f n of the pad is 1
If it is at 00 Hz, 1/2 of that, 50 Hz, just hits the operating speed, and asynchronous resonance occurs as shown in FIG. 25. The vibration example of FIG. 24 is generated by this 1/2 subharmonic resonance. This vibration exhibits non-stationarity peculiar to a non-linear phenomenon and has a vibration characteristic in which the amplitude changes with time.

【0018】以上述べたように、非同期信号の原因であ
るパッドの揺動振動は、調和共振を発生し、この調波共
振が発生するとパッドの揺動振動が軸受の潤滑油膜を介
して回転軸に伝播し、回転軸が振動し悪影響を与えてし
まった。このパッドの揺動振動及び調和共振に伴う悪影
響は、従来から言われている軸受のオイルホイップのよ
うに回転軸系を破壊に至らしめる不安定振動に基づくも
のではないが、安定性の良いパッド型ジャーナル軸受を
提供するにあたり、このパッドの揺動振動に関する調波
共振(分数調波振動・倍数調波振動)を避ける必要が生
じた。
As described above, the oscillating vibration of the pad, which is the cause of the asynchronous signal, causes harmonic resonance, and when this harmonic resonance occurs, the oscillating vibration of the pad is transmitted through the lubricating oil film of the bearing to the rotating shaft. , And the rotating shaft vibrated and had an adverse effect. The adverse effects of the oscillation vibration and the harmonic resonance of the pad are not based on the unstable vibration that causes the rotation shaft system to be destroyed like the oil whip of the bearing that has been conventionally known, but the pad with good stability is provided. In providing the type journal bearing, it became necessary to avoid harmonic resonance (subharmonic vibration / multiple harmonic vibration) related to the oscillation vibration of the pad.

【0019】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、パッドの揺動振動に基づく調波共振を避け、パッ
ド型ジャーナル軸受を振動的に十分安定させることを目
的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to avoid harmonic resonance due to rocking vibration of a pad and to sufficiently stabilize the pad type journal bearing in terms of vibration.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上述したように、パッド
の揺動振動のような非線形系では多くの共振現象が発生
し、パッドの揺動固有振動数に対してN倍、1/N倍等
の加振力の周波数で共振(調波共振)を示すことがわか
っている。そして、この調波共振は、図25に示すよう
に、パッドの揺動固有振動数とジャーナルの回転数の比
に応じて発生している。
As described above, many resonance phenomena occur in a non-linear system such as rocking vibration of a pad, which is N times or 1 / N times the rocking natural frequency of the pad. It is known that resonance (harmonic resonance) is exhibited at the frequency of the excitation force such as. Then, as shown in FIG. 25, this harmonic resonance occurs according to the ratio of the oscillation natural frequency of the pad to the rotational speed of the journal.

【0021】したがって、パッドの揺動振動のような非
線形系で多くの調波共振現象の発生を避けるためには、
パッドの揺動固有振動数が使用回転数に対してN倍、1
/N倍等の周波数近傍になければ良いことがわかる。
Therefore, in order to avoid the occurrence of many harmonic resonance phenomena in a nonlinear system such as rocking vibration of the pad,
The oscillation frequency of the pad is N times the rotational speed used, 1
It is understood that it is good if it is not near the frequency such as / N times.

【0022】すなわち、本発明者は、パッドの揺動固有
振動数を、使用回転数に対するN倍、1/N倍等の周波
数近傍以外の値に制御すれば、上記調和共振現象の発生
を防止可能なことに着目した。
That is, the present inventor prevents the occurrence of the above harmonic resonance phenomenon by controlling the oscillation natural frequency of the pad to a value other than near the frequency such as N times or 1 / N times the rotational frequency used. Focused on what is possible.

【0023】ここで、パッドの揺動固有振動数fn は、
式(1)の右辺を”0”とおき、自由振動に関する運動
方程式を解くと、式(2)のように表される。
Here, the rocking natural frequency f n of the pad is
When the right side of the equation (1) is set to "0" and the equation of motion regarding the free vibration is solved, it is expressed as the equation (2).

【0024】[0024]

【数2】 (Equation 2)

【0025】この式から分かるように、パッドの揺動固
有振動数はパッドの幾何学的形状やその質量等の諸要素
により変化する。すなわち、(1)パッドの質量の変
化,(2)Cr (軸受内輪の内曲面率とパッド背面との
曲率の差の変化;以降パッド間隙と呼ぶ),(3)パッ
ド背面の曲率の変化,(4)回転剛性kθ の変化,及
び(5)軸受荷重の変化等によりパッドの揺動固有振動
数fn を変化させることができる。
As can be seen from this equation, the oscillation natural frequency of the pad changes depending on various factors such as the geometrical shape of the pad and its mass. That is, (1) change in the mass of the pad, (2) C r (change in difference in curvature between the inner curved surface of the bearing and the back surface of the pad; hereinafter referred to as pad gap), (3) change in curvature of the back surface of the pad. , (4) changes in rotational rigidity k θ , and (5) changes in bearing load can change the oscillation frequency f n of the pad.

【0026】上記過程に基づいて創作された本出願の第
1の発明は、請求項1及び請求項2に記載したように、
筒状の軸受部と、球状の背面を有する円弧状の少なくと
も1個のパッドとを備え、前記パッドをその背面が前記
軸受部の内周面に接した状態で揺動自在に配設し、当該
パッドの揺動振動により潤滑油の油膜圧力を変化させて
回転軸のジャーナル部を自動調心的に支持するパッド型
ジャーナル軸受において、前記パッドの揺動振動の振動
数を前記ジャーナル部の回転振動数のN倍及び1/N倍
(Nは、1以上の自然数)の値から例えば所定のマージ
ンをとって離調させる離調手段を備えている。
The first invention of the present application created based on the above process is as described in claims 1 and 2.
A cylindrical bearing portion and at least one arc-shaped pad having a spherical back surface, and the pad is swingably disposed with the back surface in contact with the inner peripheral surface of the bearing portion, In a pad type journal bearing in which the oil film pressure of the lubricating oil is changed by the oscillation vibration of the pad to support the journal portion of the rotating shaft in a self-aligning manner, the frequency of the oscillation vibration of the pad is set to the rotation of the journal portion. A detuning means for detuning from a value of N times and 1 / N times the frequency (N is a natural number of 1 or more) with a predetermined margin is provided.

【0027】特に、第1の発明では、前記離調手段とし
て、前記パッドの背面を、当該パッドの揺動振動の振動
数が前記回転振動数のN倍及び1/N倍の値から所定の
マージンをとって離調された振動数となる曲率半径で形
成し、また、前記軸受部内周面の前記パッドが接する位
置に、前記パッドの揺動振動の振動数が前記回転振動数
のN倍及び1/N倍の値から所定のマージンをとって離
調された振動数となる曲率半径で形成されたパッド当た
り面を設けている。
In particular, in the first aspect of the invention, as the detuning means, the back surface of the pad has a predetermined oscillation vibration frequency of N times and 1 / N times the rotational frequency. It is formed with a radius of curvature that provides a frequency that is detuned with a margin, and the vibration frequency of the rocking vibration of the pad is N times the rotational frequency at the position where the pad contacts the inner peripheral surface of the bearing portion. And a pad contact surface formed with a radius of curvature that is a frequency that is detuned with a predetermined margin from the value of 1 / N times.

【0028】また、特に、第1の発明では、前記離調手
段として、前記パッドの質量を、当該パッドの揺動振動
の振動数が前記回転振動数のN倍及び1/N倍の値から
所定のマージンをとって離調された振動数となるように
設定している。この質量調整のため、例えば前記パッド
に、前記ジャーナル部の軸方向に沿って所要形状及び所
要長さの穴部を所要数設けている。
Further, in the first aspect of the present invention, in particular, as the detuning means, the mass of the pad is set so that the oscillation frequency of the pad is N times or 1 / N times the rotational frequency. It is set so that the frequency is detuned with a predetermined margin. For this mass adjustment, for example, the pad is provided with a required number of holes having a required shape and a required length along the axial direction of the journal.

【0029】さらに、第1の発明では、前記離調手段と
して、前記パッドにかかる軸受荷重を、当該パッドの揺
動振動の振動数が前記回転振動数のN倍及び1/N倍の
値から所定のマージンをとって離調された振動数となる
ように設定している。この軸受荷重を前記離調された振
動数となるように設定するため、前記軸受部の固定支持
位置を変えて当該軸受部の軸受アライメントを所要値に
調整している。
Further, in the first aspect of the invention, as the detuning means, the bearing load applied to the pad is determined such that the oscillation frequency of the pad is N times or 1 / N times the rotational frequency. It is set so that the frequency is detuned with a predetermined margin. In order to set the bearing load to the detuned frequency, the fixed support position of the bearing portion is changed to adjust the bearing alignment of the bearing portion to a required value.

【0030】さらにまた、第1の発明では、前記離調手
段として、前記パッド背面と前記軸受部の内周面との間
に、当該パッドに所定の回転剛性を与える回転剛性付与
手段を挿設し、前記回転剛性付与手段から与えられた回
転剛性に応じて前記パッドの揺動振動の振動数を前記回
転振動数のN倍及び1/N倍の値から所定のマージンを
とって離調された振動数に設定している。例えば、前記
回転剛性付与手段は、所定の弾性力を有するコイルバネ
等の弾性部材である。
Further, in the first invention, as the detuning means, a rotational rigidity imparting means for imparting a predetermined rotational rigidity to the pad is inserted between the pad rear surface and the inner peripheral surface of the bearing portion. Then, the vibration frequency of the rocking vibration of the pad is detuned from the values of N times and 1 / N times the rotation frequency with a predetermined margin according to the rotation rigidity given from the rotation rigidity imparting means. Set to the frequency. For example, the rotational rigidity imparting means is an elastic member such as a coil spring having a predetermined elastic force.

【0031】第1の発明によれば、離調手段として、例
えば前記パッドの背面を、当該パッドの揺動振動の振動
数が前記回転振動数のN倍及び1/N倍の値から所定の
マージンをとって離調された振動数となる曲率半径で形
成すること等により、前記パッドの揺動振動の振動数が
前記ジャーナル部の回転振動数のN倍及び1/N倍の値
から例えば所定のマージンをとって離調するため、調和
共振現象の発生を防止することができる。なお、パッド
の揺動振動数を使用回転数のN倍及び1/N倍の値に対
して離調するとは、パッドの揺動振動数を使用回転数の
N倍及び1/N倍の値から外れた(離れた)値に設定す
ることをいう。
According to the first aspect of the invention, as the detuning means, for example, on the back surface of the pad, the oscillation frequency of the pad is set to a predetermined value from N times and 1 / N times the rotational frequency. By forming with a radius of curvature that provides a frequency that is detuned with a margin, the vibration frequency of the rocking vibration of the pad is set to a value that is N times or 1 / N times the rotational frequency of the journal portion, for example. Since detuning is performed with a predetermined margin, it is possible to prevent the occurrence of a harmonic resonance phenomenon. Note that detuning the oscillation frequency of the pad with respect to the values of N times and 1 / N times the number of rotations used means that the oscillation frequency of the pad is N times and 1 / N times the number of rotations used. It means setting to a value that is off (remote) from.

【0032】また、本発明者は、調和共振現象が発生し
た場合でも、その調和共振現象を抑制する手段について
研究を重ねた。そして、調和共振現象が発生した場合、
その振動系に減衰を与えると、その振動振幅が抑制され
ることが分かった。
Further, the present inventor has conducted extensive research on means for suppressing the harmonic resonance phenomenon even when the harmonic resonance phenomenon occurs. And when the harmonic resonance phenomenon occurs,
It was found that when the vibration system is damped, the vibration amplitude is suppressed.

【0033】図26は、図25で述べた振動特性に減衰
を加味して応答計算を実施し、その特性の変化を示すも
のである。パラメータとしてパッドの揺動振動に対する
系の減衰比ζを選び、そのζを0→0.05→0.1と
増加させていくと、図26に示すように、その振動振幅
減少していくばかりか、「1/2分数調波共振」,「2
/3分数調波共振」は消滅していることがわかる。
FIG. 26 shows a change in the characteristic when the response calculation is performed by adding damping to the vibration characteristic described in FIG. When the damping ratio ζ of the system with respect to the rocking vibration of the pad is selected as a parameter and the value of ζ is increased from 0 → 0.05 → 0.1, the vibration amplitude just decreases as shown in FIG. Or, "1/2 subharmonic resonance", "2
It can be seen that "/ 3 subharmonic resonance" has disappeared.

【0034】このように、振動系に減衰を与えることに
より、パッドの揺動固有振動数の離調不足等により調波
共振現象が発生しても、調波共振の振動振幅を小さくす
ることができる。
As described above, by providing damping to the vibration system, even if a harmonic resonance phenomenon occurs due to insufficient detuning of the oscillation natural frequency of the pad, the vibration amplitude of the harmonic resonance can be reduced. it can.

【0035】上記過程に基づいて創作された本出願の第
2の発明は、請求項24に記載したように、筒状の軸受
部と、球状の背面を有する円弧状の少なくとも1個のパ
ッドとを備え、前記パッドをその背面が前記軸受部の内
周面に接した状態で揺動自在に配設し、当該パッドの揺
動振動により潤滑油膜圧力を変化させて回転軸のジャー
ナル部を自動調心的に支持するパッド型ジャーナル軸受
において、前記パッドに調波共振現象が生じた場合に、
その調波共振に伴う当該パッドの振動振幅を減衰させる
減衰機構を備えている。
According to a second invention of the present application created based on the above process, as described in claim 24, a cylindrical bearing portion and at least one arc-shaped pad having a spherical back surface are provided. The pad is swingably arranged with its back surface in contact with the inner peripheral surface of the bearing portion, and the lubricating oil film pressure is changed by the swing vibration of the pad to automatically rotate the journal portion of the rotating shaft. In a pad type journal bearing that is supported in an aligned manner, when a harmonic resonance phenomenon occurs in the pad,
A damping mechanism for damping the vibration amplitude of the pad due to the harmonic resonance is provided.

【0036】特に、第2の発明として、前記減衰機構
は、前記パッド背面端部の曲率半径を前記軸受部の内周
面の曲率半径と略同一にするために前記パッドの背面側
端部に設けられたスクイズ部を有している。
In particular, as a second aspect of the invention, the damping mechanism is provided at the back end of the pad so that the radius of curvature of the pad back end is substantially the same as the radius of curvature of the inner peripheral surface of the bearing portion. It has a squeeze section provided.

【0037】第2の発明によれば、パッドに調波共振現
象が生じた場合でも、減衰機構としての例えばスクイズ
部によりパッド背面端部の曲率半径と軸受部の内周面の
曲率半径とが略同一になっているため、パッド背面端部
と軸受部の内周面との隙間に流入した潤滑油に効率よく
スクイズ効果が発生し、このスクイズ効果により前記調
波共振に伴う当該パッドの振動振幅が減衰させることが
できる。
According to the second invention, even when a harmonic resonance phenomenon occurs in the pad, the radius of curvature of the back end of the pad and the radius of curvature of the inner peripheral surface of the bearing part are reduced by, for example, a squeeze portion as a damping mechanism. Since they are almost the same, the squeeze effect is efficiently generated in the lubricating oil that has flowed into the gap between the pad back end and the inner peripheral surface of the bearing, and this squeeze effect causes vibration of the pad due to the harmonic resonance. The amplitude can be attenuated.

【0038】さらに、本発明者は、パッドの揺動振動の
ような振動系は、振動している物体にその振動を制振す
る加振力を能動的に付加すれば、その振動を抑制するこ
とが可能であることに着目し、第3の発明を創作した。
Further, the inventor of the present invention suppresses the vibration of a vibration system such as the oscillating vibration of a pad by actively applying an exciting force for suppressing the vibration to the vibrating object. Focusing on the fact that it is possible, we created the third invention.

【0039】すなわち、第3の発明は、請求項28に記
載したように、筒状の軸受部と、球状の背面を有する円
弧状の少なくとも1個のパッドとを備え、前記パッドを
その背面が前記軸受部の内周面に接した状態で揺動自在
に配設し、当該パッドの揺動振動により潤滑油膜圧力を
変化させて回転軸のジャーナル部を自動調心的に支持す
るパッド型ジャーナル軸受において、前記パッドに調波
共振現象が生じた場合に、その調波共振に伴う当該パッ
ドの振動を前記ジャーナル部の回転振動に影響を与えな
い所定値にアクティブ制御するアクティブ制御手段を備
えている。
That is, a third aspect of the present invention comprises, as described in claim 28, a cylindrical bearing portion and at least one arc-shaped pad having a spherical back surface, and the pad having the back surface thereof. A pad-type journal that is swingably arranged in contact with the inner peripheral surface of the bearing portion and that changes the lubricating oil film pressure by the swing vibration of the pad to support the journal portion of the rotating shaft in a self-aligning manner. In the bearing, when a harmonic resonance phenomenon occurs in the pad, active control means for actively controlling the vibration of the pad due to the harmonic resonance to a predetermined value that does not affect the rotational vibration of the journal portion is provided. There is.

【0040】特に、前記アクティブ制御手段は、少なく
とも前記パッド背面一端部近傍に設けられ、同パッドの
振動変位を検出する検出手段と、この検出手段により検
出された変位データに基づいてアクティブ制御を対象と
する振動情報を生成する生成手段と、少なくとも前記パ
ッド背面他端部と前記軸受部内周面との隙間に連通した
給油ラインと、当該給油ラインに潤滑油を供給する供給
手段と、前記給油ラインの途中に介挿され当該給油ライ
ンを開閉制御するバルブと、前記振動情報に応じて前記
バルブの開閉タイミングを制御するバルブ開閉タイミン
グ制御手段とを備えている。
In particular, the active control means is provided at least in the vicinity of one end of the back surface of the pad, and detects the vibration displacement of the pad, and the active control target is based on the displacement data detected by the detection means. Generating means for generating vibration information, an oil supply line communicating with at least a gap between the other end of the back surface of the pad and the inner peripheral surface of the bearing portion, a supply means for supplying lubricating oil to the oil supply line, and the oil supply line And a valve opening / closing timing control means for controlling the opening / closing timing of the valve according to the vibration information.

【0041】第3の発明によれば、アクティブ制御手段
として、例えば検出手段によりパッドの振動変位が検出
され、この検出データに基づいて生成手段によりアクテ
ィブ制御を対象とする振動情報が生成される。一方、ア
クティブ制御手段としてパッド背面他端部と軸受部内周
面との隙間に連通された給油ライン,この給油ラインに
潤滑油を供給する供給手段,及び給油ラインの途中に介
挿され当該給油ラインを開閉制御するバルブが設けられ
ており、前記振動情報に応じてバルブ開閉タイミング制
御手段によりバルブが所定のタイミングで開閉制御さ
れ、供給手段及び給油ラインを介して潤滑油がパッド背
面他端部と軸受部内周面との隙間に供給される。すなわ
ち、パッドの振動変位に応じて潤滑油が前記隙間に供給
されることにより、前記調波共振に伴う当該パッドの振
動が前記ジャーナル部の回転振動に影響を与えない所定
値にアクティブ制御されるため、調波共振に伴う振動を
抑制することができる。
According to the third aspect of the invention, as the active control means, for example, the detecting means detects the vibration displacement of the pad, and the generating means generates the vibration information for the active control based on the detected data. On the other hand, as an active control means, an oil supply line communicating with the gap between the other end of the back surface of the pad and the inner peripheral surface of the bearing, a supply means for supplying lubricating oil to this oil supply line, and an oil supply line inserted in the middle of the oil supply line A valve for controlling the opening and closing of the pad is provided, the valve opening and closing timing control means controls the opening and closing of the valve at a predetermined timing according to the vibration information, and the lubricating oil is supplied to the other end of the pad back surface through the supply means and the oil supply line. It is supplied to the gap with the inner peripheral surface of the bearing. That is, since the lubricating oil is supplied to the gap according to the vibration displacement of the pad, the vibration of the pad due to the harmonic resonance is actively controlled to a predetermined value that does not affect the rotational vibration of the journal portion. Therefore, the vibration due to the harmonic resonance can be suppressed.

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して説明する。なお、以下で説明する全ての実
施形態では、本発明を端的に示す要部のみについて説明
しており、パッド型ジャーナル軸受の全体構成は図21
に示した構成と略同一であるため、図21と同一の符号
を付している。したがって、パッド型ジャーナル軸受全
体の各構成要素の説明や潤滑油の油膜によるジャーナル
の支持作用、及び油膜圧力分布変化に伴う自動調心作用
等の説明は従来例で述べたものと略同一であるためここ
では省略している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In all of the embodiments described below, only the essential part of the present invention is described, and the overall structure of the pad type journal bearing is shown in FIG.
Since it is substantially the same as the configuration shown in FIG. Therefore, the description of each component of the entire pad type journal bearing, the journal supporting action by the oil film of the lubricating oil, and the self-centering action due to the change of the oil film pressure distribution are substantially the same as those described in the conventional example. Therefore, it is omitted here.

【0043】また、上述したように、本出願の第1の発
明は、上式(2)に示されたパッドの揺動固有振動数を
定める各種のパラメータ、すなわちパッド背面の半径R
i 、パッド間隙Cr 、パッドの質量m、軸受荷重P、パ
ッドの回転剛性kθ を調整することにより、パッドの
揺動固有振動数を使用回転数のN倍及び1/N倍(Nは
1以上の自然数)の値に対しマージンを持って離調し
て、調波共振を防止することである。なお、パッドの揺
動振動数を使用回転数のN倍及び1/N倍の値に対して
離調するとは、パッドの揺動振動数を使用回転数のN倍
及び1/N倍の値から外れた値に設定することをいう。
Further, as described above, according to the first invention of the present application, various parameters for determining the oscillation natural frequency of the pad expressed by the above equation (2), that is, the radius R of the back surface of the pad.
By adjusting i , pad clearance C r , pad mass m, bearing load P, pad rotational rigidity k θ , the oscillation natural frequency of the pad is N times and 1 / N times (N is This is to prevent harmonic resonance by performing detuning with a margin with respect to a value of 1 or more). Note that detuning the oscillation frequency of the pad with respect to the values of N times and 1 / N times the number of rotations used means that the oscillation frequency of the pad is N times and 1 / N times the number of rotations used. Setting to a value outside the range.

【0044】また、第2の発明は、振動系に減衰を与え
て、調波共振の振動振幅を小さくすることである。さら
に、第3の発明は、パッドの揺動振動系にその振動を制
振する加振力を能動的に付加することにより、その振動
を抑制することである。
The second aspect of the present invention is to reduce the vibration amplitude of the harmonic resonance by damping the vibration system. Further, a third aspect of the present invention is to suppress the vibration by actively applying a vibrating force for damping the vibration to the swing vibration system of the pad.

【0045】そこで、以降第1の発明、第2の発明、及
び第3の発明についてそれぞれの実施形態を説明してい
く。
Therefore, the respective embodiments of the first invention, the second invention, and the third invention will be described below.

【0046】最初に、第1の発明における各種パラメー
タの調整手段について各実施形態で説明する。
First, the means for adjusting various parameters in the first invention will be described in each embodiment.

【0047】(第1実施形態)本実施形態は、パッド背
面の曲率半径と軸受内輪の内面の曲率半径との差(以
下、この差をパッド間隙と呼ぶ)を調整することによ
り、パッドの揺動固有振動数を使用回転数のN倍及び1
/N倍等の周波数に対しマージンを持って離調する手段
について述べる。
(First Embodiment) In the present embodiment, by adjusting the difference between the radius of curvature of the back surface of the pad and the radius of curvature of the inner surface of the bearing inner ring (hereinafter, this difference is referred to as the pad gap), the vibration of the pad is adjusted. Dynamic natural frequency is N times the rotation speed and 1
A means for performing detuning with a margin for frequencies such as / N times will be described.

【0048】図1は、第1実施形態のパッド型ジャーナ
ル軸受の要部であるパッドを示す正面図である。図1に
おいて、円筒状の軸受内輪21の内面21aは、曲率半
径RO (軸受内輪内面曲率中心Ob とする)で成型加工
されている。パッド22は、所定幅の円弧状片であり、
パッド22のジャーナル側を向いた面(内面)22aは
所定の曲率半径Rb で成型加工された曲面である。ま
た、本実施形態では、内面22aと対向する外面(背
面)22bは、その曲率半径Ri (パッド背面曲率中心
p とする)が内面22aと異なる所要値Riaとなるよ
うに成型加工されている。パッド22は、その背面22
bが軸受内輪内面21aの内面21aに接した状態で配
設されている。
FIG. 1 is a front view showing a pad which is a main part of the pad type journal bearing of the first embodiment. In FIG. 1, the inner surface 21a of the cylindrical bearing inner ring 21 is molded with a radius of curvature R O (referred to as the center of curvature O b of the inner surface of the bearing inner ring). The pad 22 is an arc-shaped piece having a predetermined width,
The surface (inner surface) 22a of the pad 22 that faces the journal side is a curved surface that is molded with a predetermined radius of curvature R b . Further, in the present embodiment, the inner surface 22a facing the outer surface (back surface) 22b is (a pad back curvature center O p) a radius of curvature R i is molding such that the required value R ia different from the inner surface 22a ing. The pad 22 has a back surface 22
b is arranged in contact with the inner surface 21a of the inner surface 21a of the bearing inner ring.

【0049】パッド22の背面22bの曲率半径の所定
値Riaは、そのRiaに基づいて変化するパッド間隙CrA
(=Ro −Ria)が所定の長さになるように定められて
おり、このパッド間隙CrAの所定の長さは、パッド22
の揺動固有振動数が使用回転数(軸の回転数)fo のN
倍及び1/N倍{例えば1/2倍(1/2・fo ),1
倍(fo ),2倍(2・fo )等}に対してマージンを
持って離調するような長さである。
The predetermined value R ia of the radius of curvature of the back surface 22b of the pad 22 is a pad gap C rA which changes based on the R ia .
(= R o −R ia ) is set to have a predetermined length, and the predetermined length of the pad gap C rA is the pad 22.
Oscillation frequency of N is the number of rotations used (the number of rotations of the shaft) fo
Fold and 1 / N times {eg half (1/2 · f o), 1
Double (f o ), double (2 · f o ), etc.} is detuned with a margin.

【0050】また、図2は、パッド23の背面23bの
曲率半径Ri (パッド背面の曲率中心をOp とする)が
従来と同様一律に定められている場合において、曲率半
径Ro (軸受内輪内面の曲率中心Ob とする)で成型加
工されている軸受内輪24の内面24aのパッド23の
背面23bが当接する範囲に、新たにObaを加工中心と
して曲率半径Roaのパッド当接面24bを設けている。
Further, FIG. 2 shows that when the radius of curvature R i of the back surface 23b of the pad 23 (the center of curvature of the pad back surface is O p ) is uniformly set as in the conventional case, the radius of curvature R o (bearing A pad contact with a radius of curvature Roa is newly centered on O ba in the range where the back surface 23 b of the pad 23 of the inner surface 24 a of the bearing inner ring 24, which is molded at the center of curvature O b of the inner surface of the inner ring, contacts. A surface 24b is provided.

【0051】パッド当接面24bの曲率半径Roaは、パ
ッド間隙CrB(=Roa−Ri )が所定の長さになるよう
に定められており、このパッド間隙CrBの所定の長さ
は、パッド23の揺動固有振動数が使用回転数(軸の回
転数)fo のN倍及び1/N倍{例えば1/2倍(1/
2・fo ),1倍(fo ),2倍(2・fo )等}に対
してマージンを持って離調するような長さである。
The radius of curvature R oa pad abutment surface 24b, the pad clearance C rB (= R oa -R i ) has been determined to be a predetermined length, the predetermined length of the pad clearance C rB That is, the oscillation natural frequency of the pad 23 is N times and 1 / N times the used rotation speed (rotation speed of the shaft) fo (for example, 1/2 times (1 /
2 · f o ), 1 × (f o ), 2 × (2 · f o ), etc.} is detuned with a margin.

【0052】ここで、図3は、パッド間隙Cr すなわち
軸受内輪の内面曲率半径Ro とパッド背面の曲率Ri
の差を横軸にとり、縦軸に式(2)から求まるパッドの
揺動固有振動数をとった場合の周波数特性の変化を示す
ものである。図3に示すように、間隙Cr と揺動固有振
動数fn との関係は右下がりの放物線となり、その間隙
r を小さくさせていくと、パッドの誘導固有振動数f
n は徐々に低下していくことが分かる。
Here, in FIG. 3, the pad gap C r, that is, the difference between the inner surface radius of curvature R o of the bearing inner ring and the curvature R i of the pad back surface is plotted on the abscissa, and the ordinate of the pad is calculated from equation (2). It shows a change in frequency characteristic when the dynamic natural frequency is taken. As shown in FIG. 3, the relationship between the gap C r and the oscillation natural frequency f n is a parabola that descends to the right. When the gap C r is reduced, the induced natural frequency f of the pad is reduced.
It can be seen that n gradually decreases.

【0053】図25に示したような非線形共振である分
数・倍数調波振動の調波共振を生じさせないようにする
には、パッドの揺動固有振動数が回転数のN倍及び1/
N倍(特に1/2倍)にないことが重要であり、また、
共振応答の回避が本実施形態の目的であるから、回避す
べき周波数にもあるマージンを設定しなければならな
い。このマージンは、揺動振動の減衰により決定される
ものであるが、おおむね±10%程度とする。
In order to prevent the harmonic resonance of the fractional / multiple harmonic vibration which is the nonlinear resonance as shown in FIG. 25, the oscillation natural frequency of the pad is N times and 1 / the rotational speed.
It is important not to be N times (particularly 1/2 times), and
Since the purpose of this embodiment is to avoid the resonance response, a certain margin must be set for the frequency to be avoided. This margin, which is determined by the damping of the oscillating vibration, is about ± 10%.

【0054】例えば使用回転数fo で、その周波数fo
の2倍の倍数調和共振が生じないようにするには、使用
回転数fo の2倍の値(2・fo )にパッドの揺動固有
振動数が存在しなければよいことなり、さらに、その応
答性も考慮して±M%(例えば±10%)のマージンを
とると、揺動固有振動数が式(2)において、以下の条
件式(3)を満足するような値になるように、パッド間
隙Cr を定めればよい。
For example, at the number of revolutions f o used, its frequency f o
To as twice a multiple harmonic resonance is not generated, it will be rocking natural frequencies of the pad 2 times the value (2 · f o) of the operational rotational speed f o may If not, further If a margin of ± M% (for example, ± 10%) is taken in consideration of its responsiveness, the oscillation natural frequency becomes a value that satisfies the following conditional expression (3) in expression (2). Thus, the pad gap C r may be determined.

【0055】今、式(2)において、パッド間隙Cr
外のパラメータは定数とすると、
Now, in equation (2), if parameters other than the pad gap C r are constants,

【数3】 (A,Bは定数)とパッド間隙Cr のみの式として表さ
れ、この2′式において
(Equation 3) (A and B are constants) and the pad gap C r is the only equation.

【数4】 を満足するようなCr を定めればよい。そして、この定
められた間隙Cr を満足するように、パッド背面20b
の曲率半径Ria(図1)あるいはパッド当接面21bの
曲率半径Roa(図2)を成型加工することにより、周波
数fo の2倍の倍数調和共振を回避することができる。
(Equation 4) It suffices to define C r that satisfies Then, the pad back surface 20b is formed so as to satisfy the determined clearance C r.
The radius of curvature R ia (FIG. 1) or of the pad contact surface 21b of curvature radius R oa (Figure 2) by molding, it is possible to avoid the double multiple harmonic resonant frequency f o.

【0056】なお、図3の斜線部分は、揺動固有振動数
が「fo ,1/2・fo ,2・fo」及びそのマージン
部分の範囲内にある場合に、その揺動固有振動数の範囲
に対応する間隙Cr の範囲を示している。つまり、式
(3)の関係は、図3におけるマージン部分を含む揺動
固有周波数「2・fo 」の周波数範囲(斜線部分)以外
の周波数範囲を示している。
[0056] Incidentally, the hatched portion in FIG. 3, when the rocking natural frequencies in the range of "f o, 1/2 · f o, 2 · f o " and its marginal portion, the rocking unique The range of the gap C r corresponding to the range of frequencies is shown. That is, the relationship of the equation (3) indicates a frequency range other than the frequency range (shaded portion) of the oscillation natural frequency “2 · f o ” including the margin portion in FIG.

【0057】一方、倍数調和共振以外の調和共振を回避
するためには、式(3)と同様な条件式が各周波数毎に
追加される。その他の倍数調和共振を回避するための手
順を図3を用いて説明する。すなわち、図3に示すよう
に、例えば2次高調波共振を避けるためには、揺動固有
振動数は2・fo の近傍にあってはならない。したがっ
て、斜線で示した間隙の範囲(間隙Cr1〜Cr2)以外の
長さに間隙Cr (パッド背面22bの曲率半径Riaある
いはパッド当接面24bの曲率半径Roa)を設定すれば
よい。また、1,1/2倍の調波共振を避けるために
は、揺動固有振動数はfo ,1/2・fo の近傍にあっ
てはならない。したがって、斜線で示した間隙の範囲
(間隙Cr3〜Cr4,Cr5〜Cr6)以外の長さに間隙Cr
を設定すればよい。このCr1〜Cr2,Cr3〜Cr4,,及
びCr5〜Cr6の範囲外に間隙Cr を設定すれば、パッド
の揺動固有振動数は、使用回転数fo の1/2倍(1/
2・fo ),1倍(fo ),2倍(2・fo )等の周波
数に対してマージンを持って離調することになる。
On the other hand, in order to avoid harmonic resonance other than the multiple harmonic resonance, a conditional expression similar to the expression (3) is added for each frequency. Other procedures for avoiding the multiple harmonic resonance will be described with reference to FIG. That is, as shown in FIG. 3, for example, in order to avoid second harmonic resonance, the oscillation natural frequency should not be in the vicinity of 2 · f o . Therefore, if the gap C r (the radius of curvature R ia of the pad back surface 22b or the radius of curvature R oa of the pad contact surface 24b) is set to a length other than the range of the gap (gap C r1 to C r2 ) shown by the diagonal lines. Good. Further, in order to avoid 1,1 / 2 times the harmonic resonance, rocking natural frequencies must not be in the vicinity of f o, 1/2 · f o. Therefore, the gap C r has a length other than the shaded gap range (gap C r3 to C r4 , C r5 to C r6 ).
Should be set. In this C r1 ~C r2, C r3 ~C r4 ,, and C r5 set the range in the gap C r of -C r6, rocking natural frequencies of the pad, the used rotation speed f o 1/2 Double (1 /
2 · f o), 1 times (f o), will be detuned with a margin with respect to the frequency of such as a two-fold (2 · f o).

【0058】したがって、倍数調和共振と同様に、図1
の構成では、Cr1〜Cr2,Cr3〜Cr4,及びCr5〜Cr6
の範囲外の間隙Cr になるように、パッド背面22bの
曲率半径Riaを成型加工すればよく、また、図2の構成
では、Cr1〜Cr2,Cr3〜Cr4,,及びCr5〜Cr6の範
囲外の間隙Cr になるように、パッド当接面24bの曲
率半径Roaを成型加工すればよい。
Therefore, as in the case of multiple harmonic resonance, FIG.
In the above configuration, C r1 to C r2 , C r3 to C r4 , and C r5 to C r6.
The radius of curvature R ia of the pad back surface 22b may be molded so that the clearance C r is outside the range of C r1 , and in the configuration of FIG. 2, C r1 to C r2 , C r3 to C r4 , and C r. r5 so that outside of the gap C r of -C r6, the radius of curvature R oa pad contact surface 24b may be molding.

【0059】上述したように、本実施形態によれば、パ
ッド背面の曲率半径あるいはパッド当接面の曲率半径を
調整することにより、パッドの揺動固有振動数を使用回
転数fo の1/2倍(1/2・fo ),1倍(fo ),
2倍(2・fo )等の周波数に対してマージンを持って
離調することができるため、パッドの非線形振動に基づ
く調波共振を回避し、安定性の向上したパッド型ジャー
ナル軸受を提供することができる。なお、上記実施形態
では、パッドの揺動固有振動数を使用回転数fo の1/
2倍(1/2・fo ),1倍(fo ),2倍(2・
o )に対してマージンを持って離調する例を示した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、上記図1
〜図3と同様の考え方を用いることにより、パッドの揺
動固有振動数を回転数のN倍あるいは1/N倍に対して
マージンを持って離調することが可能であり、同様の効
果が得られる。
[0059] As described above, according to this embodiment, by adjusting the curvature radius of the curvature radius or pad contacting surface of the pad back, the swing natural frequency of the pad operational rotational speed f o 1 / 2 times (1/2 · f o), 1 times (f o),
Since it is possible to detune with double frequency (2 · f o ) with a margin, harmonic resonance due to non-linear vibration of the pad is avoided, and pad type journal bearing with improved stability is provided. can do. In the above embodiment, the rocking natural frequencies of the operating rotation speed f o of the pad 1 /
2 times (1/2 · f o), 1 times (f o), 2-fold (2 ·
Although an example in which detuning is performed with a margin with respect to f o ) has been shown, the present invention is not limited to this.
By using the same idea as in FIG. 3, it is possible to detune the oscillation natural frequency of the pad with a margin with respect to N times or 1 / N times the number of revolutions. can get.

【0060】また、通常、パッド型ジャーナル軸受の各
パッドには均一の荷重はかかっておらず、式(2)に示
すようにパッドの揺動固有振動数は、パッドにかかる荷
重Pによって変化するため、パッド型ジャーナル軸受を
構成する同心円状に配置された各パッドの揺動固有振動
数はそれぞれ異なっている。したがって、このような場
合では、各パッドの荷重に応じた揺動固有振動数が使用
回転数fo の1/2倍(1/2・fo ),1倍
(fo ),2倍(2・fo )等の周波数に対してマージ
ンを持ってそれぞれ離調されればよい。すなわち、各パ
ッド毎のパッド間隙Crが、各周波数fo ,1/2・f
o ,fo ,2・fo に対応するCr1〜Cr2,Cr3
r4,及びCr5〜Cr6の範囲外となるように、各パッド
背面の曲率半径Riaをそれぞれ成型加工すればよい。
Further, generally, each pad of the pad-type journal bearing is not uniformly loaded, and the rocking natural frequency of the pad changes depending on the load P applied to the pad as shown in the equation (2). Therefore, the rocking natural frequencies of the pads arranged concentrically forming the pad journal bearing are different from each other. Therefore, in this case, half of the swing characteristic frequency corresponding to the load of each pad using rotational speed f o (1/2 · f o) , 1 -fold (f o), 2-fold ( The frequency may be detuned with a margin for frequencies such as 2 · f o ). That is, the pad gap C r for each pad is equal to the frequency f o , 1 / 2f
C r1 to C r2 and C r3 corresponding to o , f o and 2 · f o
The radius of curvature R ia of the back surface of each pad may be molded so that it is out of the range of C r4 and C r5 to C r6 .

【0061】図4は、このようにして成型加工された各
パッド25a〜25dを示す図である。式(2)から分
かるように、パッドの揺動固有振動数を一定にする際に
は、パッドにかかる荷重が大きいと、その分パッド間隙
r を大きくしなければならない。通常図4に示すよう
に、パッド25aにはP1 (鉛直下方)の荷重が、パッ
ド25bにはP2 (一側方向)の荷重が、パッド25c
にはP3 (鉛直上方)の荷重が、パッド25dにはP2
(他側方向)の荷重がかかっており、その大きさは、P
1 >P2 >P3 の関係になっている。したがって、各パ
ッド25a〜25dの揺動固有振動数を図3のように離
調させるためには、それぞれのパッドでその離調を図ら
なければならない。図4は、各パッドの揺動固有振動数
を使用回転数fo の1/2倍(1/2・fo ),1倍
(fo ),2倍(2・fo )からマージンを持って離調
し、周波数fp に設定したものであり、各パッド25a
〜25dは、その背面がそれぞれRi1,Ri2,Ri3,及
びRi2のように別々の曲率半径を有し、その大きさは、
Ri1<Ri2<Ri3となるように形成されている。
FIG. 4 is a diagram showing the pads 25a to 25d molded as described above. As can be seen from the equation (2), when the rocking natural frequency of the pad is kept constant, if the load applied to the pad is large, the pad gap C r must be increased accordingly. Usually, as shown in FIG. 4, a load of P1 (vertically downward) is applied to the pad 25a and a load of P2 (one side direction) is applied to the pad 25b.
The load of P3 (vertically upward) on the pad 25d and P2 on the pad 25d.
A load (in the direction of the other side) is applied, and its size is P
1>P2> P3. Therefore, in order to detune the rocking natural frequency of each of the pads 25a to 25d as shown in FIG. 3, the respective pads must be detuned. Figure 4 is a half the swing natural frequency of the operating rotation speed f o of each pad (1/2 · f o), 1-fold (f o), a margin from the double (2 · f o) Each pad 25a is designed to be held and detuned and set to the frequency f p.
˜25d has different radii of curvature on its back surface, such as Ri1, Ri2, Ri3, and Ri2, and its size is
It is formed so that Ri1 <Ri2 <Ri3.

【0062】図4に示したパッド型ジャーナル軸受は、
個々のパッドに対して揺動固有振動数を、使用回転数の
N倍及び1/N倍の周波数に対してマージンを持って正
確に離調することができるため、パッドの非線形振動に
基づく調波共振をより効果的に回避し、図1及び図2で
示した構成のパッド型ジャーナル軸受に比べてさらに安
定性の向上したパッド型ジャーナル軸受を提供すること
ができる。
The pad type journal bearing shown in FIG.
Since the oscillation natural frequency of each pad can be accurately detuned with a margin for frequencies of N times and 1 / N times the number of rotations used, tuning based on the nonlinear vibration of the pad can be performed. It is possible to provide a pad-type journal bearing that is more effective in avoiding wave resonance and has improved stability as compared with the pad-type journal bearing having the configuration shown in FIGS. 1 and 2.

【0063】(第2実施形態)本実施形態は、パッドの
質量mを調整することにより、パッドの揺動固有振動数
を使用回転数のN倍及び1/N倍等の周波数に対しマー
ジンを持って離調する手段について述べる。
(Second Embodiment) In the present embodiment, by adjusting the mass m of the pad, the oscillation natural frequency of the pad has a margin for frequencies such as N times and 1 / N times the number of rotations used. The means for holding and detuning will be described.

【0064】図5は、パッド26の質量mを横軸にと
り、縦軸に式(2)から求まるパッド26の揺動固有振
動数をとった場合の周波数特性の変化を示すものであ
る。図5に示すように、パッド26の質量mを変化させ
るとその変化に応じて揺動固有振動数fn も変化するこ
とがわかる。すなわち、図5に示すように、パッド25
の質量mと揺動固有振動数fn との関係は右下がりの放
物線となり、その質量mを小さくさせていくと、パッド
26の誘導固有振動数fn は徐々に低下していくことが
分かる。
FIG. 5 shows changes in frequency characteristics when the mass m of the pad 26 is plotted on the abscissa and the oscillation natural frequency of the pad 26 obtained on the ordinate is obtained from the equation (2). As shown in FIG. 5, when the mass m of the pad 26 is changed, the rocking natural frequency f n is also changed according to the change. That is, as shown in FIG.
It is understood that the relationship between the mass m and the oscillation natural frequency f n is a parabola that descends to the right, and the induced natural frequency f n of the pad 26 gradually decreases as the mass m decreases. .

【0065】例えば使用回転数fo で、その周波数fo
の2倍の倍数調和共振が生じないようにするには、使用
回転数fo の2倍の値(2・fo )にパッドの揺動固有
振動数が存在しなければよいことなる。したがって、図
5に示すように、マージン部分を含む揺動固有振動数
「2・fo 」の周波数範囲に対応する斜線部分の範囲
(m1 〜m2 )以外の範囲内にパッドの質量mを定めれ
ばよい。
For example, at the number of revolutions f o used, its frequency f o
In order to prevent generation of a harmonic resonance twice as high as that of the pad, it is sufficient that the oscillation natural frequency of the pad does not exist at a value (2 · f o ) that is twice the rotational frequency f o used. Therefore, as shown in FIG. 5, the mass m of the pad is determined within a range other than the range (m1 to m2) of the shaded part corresponding to the frequency range of the oscillation natural frequency “2 · f o ”, including the margin part. Just do it.

【0066】このように、前述したパッドの間隙C
r (パッド背面22bの曲率半径Riaあるいはパッド当
接面24bの曲率半径Roa)を設定するのと同様に、パ
ッド26の質量mを調整することにより、揺動固有振動
数を使用回転数fo の1/2倍(1/2・fo ),1倍
(fo ),2倍(2・fo )等の周波数に対してマージ
ンを持って離調することができる。
As described above, the above-mentioned pad gap C
Similarly to setting r (the radius of curvature R ia of the pad back surface 22b or the radius of curvature R oa of the pad abutment surface 24b), by adjusting the mass m of the pad 26, the oscillation natural frequency is changed to the rotation frequency. 1/2 of f o (1/2 · f o) , 1 times (f o), can be detuned with a margin with respect to the frequency of such as a two-fold (2 · f o).

【0067】ところで、パッド26の質量mを調整する
ためには、パッドの材質を変更することが一番分かりや
すい方法であり、質量mの低減や増加が可能である。し
かしながら、機械加工を用いることにより、通常の材質
で生成された既存のパッドを用いても簡単に調整するこ
とができる。
In order to adjust the mass m of the pad 26, changing the material of the pad is the most obvious method, and the mass m can be reduced or increased. However, by using machining, adjustments can be easily made even with existing pads made of normal materials.

【0068】図6は、上記機械加工によるパッド質量m
の低減手段の一例を示すために、パッド26を背面側か
ら見た際の図である。図6によれば、パッド26の長手
方向側両端部に、同パッド26の長手方向側の一側面か
ら他側面に向けて複数の横穴27…27が加工成型によ
りそれぞれ設けられている。この横穴27…27の穴
径,穴の長さ,個数等を適宜調整することにより、パッ
ド26の質量mを適当な値に調整することが可能であ
る。なお、ジャーナル3の回転によりパッド26に発生
する油膜圧力分布は、図22に示すように、パッド中央
部分にその最大圧力が発生する。また、圧力分布の中心
は、やはりパッド中央部分になるため、パッド26の背
面26bと軸受内輪内面との接触点は、パッド26の中
央近傍に位置する。したがって、パッド中央部分は高荷
重に耐えられるように、ある程度厚みと剛性を有してい
なければならない。しかしながら、圧力分布は、パッド
26の両端部で小さくなっているため、両端部にはさほ
ど剛性は必要無いことがわかる。この結果、パッドを加
工してその質量を低減し調整する場合には、両端部付近
で穴加工を行なうことが適切であるため、図6に示すよ
うに、パッド中央では加工を行なわず、両端部付近に横
穴27を加工設置して質量mの削減を行なっている。
FIG. 6 shows a pad mass m obtained by the above machining.
FIG. 6 is a view of the pad 26 as viewed from the back side to show an example of the reducing means of FIG. According to FIG. 6, a plurality of lateral holes 27 ... 27 are respectively formed at both ends of the pad 26 in the longitudinal direction by machining from one side surface of the pad 26 in the longitudinal direction toward the other side surface. The mass m of the pad 26 can be adjusted to an appropriate value by appropriately adjusting the hole diameter, the hole length, the number of holes, etc. of the lateral holes 27. As for the oil film pressure distribution generated in the pad 26 by the rotation of the journal 3, the maximum pressure is generated in the central portion of the pad, as shown in FIG. Further, since the center of the pressure distribution is also in the central part of the pad, the contact point between the back surface 26b of the pad 26 and the inner surface of the bearing inner ring is located near the center of the pad 26. Therefore, the central portion of the pad must have a certain thickness and rigidity so as to withstand a high load. However, since the pressure distribution is small at both ends of the pad 26, it can be seen that both ends need not be so rigid. As a result, when the pad is processed to reduce and adjust its mass, it is appropriate to drill holes near both ends. Therefore, as shown in FIG. A lateral hole 27 is machined and installed near the portion to reduce the mass m.

【0069】また、図7は、上記機械加工によるパッド
質量mの低減手段のその他の例を示すために、パッド2
6Aを背面側から見た際の図である。図7によれば、パ
ッド26Aの長手方向側の両端部に背面側から内面側に
向けて(ジャーナル3の半径方向に沿って)複数の縦穴
27A…27Aが加工成型によりそれぞれ設けられてい
る。なお、この縦穴27A…27Aはパッド26Aの内
面まで貫通せず、縦穴27Aが設けられた部分が受ける
軸受油圧に対して十分な剛性を有するだけの厚さを残し
て加工されている。図6の場合と同様に、この縦穴27
A…27Aの穴径,穴の長さ,個数等を適宜調整するこ
とにより、パッド26Aの質量mを適当な値に調整する
ことが可能である。
FIG. 7 shows a pad 2 in order to show another example of the means for reducing the pad mass m by the above machining.
6A is a view of 6A as viewed from the back side. FIG. According to FIG. 7, a plurality of vertical holes 27A ... 27A are provided by machining from the back surface side to the inner surface side (along the radial direction of the journal 3) at both ends of the pad 26A in the longitudinal direction. The vertical holes 27A ... 27A do not penetrate to the inner surface of the pad 26A, and are machined so as to leave a sufficient thickness for bearing hydraulic pressure received by the portion where the vertical holes 27A are provided. As in the case of FIG. 6, this vertical hole 27
The mass m of the pad 26A can be adjusted to an appropriate value by appropriately adjusting the hole diameter, the hole length, the number, etc. of A ... 27A.

【0070】さらに、図8は、機械加工によるパッド質
量mの低減手段のその他の例を示すために、パッド26
Bを背面側から見た際の図である。図8によれば、パッ
ド26Bの背面26bに複数の溝が設けられている。こ
の溝は、図8に28…28として示すように、短手方向
側一側面の両端部から円弧状に短手方向側他側面の両端
部に亘ってそれぞれ形成してもよいし、29…29とし
て示すように、短手方向側両側面の両端部から所要の長
さに亘ってそれぞれ形成してもよい。
Further, FIG. 8 shows a pad 26 in order to show another example of the means for reducing the pad mass m by machining.
It is a figure when B is seen from the back side. According to FIG. 8, a plurality of grooves are provided on the back surface 26b of the pad 26B. As shown by 28 ... 28 in FIG. 8, the grooves may be formed in an arc shape from both ends of the one side surface in the lateral direction to both ends of the other lateral surface in the lateral direction, or 29. As indicated by 29, they may be formed over the required length from both ends of both side surfaces in the lateral direction.

【0071】この溝28…28(溝29…29)の深さ
や溝の個数等を適宜調整することにより、パッド26B
の質量mを適当な値に調整することが可能である。前述
したように、溝28及び29はパッド背面の軸受内輪内
面との接触点T1 近傍には設けず、パッド25Bに発生
する圧力分布に十分耐え得るような剛性を確保して加工
成型されている。
By appropriately adjusting the depth of the grooves 28 ... 28 (grooves 29 ... 29) and the number of the grooves, the pads 26B can be formed.
It is possible to adjust the mass m of the to a suitable value. As described above, the grooves 28 and 29 are not provided in the vicinity of the contact point T1 on the back surface of the pad with the inner surface of the bearing inner ring, but are processed and molded with sufficient rigidity to withstand the pressure distribution generated in the pad 25B. .

【0072】さらにまた、図9は、機械加工によるパッ
ド質量mの低減手段のその他の例を示すためのパッド2
6Cの正面図である。図9によれば、パッド26Cの背
面側の両端部の一部(減量部)30を加工成型により切
削して、パッド質量mを低減させるものである。すなわ
ち、この減量部30の体積(切削量)を適宜調整するこ
とにより、パッド26Cの質量mを適当な値に調整する
ことが可能である。
Furthermore, FIG. 9 shows a pad 2 for showing another example of means for reducing the pad mass m by machining.
It is a front view of 6C. According to FIG. 9, a part (reduced portion) 30 of both end portions on the back surface side of the pad 26C is cut by work molding to reduce the pad mass m. That is, the mass m of the pad 26C can be adjusted to an appropriate value by appropriately adjusting the volume (cutting amount) of the weight reducing portion 30.

【0073】また、図10は、図6〜図9と同様に、機
械加工によるパッド質量mの低減手段のその他の例を示
すためのパッド26Dの正面図であり、パッド26Dを
製造する際、当該パッド26Dの内面26a及び背面2
6bを定める中心角θの角度を通常の角度θ1 からθ2
(θ1 >θ2 )に変更して成型加工して、パッド質量m
を低減させるものである。すなわち、パッド形成角(中
心角)の角度θを適宜調整することにより、パッド26
Dの質量mを適当な値に調整することが可能である。
Further, FIG. 10 is a front view of a pad 26D for showing another example of the means for reducing the pad mass m by machining, similar to FIGS. 6 to 9. When the pad 26D is manufactured, Inner surface 26a and back surface 2 of the pad 26D
The angle of the central angle θ defining 6b is changed from the normal angle θ1 to θ2.
Change to (θ1> θ2), perform molding, and pad mass m
Is to reduce. That is, by appropriately adjusting the angle θ of the pad formation angle (center angle), the pad 26
It is possible to adjust the mass m of D to an appropriate value.

【0074】以上述べたように、本実施形態によれば、
パッドの質量を材料の変更や図6〜図10に示した機械
加工により調整することにより、パッドの揺動固有振動
数を使用回転数fo の1/2倍(1/2・fo ),1倍
(fo ),2倍(2・fo )等の周波数に対してマージ
ンを持って離調することができるため、パッドの非線形
振動に基づく調波共振を回避し、安定性の向上したパッ
ド型ジャーナル軸受を提供することができる。
As described above, according to this embodiment,
By adjusting the machining shown the mass of the pad changes and FIGS. 6 to 10 of the material, half of the operational rotational speed f o rocking natural frequencies of the pad (1/2 · f o) , 1 times (f o ), 2 times (2 · f o ), etc. can be detuned with a margin, so that harmonic resonance due to non-linear vibration of the pad is avoided and stability is improved. It is possible to provide an improved pad type journal bearing.

【0075】また、図4の説明において述べたように、
各パッドにかかる荷重に応じて各パッドの質量を材料変
更や図6〜図10に示した機械加工で個別に調整するこ
とにより、さらに安定したジャーナル軸受を提供するこ
とができる。
As described in the description of FIG. 4,
It is possible to provide a more stable journal bearing by adjusting the mass of each pad individually according to the load applied to each pad or by adjusting the material by machining shown in FIGS. 6 to 10.

【0076】(第3実施形態)本実施形態は、軸受荷重
Pを調整することにより、パッドの揺動固有振動数を使
用回転数のN倍及び1/N倍等の周波数に対しマージン
を持って離調する手段について述べる。
(Third Embodiment) In the present embodiment, by adjusting the bearing load P, the oscillation natural frequency of the pad has a margin for frequencies such as N times and 1 / N times the number of rotations used. A means for detuning will be described.

【0077】図11は、軸受荷重Pを横軸にとり、縦軸
に式(2)から求まるパッドの揺動固有振動数をとった
場合の周波数特性の変化を示すものである。図11に示
すように、軸受荷重Pを変化させるとその変化に応じて
揺動固有振動数fn も変化することがわかる。すなわ
ち、図11に示すように、軸受荷重Pと揺動固有振動数
n との関係は右上がりの放物線となり、その軸受荷重
Pを小さくさせていくと、パッドの揺動固有振動数fn
は徐々に上昇していくことが分かる。
FIG. 11 shows changes in the frequency characteristics when the bearing load P is plotted on the horizontal axis and the rocking natural frequency of the pad, which is obtained from equation (2), is plotted on the vertical axis. As shown in FIG. 11, it can be seen that when the bearing load P is changed, the oscillation natural frequency f n is also changed according to the change. That is, as shown in FIG. 11, the relationship between the bearing load P and the oscillation natural frequency f n is an upward-sloping parabola, and as the bearing load P is reduced, the oscillation natural frequency f n of the pad is reduced.
It can be seen that is gradually rising.

【0078】例えば使用回転数fo で、その周波数fo
の2倍の倍数調和共振が生じないようにするには、使用
回転数fo の2倍の値(2・fo )にパッドの揺動固有
振動数が存在しなければよいことなる。したがって、図
11に示すように、マージン部分をい含む揺動固有振動
数「2・fo 」の周波数範囲に対応する斜線部分の範囲
(P1 〜P2 )以外の範囲内に軸受荷重Pを定めればよ
い。
For example, at the number of revolutions f o used, its frequency f o
In order to prevent generation of a harmonic resonance twice as high as that of the pad, it is sufficient that the oscillation natural frequency of the pad does not exist at a value (2 · f o ) that is twice the rotational frequency f o used. Therefore, as shown in FIG. 11, the bearing load P is set within a range other than the range (P1 to P2) of the shaded part corresponding to the frequency range of the oscillation natural frequency “2 · f o ” including the margin part. Just do it.

【0079】軸受荷重Pは、軸受アライメントA(ここ
では、軸受(軸受内輪1)の中心を回転軸(ジャーナル
3)の中心に対して鉛直上方に移動させたときの移動量
である)を変更することにより調整可能である。図12
は、横軸に軸受アライメントAをとり、縦軸にアライメ
ントAの変化に対する軸受荷重Pの変化をとって両者の
関係を示す図であり、図12に示すように、軸受アライ
メントと軸受荷重Pとの関係は、比例関係にある。した
がって、倍数調和共振を起こさせる軸受荷重P1 〜P2
に対応する軸受アライメントA1 〜A2 以外の範囲内に
軸受アライメントAを定めればよい。
The bearing load P changes the bearing alignment A (here, the amount of movement when the center of the bearing (bearing inner ring 1) is moved vertically upward with respect to the center of the rotating shaft (journal 3)). It is possible to adjust by doing. FIG.
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the two by taking the bearing alignment A on the horizontal axis and the change in the bearing load P with respect to the change in the alignment A on the vertical axis. As shown in FIG. The relationship is proportional. Therefore, bearing loads P1 to P2 that cause multiple harmonic resonance
The bearing alignment A may be set within a range other than the bearing alignments A1 to A2 corresponding to.

【0080】軸受アライメントAを調整するには、軸受
内輪1及び軸受外輪4(軸受)を軸受台5へ取り付ける
際に、その中心のジャーナル3の回転軸の中心に対する
鉛直上方の距離が上記A1 〜A2 以外の範囲となるよう
にボルト6等を調整して取り付ければよい。
To adjust the bearing alignment A, when the bearing inner ring 1 and the bearing outer ring 4 (bearings) are attached to the bearing stand 5, the distance vertically above the center of the rotary shaft of the journal 3 of the journal 3 is A1 to. Adjust the bolts 6 etc. so that they are within the range other than A2, and attach them.

【0081】また、本実施形態のパッド型ジャーナル軸
受を蒸気タービン等の回転軸のジャーナルの軸受として
用いた場合には、軸受台5が熱膨張するため軸受アライ
メントAが変化する。そこで、経験的に求まるその変化
量に基づいて軸受アライメントAを調整してもよい。
When the pad type journal bearing of this embodiment is used as a bearing for a journal of a rotary shaft of a steam turbine or the like, the bearing base 5 undergoes thermal expansion, so that the bearing alignment A changes. Therefore, the bearing alignment A may be adjusted based on the empirically obtained change amount.

【0082】このように、軸受荷重Pを調整することに
より、揺動固有振動数を使用回転数fo の1/2倍(1
/2・fo ),1倍(fo ),2倍(2・fo )等の周
波数に対してマージンを持って離調することができ、パ
ッドの非線形振動に基づく調波共振を回避し、安定性の
向上したパッド型ジャーナル軸受を提供することができ
る。
[0082] Thus, by adjusting the bearing load P, 1/2 times the operational rotational speed f o rocking natural frequencies (1
/ 2 · f o ), 1 × (f o ), 2 × (2 · f o ), etc. can be detuned with a margin, and harmonic resonance due to non-linear vibration of the pad is avoided. In addition, it is possible to provide a pad type journal bearing with improved stability.

【0083】なお、蒸気タービン等の回転軸のジャーナ
ルに本実施形態のパッド型ジャーナル軸受を用いる場合
には、当該蒸気タービンの回転軸が大型であるため、複
数個のパッド型ジャーナル軸受が必要である。その場合
には、複数個の軸受の各アライメントA1 ,A2 ,…を
相対的に変化させることにより、各軸受にかかる荷重P
1 ,P2 ,…を調整すればよい。
When the pad type journal bearing of the present embodiment is used for the journal of the rotary shaft of a steam turbine or the like, a plurality of pad type journal bearings are required because the rotary shaft of the steam turbine is large. is there. In that case, the load P on each bearing is changed by relatively changing each alignment A1, A2, ... Of the plurality of bearings.
It suffices to adjust 1, P2, ...

【0084】(第4実施形態)本実施形態は、パッドの
回転剛性kθ を調整することにより、パッドの揺動固
有振動数を使用回転数のN倍及び1/N倍等の周波数に
対しマージンを持って離調する手段について述べる。
(Fourth Embodiment) In the present embodiment, by adjusting the rotational rigidity k θ of the pad, the rocking natural frequency of the pad with respect to frequencies such as N times and 1 / N times the operating speed. The means for detuning with a margin will be described.

【0085】図13は、第4実施形態のパッド型ジャー
ナル軸受の要部を示すパッドの正面図である。すなわ
ち、パッド40の回転剛性kθ は、通常ジャーナル3
の回転によって発生するパッド40での油膜圧力により
形成されるが、パッド40の揺動振動は微少振動である
ため、図13に示すように、パッドの端部の回転軸の径
方向に沿った並進運動M1 に置き換えることができる。
また、図13に示すように、パッド40の背面側一端部
40b1 には凹溝41が設けられ、また、軸受内輪42
の内面42におけるパッド背面端部の凹溝41と対向す
る部分にも凹溝43が設けられている。そして、その凹
溝41と凹溝43との間に、パッド40の振動を拘束す
る揺動固有振動数調整用のバネ(コイルバネ)44を挿
設している。
FIG. 13 is a front view of a pad showing a main part of the pad type journal bearing of the fourth embodiment. That is, the rotational rigidity k θ of the pad 40 is normally the journal 3
It is formed by the oil film pressure in the pad 40 generated by the rotation of the pad 40. However, since the swing vibration of the pad 40 is a minute vibration, as shown in FIG. It can be replaced by the translational motion M1.
Further, as shown in FIG. 13, a recessed groove 41 is provided at one end 40b1 on the back side of the pad 40, and a bearing inner ring 42 is formed.
A concave groove 43 is also provided in a portion of the inner surface 42 of the pad facing the concave groove 41 at the rear end of the pad. A spring (coil spring) 44 for adjusting the oscillation natural frequency for restraining the vibration of the pad 40 is inserted between the groove 41 and the groove 43.

【0086】図13に示す構成において、パッド40の
回転剛性kθ は、以下の式のように表すことができ
る。
In the structure shown in FIG. 13, the rotational rigidity k θ of the pad 40 can be expressed by the following equation.

【0087】[0087]

【数5】 kθ =kθ b +kθ s ……(4) ここで、kθ b は、油膜圧力によって形成される回転
剛性であり、kθ s は、バネ44の回転剛性である。
Equation 5] k θ = k θ b + k θ s ...... (4) where, k theta b is a rotating rigid formed by oil film pressure, k theta s is the rotational stiffness of the spring 44.

【0088】すなわち、油膜圧力によって形成される回
転剛性に揺動固有振動数調整用のバネ44が新たに並列
に加えられたバネ系が構成される。
That is, a spring system is constructed in which a spring 44 for adjusting the oscillation natural frequency is newly added in parallel to the rotational rigidity formed by the oil film pressure.

【0089】つまり、揺動固有振動数調整用のバネ44
の弾性強度等を調整して回転剛性kθ s を変化させて
パッド全体の回転剛性kθ を調整することにより、パ
ッド40の揺動固有振動数を使用回転数fo の1/2倍
(1/2・fo ),1倍(fo ),2倍(2・fo )等
の周波数に対してマージンを持って離調することが可能
になる。したがって、パッド40の非線形振動に基づく
調波共振を回避し、安定性の向上したパッド型ジャーナ
ル軸受を提供することができる。
That is, the spring 44 for adjusting the oscillation natural frequency is
Adjust the elastic strength, etc. by changing the rotational stiffness k theta s by adjusting the rotational stiffness k theta overall pad, half the rocking natural frequencies of the operating rotation speed f o of the pad 40 ( 1/2 · f o), 1 times (f o), it is possible to detuning with a margin with respect to the frequency of such as a two-fold (2 · f o). Therefore, it is possible to avoid the harmonic resonance due to the non-linear vibration of the pad 40, and to provide the pad journal bearing with improved stability.

【0090】また図14は、パッド45の回転剛性k
θ を調整するためのその他の例として、パッド背面側
一端部45b1 と軸受内輪内面46aとの間に板バネ4
7を設けたものである。さらに、図15は、同じくパッ
ド48の回転剛性kθ を調整するためのその他の例を
説明するための図である。パッド48の背面側端部48
b1 に凹溝49を設け、また、軸受内輪50の内面50
aにおけるパッド背面端部48b1 の凹溝49と対向す
る部分にも凹溝51を設けている。そして、その凹溝4
9と凹溝51との間に、パッド48の振動を拘束する揺
動固有振動数調整用の空気バネ52を挿設している。
Further, FIG. 14 shows the rotational rigidity k of the pad 45.
As another example for adjusting θ , the leaf spring 4 is provided between the pad rear end 45b1 and the bearing inner ring inner surface 46a.
7 is provided. Further, FIG. 15 is a diagram for explaining another example for adjusting the rotational rigidity k θ of the pad 48 as well. Back end 48 of pad 48
b1 is provided with a concave groove 49, and the inner surface 50 of the bearing inner ring 50 is
A concave groove 51 is also provided in a portion of the pad back surface end portion 48b1 facing the concave groove 49. And the groove 4
An air spring 52 for adjusting the oscillation natural frequency for restraining the vibration of the pad 48 is inserted between the groove 9 and the concave groove 51.

【0091】図14及び図15も、図13と同様に板バ
ネ47あるいは空気バネ52の回転剛性を調整してパッ
ド全体の回転剛性kθ を調整し、パッド40,46の
揺動固有振動数を使用回転数fo の1/2倍(1/2・
o ),1倍(fo ),2倍(2・fo )等の周波数に
対してマージンを持って離調することができるため、パ
ッドの非線形振動に基づく調波共振を回避し、従来のジ
ャーナル軸受の機能を損なうことなくさらに安定性の向
上したパッド型ジャーナル軸受を提供することができ
る。
[0091] FIGS. 14 and 15 also adjusts the rotational stiffness of Figure 13 in the same manner as the plate spring 47 or the air springs 52 to adjust the rotational stiffness k theta overall pad, rocking natural frequencies of the pads 40, 46 1/2 of the use rotational speed f o (1/2 ·
f o), 1-fold (f o), it is possible to detuning with a margin relative to the frequency of such double (2 · f o), to avoid harmonic resonance based on nonlinear vibration pad, It is possible to provide a pad type journal bearing having further improved stability without impairing the function of the conventional journal bearing.

【0092】また、図4の説明において述べたように、
各パッドに揺動固有振動数調整用のバネ44(47,5
2)を設け、当該各パッドにかかる荷重に応じて各バネ
44(47,52)の回転剛性kθ s を変化させてパ
ッド全体の回転剛性kθ を調整することにより、さら
に安定したジャーナル軸受を提供することができる。
As described in the description of FIG. 4,
Each pad has a spring 44 (47, 5 for adjusting the oscillation natural frequency).
2) is provided, and the rotational rigidity k θ s of each spring 44 (47, 52) is changed according to the load applied to each pad to adjust the rotational rigidity k θ of the entire pad, thereby further stabilizing the journal bearing. Can be provided.

【0093】なお、本実施形態では、パッドに回転剛性
を付与する部材としてコイルバネや板バネ,空気バネ等
を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、
パッドに回転剛性を付与可能な部材であれば、バネ以外
の弾性手段等どんな部材でもよい。
In this embodiment, a coil spring, a leaf spring, an air spring, or the like is used as the member that imparts rotational rigidity to the pad, but the present invention is not limited to this.
Any member such as elastic means other than a spring may be used as long as it can impart rotational rigidity to the pad.

【0094】(第5実施形態)次に、第2の発明につい
ての実施形態を説明する。本実施形態では、パッドの揺
動固有振動数の離調不足等により調波共振現象が発生し
ても、その応答感度を低くすることにより、振動振幅を
小さくする手段について説明する。
(Fifth Embodiment) Next, an embodiment of the second invention will be described. In the present embodiment, means for reducing the vibration amplitude by lowering the response sensitivity even if a harmonic resonance phenomenon occurs due to insufficient detuning of the oscillation natural frequency of the pad or the like will be described.

【0095】前掲図26で説明したように、振動系に減
衰を与えることにより、調波共振が発生した場合でも、
その振動振幅を小さくすることができるため、本実施形
態では、パッド型ジャーナル軸受に減衰機構を設置して
いる。
As described above with reference to FIG. 26, even if harmonic resonance occurs by damping the vibration system,
Since the vibration amplitude can be reduced, the damping mechanism is installed in the pad type journal bearing in this embodiment.

【0096】この減衰機構は、式(1)でモデル化でき
るパッドの揺動振動に対する系に減衰を与えればよく、
その手段としては、図13で示したパッド端部の並進運
動に対して、その変位速度に比例した抵抗力を当該パッ
ドに与える機構であればよい。
This damping mechanism only needs to provide damping to the system for the oscillating vibration of the pad that can be modeled by the equation (1).
As a means therefor, any mechanism may be used as long as it exerts a resistance force, which is proportional to the displacement speed, on the translational movement of the pad end portion shown in FIG.

【0097】以下、各種減衰機構について説明する。Various damping mechanisms will be described below.

【0098】図16は、減衰機構の一例として、パッド
60の背面60bと軸受内輪61の内面61aの間にあ
る薄い油膜62に発生するスクイズ効果(油膜を形成す
る2面が急速に接近するときに、その接近速度に比例し
た抵抗力が発生する現象)を利用したスクイズ部(スク
イズダンバー)63を各パッド60の背面両端部61b
1 及び60b2 に設置している。
FIG. 16 shows, as an example of a damping mechanism, a squeeze effect generated in a thin oil film 62 between a back surface 60b of a pad 60 and an inner surface 61a of a bearing inner ring 61 (when two surfaces forming an oil film rapidly approach each other. In addition, a squeeze portion (squeeze damper) 63 utilizing a phenomenon in which a resistance force proportional to the approaching speed is generated)
It is installed at 1 and 60b2.

【0099】通常のジャーナル軸受では、図17に示す
ように、パッド60の背面60bの曲率半径Ri は、パ
ッド60に自動調心機能を持たせるため軸受内輪内面6
1aの曲率半径Ro よりも小さく設計されている。一
方、パッド背面端部60b1 と軸受内輪内面61aの間
には、軸受潤滑油が満たされていくが、両者の曲率が上
述した関係になっているため、パッド60が揺動運動を
してパッド背面端部60b1 が軸受内輪内面61aに接
近しても、パッド背面端部60b1 と軸受内輪内面61
aとの隙間は、パッド60と軸受内輪61の接点側から
見て末広がりになっているため、スクイズ効果を発生せ
ずに潤滑油S1 がパッド背面端部60b1と軸受内輪内
面61aの隙間Cから排出されてしまう。したがって、
この潤滑油の排出を極力防げばスクイズ効果が発生し、
系に大きな減衰力を与えることが可能になる。
In a normal journal bearing, as shown in FIG. 17, the radius of curvature R i of the back surface 60b of the pad 60 is set so that the pad 60 has a self-centering function.
It is designed to be smaller than the radius of curvature R o of 1a. On the other hand, between the pad rear end portion 60b1 and the bearing inner ring inner surface 61a, the bearing lubricating oil is filled. However, since the curvatures of both are in the above-described relationship, the pad 60 makes a swinging motion and the pad Even if the back end 60b1 approaches the bearing inner ring inner surface 61a, the pad back end 60b1 and the bearing inner ring inner surface 61a
The gap between the pad 60 and the bearing inner ring 61 is widened toward the end, so that the lubricating oil S1 does not generate the squeeze effect, and the lubricating oil S1 passes from the gap C between the pad rear end 60b1 and the bearing inner ring inner surface 61a. It will be discharged. Therefore,
Squeeze effect occurs if you prevent the discharge of this lubricating oil as much as possible,
It becomes possible to give a large damping force to the system.

【0100】すなわち、図17に示すように、パッド背
面端部60b1 の図中”g”で示す領域に、軸受内輪内
面61aの曲率半径Ro と同一の曲率半径Ro を有する
スクイズ部63を設けている。このスクイズ部63によ
り、当該スクイズ部63の背面と軸受内輪内面61は略
平行になり、その平行な2面によりスクイズ油膜62が
形成される。
[0100] That is, as shown in FIG. 17, the region shown in the figure of the pad back end 60b1 "g", the squeeze portion 63 having a radius of curvature R o of the same radius of curvature R o of the inner bearing ring inner surface 61a It is provided. By this squeeze portion 63, the back surface of the squeeze portion 63 and the inner surface 61 of the bearing inner ring are substantially parallel to each other, and a squeeze oil film 62 is formed by the two parallel surfaces.

【0101】上記構成によれば、スクイズ部63により
パッド背面端部60b1 は末広がりにならないため、ス
クイズ部背面63が軸受内輪内面61に接近するとき、
潤滑油の排出を極力少なくすることができる。この結
果、スクイズ部63の背面と軸受内輪内面61aとの隙
間Cに形成されたスクイズ油膜62により十分な減衰力
が発生し、パッド60の振動を低減させることができ
る。
According to the above construction, the pad back surface end portion 60b1 does not become wider due to the squeeze portion 63, so that when the squeeze portion back surface 63 approaches the inner surface 61 of the bearing inner ring,
The amount of lubricating oil discharged can be minimized. As a result, a sufficient damping force is generated by the squeeze oil film 62 formed in the gap C between the back surface of the squeeze portion 63 and the bearing inner ring inner surface 61a, and the vibration of the pad 60 can be reduced.

【0102】図18は、減衰機構のその他の例として、
軸受内輪内面65a上における、パッド66の背面両端
部66b1 ,66b2 の末端(パッド開放端)66ba
近傍且つパッド65の揺動に影響を与えない程度に当該
パッド65から離間した位置に、前述したパッド背面両
端部66b1 ,66b2 と軸受内輪内面65aとの隙間
に流入した潤滑油S1 の排出を妨げるためのせき部67
を設けている。
FIG. 18 shows another example of the damping mechanism.
On the bearing inner ring inner surface 65a, end of the rear end portions 66b1, 66b2 of the pad 66 (pad open end) 66b a
The discharge of the lubricating oil S1 that has flowed into the gap between the pad back end portions 66b1 and 66b2 and the bearing inner ring inner surface 65a described above is prevented at a position near the pad 65 so as not to affect the swing of the pad 65. Cough 67
Is provided.

【0103】図18によれば、せき部67によりパッド
背面両端部66b1 ,66b2 と軸受内輪内面1aとの
隙間内にせき止められた潤滑油S1 のスクイズ効果で十
分な減衰力が発生し、パッド65の振動を低減させるこ
とができる。
According to FIG. 18, a sufficient damping force is generated by the squeeze effect of the lubricating oil S1 that is dammed in the gap between the pad back end portions 66b1 and 66b2 and the bearing inner ring inner surface 1a by the dam 67 and the pad 65 is formed. The vibration of can be reduced.

【0104】なお、図17に示したように、上記減衰機
構の例においては、軸受内に流入された潤滑油とは別の
粘土の高く温度の低い潤滑油をパッド背面両端部66b
1 ,66b2 と軸受内輪内面65aとの隙間内に供給す
るために、軸受内輪65内に貫通状且つ給油口が前記隙
間に連通するように給油ライン68を設けてもよい。こ
の場合では、前記隙間内に図示しない給油ポンプ及び給
油ライン68を介して供給された潤滑油により、効果的
且つ確実にスクイズ効果を発生させることができる。
As shown in FIG. 17, in the example of the damping mechanism described above, a lubricating oil having a high clay temperature and a low temperature, which is different from the lubricating oil flowing into the bearing, is applied to the pad back end portions 66b.
An oil supply line 68 may be provided in the bearing inner ring 65 in a penetrating manner so that the oil supply port communicates with the gap in order to supply into the gap between the 1, 66b2 and the inner surface 65a of the bearing inner ring. In this case, the squeeze effect can be effectively and reliably generated by the lubricating oil supplied through the oil supply pump and the oil supply line 68 (not shown) into the gap.

【0105】すなわち、本実施形態によれば、調波共振
現象が発生した場合でも、パッドの揺動振動に対して例
えば潤滑油のスクイズ効果を用いて減衰力を与えること
により、パッドの揺動振動を抑制させることができる。
したがって、振動に対して安定したパッド型ジャーナル
軸受を提供することができる。
That is, according to the present embodiment, even when a harmonic resonance phenomenon occurs, a damping force is applied to the oscillation vibration of the pad by using, for example, the squeeze effect of lubricating oil, so that the oscillation of the pad is oscillated. Vibration can be suppressed.
Therefore, it is possible to provide a pad-type journal bearing that is stable against vibration.

【0106】なお、本実施形態では、潤滑油のスクイズ
効果を用いてパッドの揺動振動に対して減衰力を与えた
構成としたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、パッド端部の並進運動に対して、その変位速度に比
例した抵抗力を当該パッドに与える機構であれば、どの
ような構成であってもよい。
In this embodiment, the squeeze effect of the lubricating oil is used to provide a damping force to the oscillation vibration of the pad, but the present invention is not limited to this, and the pad end is not limited to this. Any structure may be used as long as it is a mechanism that gives the pad a resistance force proportional to the displacement speed of the translational movement of the part.

【0107】(第6実施形態)次に第3の発明について
の実施形態を説明する。本実施形態では、パッドが揺動
固有振動数で共振した場合、あるいは調波共振した場合
でも、回転軸に悪影響を及ぼさないように、パッドの揺
動を積極的に制御して制振する手段(アクティブ制御手
段)について説明する。
(Sixth Embodiment) Next, an embodiment of the third invention will be described. In the present embodiment, even if the pad resonates at the oscillation natural frequency, or even if it resonates at a harmonic, a means for actively controlling the oscillation of the pad so as not to adversely affect the rotation axis and damping. (Active control means) will be described.

【0108】図19にアクティブ制御手段を備えた第6
実施形態のパッド型ジャーナル軸受の要部を示すパッド
の正面図である。第4実施形態での述べたように、パッ
ドの揺動振動は微少振動であるため、図19に示すよう
に、パッド端部の回転軸の径方向に沿った並進運動に置
き換えることができる。
FIG. 19 shows a sixth embodiment equipped with active control means.
It is a front view of a pad showing a main part of a pad type journal bearing of an embodiment. As described in the fourth embodiment, since the swing vibration of the pad is a minute vibration, it can be replaced with a translational motion along the radial direction of the rotation axis of the pad end as shown in FIG.

【0109】図19によれば、パッド型ジャーナル軸受
では、パッド70の並進運動の変位量を検知するため
に、パッド背面側一端部(図19では、向かって左端で
あり、以下左端部と呼ぶ)70b1 近傍に変位センサ7
1が設置されている。なお、この変位センサ71は、本
実施形態では例えば軸受内輪72に埋設されている。ま
た、パッド型ジャーナル軸受は、変位センサ71に接続
され、当該変位センサ71により検知された変位量を電
気的な変位信号に変換する変換器73と、この変換器7
3に接続され、当該変換器73により変換された変位信
号をアクティブ制御を対象とする振動周波数成分に分解
するためのフィルタ機能を有する周波数分析器74とを
備えている。
According to FIG. 19, in the pad type journal bearing, in order to detect the displacement amount of the translational motion of the pad 70, one end portion on the back surface side of the pad (in FIG. 19, it is the left end, which is hereinafter referred to as the left end portion). ) Displacement sensor 7 near 70b1
1 is installed. The displacement sensor 71 is embedded in, for example, the bearing inner ring 72 in the present embodiment. The pad type journal bearing is connected to the displacement sensor 71, and a converter 73 that converts the displacement amount detected by the displacement sensor 71 into an electric displacement signal, and the converter 7
3 and a frequency analyzer 74 having a filter function for decomposing the displacement signal converted by the converter 73 into a vibration frequency component targeted for active control.

【0110】また、図19によれば、パッド型ジャーナ
ル軸受は、軸受内輪72内に埋設され、その開口端がパ
ッド背面側他端部(図19では、向かって右端であり、
以下右端部と呼ぶ)70b2 と軸受内輪内面72aとの
間の隙間に連通するようになっているパイプ75を備え
ている。このパイプ75は、バルブ76及びパイプ77
を介して昇圧ポンプ78に接続されている。なお、本実
施形態で用いられているバルブ76は、後述するバルブ
制御器の制御に応じて高速に開閉動作できる能力があ
り、例えば数百Hzの開閉動作が可能である。
Further, according to FIG. 19, the pad type journal bearing is embedded in the bearing inner ring 72, and the opening end thereof is the other end portion on the pad back surface side (in FIG. 19, it is the right end when facing,
A pipe 75 is provided so as to communicate with the gap between the right end portion 70b2 and the bearing inner ring inner surface 72a. This pipe 75 includes a valve 76 and a pipe 77.
It is connected to the boost pump 78 via. The valve 76 used in the present embodiment has the ability to open / close at high speed under the control of a valve controller described later, and can open / close at several hundred Hz, for example.

【0111】一方、バルブ76の制御端子には、当該バ
ルブ76の弁の開閉を電気的に制御するバルブ制御器7
9が接続されている。
On the other hand, the control terminal of the valve 76 has a valve controller 7 for electrically controlling opening / closing of the valve 76.
9 is connected.

【0112】さらに、周波数分析器74及びバルブ制御
器79には、コントローラ80が接続されている。この
コントローラ80は、周波数分析器74から送られた振
動周波数成分に基づいてその振動を制振するためのバル
ブ76の開閉タイミングを計算し、その開閉タイミング
情報をバルブ制御器79に送るようになっている。バル
ブ制御器79は、その開閉タイミング情報に応じてバル
ブ76を開閉動作させるように構成されている。
Further, a controller 80 is connected to the frequency analyzer 74 and the valve controller 79. The controller 80 calculates the opening / closing timing of the valve 76 for damping the vibration based on the vibration frequency component sent from the frequency analyzer 74, and sends the opening / closing timing information to the valve controller 79. ing. The valve controller 79 is configured to open / close the valve 76 according to the opening / closing timing information.

【0113】次に本実施形態の全体動作について説明す
る。
Next, the overall operation of this embodiment will be described.

【0114】パッド70に揺動振動が発生すると、変位
センサ71によりそのパッド左端部70b1 の揺動振動
に伴う変位量が検知される。このパッド70の変位量
は、変換器73、周波数分析器74を介してアクティブ
制御を対象とする周波数成分に変換された後でコントロ
ーラ80に送られる。
When rocking vibration occurs in the pad 70, the displacement sensor 71 detects the amount of displacement of the pad left end portion 70b1 accompanying the rocking vibration. The displacement amount of the pad 70 is converted to a frequency component for active control via the converter 73 and the frequency analyzer 74, and then sent to the controller 80.

【0115】コントローラ80では、周波数分析器74
から送られた振動周波数成分に基づいてその振動を制振
するためのバルブ76の開閉タイミングが計算され、そ
の開閉タイミング情報は、バルブ制御器79に送られ
る。この結果、バルブ制御器79の制御により、バルブ
76は開閉動作する。
In the controller 80, the frequency analyzer 74
The opening / closing timing of the valve 76 for damping the vibration is calculated based on the vibration frequency component sent from the device, and the opening / closing timing information is sent to the valve controller 79. As a result, the valve 76 opens and closes under the control of the valve controller 79.

【0116】一方、バルブ76には昇圧ポンプ78から
常に高圧油がパイプ77を介して供給されており、バル
ブ76が開くと、図19に示すようにパイプ75を通っ
て高圧油S2 がパッド背面側右端部70b2 と軸受内輪
内面72aとの隙間に供給され、パッド背面70bに作
用する。なお、上述したように、バルブ76は高速に開
閉動作できる能力があるため、高速に変化する振動に対
して十分追従して開閉動作可能である。
On the other hand, the valve 76 is constantly supplied with high-pressure oil from the booster pump 78 via the pipe 77. When the valve 76 is opened, the high-pressure oil S2 passes through the pipe 75 and the pad rear surface as shown in FIG. It is supplied to the gap between the right side end portion 70b2 and the inner surface 72a of the bearing inner ring and acts on the pad back surface 70b. As described above, since the valve 76 has the ability to open / close at high speed, it can open / close while sufficiently following the vibration that changes at high speed.

【0117】高圧油S2 がパッド右端部背面70b2 に
作用するため、振動によるパッド右端部背面70b2 の
軸受内輪内面72aへの接近を妨げ、当該パッドの振動
を抑制させることができる。
Since the high-pressure oil S2 acts on the pad right end rear surface 70b2, it is possible to prevent the pad right end rear surface 70b2 from approaching the bearing inner ring inner surface 72a and suppress the vibration of the pad.

【0118】一方、パッド右端部背面70b2 が軸受内
輪内面72aから遠ざかる場合には、パッド70の背面
側左端部70b1 は逆に軸受内輪72aに接近するた
め、パッド右端部側に設けられた機構(パイプ75′、
バルブ76′、パイプ77′、昇圧ポンプ78′等)を
パッド左端部側にも設け、上記制御機構(変位センサ7
1、変換器73、周波数分析器74、コントローラ8
0、バルブ制御機79等)を介してバルブ76′の開閉
制御を行なうことにより、振動によるパッド左端部背面
70b1 の軸受内輪内面72aへの接近を妨げ、当該パ
ッド70の振動を抑制させることができる。つまり、パ
ッド両端部にアクティブ制御機構を設けたことにより、
効果的なパッド振動制御が可能になる。
On the other hand, when the pad right end rear surface 70b2 moves away from the bearing inner ring inner surface 72a, the back side left end portion 70b1 of the pad 70 conversely approaches the bearing inner ring 72a. Therefore, a mechanism provided on the pad right end portion ( Pipe 75 ',
A valve 76 ', a pipe 77', a booster pump 78 ', etc. are provided also on the left end side of the pad, and the control mechanism (displacement sensor 7) is provided.
1, converter 73, frequency analyzer 74, controller 8
0, the valve controller 79, etc.) to control the opening and closing of the valve 76 'to prevent the pad left end rear surface 70b1 from approaching the inner surface 72a of the bearing inner ring due to vibration, and suppress the vibration of the pad 70. it can. In other words, by providing the active control mechanism at both ends of the pad,
Effective pad vibration control is possible.

【0119】また、図20は、その他のアクティブ制御
手段を備えたパッド型ジャーナル軸受の要部を示すパッ
ドの正面図である。
FIG. 20 is a front view of a pad showing a main part of a pad type journal bearing provided with other active control means.

【0120】図20では、変位センサ71,変換器7
3,周波数分析器74,コントローラ80,及びバルブ
制御器79の構成は、図19と同一であり、同一の符号
を付してその説明は省略する。図21に示すアクティブ
制御手段では、パッド90の右端部側背面90b2 に設
けられた凹部91と、軸受内輪92の内面92aにおけ
る上記パッド右端部側背面90b2 に設けられた凹部9
1と対向する部分に設けられた凹部93と、その凹部9
1と凹部93との間に挿設されたべローズ94と、この
べローズ94に接続され、当該べローズ94内へ高圧油
を供給するためのパイプ95とを備えている。このパイ
プ95は、三方弁である(三方)バルブ96及びパイプ
97を介して昇圧ポンプ98に接続されている。そし
て、図20と同様に、バルブ96の制御端子には、当該
バルブ96の弁の開閉を電気的に制御するバルブ制御器
79が接続されている。
In FIG. 20, the displacement sensor 71, the converter 7
The configurations of the frequency analyzer 74, the controller 80, and the valve controller 79 are the same as those in FIG. 19, and the same reference numerals are given and the description thereof is omitted. In the active control means shown in FIG. 21, the recess 91 provided on the back surface 90b2 on the right end portion side of the pad 90 and the recess 9 provided on the back surface 90b2 on the pad right end portion of the inner surface 92a of the bearing inner ring 92.
1 and the concave portion 9 provided in the portion facing 1
1 and a recess 93, and a bellows 94 inserted between the bellows 94 and the recess 93, and a pipe 95 connected to the bellows 94 for supplying high-pressure oil into the bellows 94. The pipe 95 is connected to a boost pump 98 via a (three-way) valve 96 which is a three-way valve and a pipe 97. Then, as in FIG. 20, a valve controller 79 that electrically controls opening / closing of the valve 96 is connected to the control terminal of the valve 96.

【0121】図19に示した構成では、高圧油を直接パ
ッド背面に作用させてパッド振動制御を行なったが、図
20に示した構成では、昇圧ポンプ98からバルブ96
の開動作により高圧油がべローズ84内に供給され、そ
のべローズ94の伸長によりパッド右端部背面90b1
の軸受内輪内面92aへの接近を妨げ、当該パッド90
の振動を抑制させることができる。なお、図20の構成
では、べローズ94に高圧油を供給してパッド背面90
bに制振力を作用させた後、そのべローズ内に作動流体
(高圧油)が充満したままであると、パッド自体の機能
が損なわれる恐れがあるため、三方弁であるバルブ96
の一つの弁(油逃し弁)99を介して、べローズ94内
部に充満している高圧油を排出可能になっている。
In the structure shown in FIG. 19, high-pressure oil is directly applied to the pad back surface to control the pad vibration, but in the structure shown in FIG. 20, the boost pump 98 to the valve 96 are used.
The high pressure oil is supplied into the bellows 84 by the opening operation of the pad, and the expansion of the bellows 94 causes the rear surface 90b1 of the right end portion of the pad.
Of the pad 90 to the inner surface 92a of the bearing inner ring.
The vibration of can be suppressed. In the configuration of FIG. 20, high pressure oil is supplied to the bellows 94 to supply the pad back surface 90.
If the bellows is filled with the working fluid (high-pressure oil) after the damping force is applied to b, the function of the pad itself may be impaired.
The high pressure oil filled in the bellows 94 can be discharged through one valve (oil relief valve) 99 of the above.

【0122】以上述べたように、図20に示すアクティ
ブ制御手段によれば、パッド90の振動に追従した繰り
返しの制振力を、べローズ94により直接パッド背面に
作用させることができ、パッドの揺動振動に対するアク
ティブ制御が効率良く行なえる。
As described above, according to the active control means shown in FIG. 20, the repeated damping force following the vibration of the pad 90 can be directly applied to the back surface of the pad by the bellows 94. Active control for rocking vibration can be performed efficiently.

【0123】なお、図19の場合と同様に、パッド右端
部側に設けられた機構(べローズ94′、パイプ9
5′、バルブ96′、パイプ97′、高圧ポンプ98′
等)をパッド左端部側に設け、パッド両端でアクティブ
制御を行なってもよい。
As in the case of FIG. 19, a mechanism (bellows 94 ', pipe 9) provided on the right end side of the pad is used.
5 ', valve 96', pipe 97 ', high pressure pump 98'
Etc.) may be provided on the left end side of the pad to perform active control at both ends of the pad.

【0124】以上、図19及び図20に示したように、
パッドが揺動固有振動数で共振した場合、あるいは調波
共振した場合でも、回転軸に悪影響を及ぼすことなくパ
ッドの揺動振動を積極的に制御(アクティブ制御)する
ことができ、従来のパッド型ジャーナル軸受の機能(潤
滑油の油膜によるジャーナルの支持機能、油膜圧力分布
変化に伴う自動調心機能等)を損なうことなく安定性に
優れたパッド型ジャーナル軸受を提供することができ
る。
As described above, as shown in FIGS. 19 and 20,
Even if the pad resonates at the oscillation natural frequency or if it resonates at the harmonic resonance, the oscillation vibration of the pad can be actively controlled (active control) without adversely affecting the rotation axis. It is possible to provide a pad-type journal bearing excellent in stability without impairing the functions of the type journal bearing (the function of supporting the journal by the oil film of the lubricating oil, the self-aligning function due to the change in the oil film pressure distribution).

【0125】また、パッド型ジャーナル軸受が、その軸
受荷重が運転状態に応じて広い範囲に亘って変化するよ
うな回転機械に適用される場合では、荷重の変化ととも
にパッドの揺動固有振動数も変化するため、前述したパ
ッドの揺動固有振動数の調整だけでは不十分な場合が生
じる。しかしながら、本実施形態で詳述したように、パ
ッド揺動固有振動数を積極的に制御すれば、上記荷重の
変化に伴うパッドの揺動固有振動数の変化にも十分に対
応できる。
Further, when the pad type journal bearing is applied to a rotary machine in which the bearing load changes over a wide range according to the operating condition, the rocking natural frequency of the pad changes as the load changes. Since there is a change, there are cases in which the above-described adjustment of the oscillation natural frequency of the pad is insufficient. However, as described in detail in the present embodiment, if the pad oscillation natural frequency is positively controlled, it is possible to sufficiently cope with the change in the pad oscillation natural frequency due to the change in the load.

【0126】なお、第1〜第6実施形態で説明したパッ
ド型ジャーナル軸受では、パッドの枚数については限定
されず、例えば図21で示した構成と同一に6枚でもよ
く、また、第1実施形態において示したように4枚であ
ってもよい。すなわち、本発明は、1枚以上のパッドを
用いて構成されるパッド型ジャーナル軸受に対して有効
に用いることができる。さらに、第1〜第6実施形態で
説明したパッド型ジャーナル軸受では、軸受荷重の合力
がパッド面に作用する説明図を用いているが、本発明は
これに限定されるものではなく、軸受荷重の合力がパッ
ドとパッドとの間に作用するようにパッドが配置されて
いるようなパッド型ジャーナル軸受であってもよい。
In the pad-type journal bearings described in the first to sixth embodiments, the number of pads is not limited, and may be six, for example, as in the structure shown in FIG. 21. As shown in the form, it may be four. That is, the present invention can be effectively used for a pad type journal bearing configured by using one or more pads. Furthermore, in the pad-type journal bearings described in the first to sixth embodiments, the explanatory diagram in which the resultant force of the bearing load acts on the pad surface is used, but the present invention is not limited to this, and the bearing load It may be a pad type journal bearing in which the pads are arranged so that the resultant force of the above acts between the pads.

【0127】[0127]

【発明の効果】以上述べたように、パッド型ジャーナル
軸受は、パッドがジャーナル部から受ける励振力に対し
非線形な揺動振動(非線形振動)を起し、パッドの揺動
固有振動数がジャーナル部の回転数のN倍及び1/N倍
(Nは、1以上の自然数)等の励振周波数に一致もしく
は近接している場合、調波共振を起してしまう。この調
波共振は、回転軸系全体の不安定振動に発展してしま
い、パッド型ジャーナル軸受が用いられる蒸気タービン
等の大型回転機械の安定運転を妨げることになる。
As described above, in the pad type journal bearing, the pad causes a non-linear oscillating vibration (non-linear vibration) with respect to the exciting force received from the journal part, and the oscillating natural frequency of the pad causes the journal part to have a oscillating natural frequency. If the excitation frequency is equal to or close to N times and 1 / N times (N is a natural number equal to or larger than 1) the rotation speed of, the harmonic resonance will occur. This harmonic resonance develops into unstable vibration of the entire rotary shaft system, which hinders stable operation of a large rotating machine such as a steam turbine in which a pad type journal bearing is used.

【0128】しかしながら、第1の発明によれば、離調
手段として、例えばパッドの背面の曲率半径や軸受部の
内周面のパッドが接する位置の曲率半径等を調整するこ
とにより、パッドの揺動振動の振動数をジャーナル部の
回転振動数のN倍及び1/N倍(Nは、1以上の自然
数)の値から例えば所定のマージンをとって離調するこ
とができる。したがって、前述した非線形振動による調
波共振を避けることが可能になり、振動的に十分安定し
たパッド型ジャーナル軸受を提供することができる。
However, according to the first aspect of the invention, as the detuning means, for example, the radius of curvature of the back surface of the pad or the radius of curvature of the inner peripheral surface of the bearing portion where the pad is in contact is adjusted to adjust the vibration of the pad. The frequency of the dynamic vibration can be detuned from the values of N times and 1 / N times (N is a natural number of 1 or more) times the rotation frequency of the journal portion with a predetermined margin, for example. Therefore, it is possible to avoid the above-mentioned harmonic resonance due to nonlinear vibration, and it is possible to provide a pad-type journal bearing that is vibrationally stable.

【0129】また、第2の発明によれば、減衰機構とし
ての例えばスクイズ部によりパッド背面端部の曲率半径
と軸受部の内周面の曲率半径とを略同一にしたため、パ
ッド背面端部と軸受部の内周面との隙間に流入した潤滑
油に効率よくスクイズ効果が発生し、このスクイズ効果
により前記調波共振に伴う当該パッドの振動振幅を減衰
させることができる。この結果、前述した非線形振動に
よる調波共振を十分抑制することが可能になり、振動的
に十分安定したパッド型ジャーナル軸受を提供すること
ができる。
According to the second aspect of the invention, since the radius of curvature of the pad back end and the radius of curvature of the inner peripheral surface of the bearing are made substantially the same by the squeeze part as the damping mechanism, The squeeze effect is efficiently generated in the lubricating oil flowing into the gap between the bearing portion and the inner peripheral surface, and the squeeze effect can attenuate the vibration amplitude of the pad due to the harmonic resonance. As a result, it is possible to sufficiently suppress the above-mentioned harmonic resonance due to the non-linear vibration, and it is possible to provide a pad-type journal bearing that is vibrationally stable.

【0130】さらに、第3の発明によれば、アクティブ
制御手段により、パッドの振動変位に応じて潤滑油が前
記隙間に供給され、前記調波共振に伴う当該パッドの振
動が前記ジャーナル部の回転振動に影響を与えない所定
値にアクティブ制御される。この結果、調波共振に伴う
振動を抑制することができ、振動的に十分安定したパッ
ド型ジャーナル軸受を提供することができる。
Further, according to the third invention, the active control means supplies the lubricating oil to the gap according to the vibration displacement of the pad, and the vibration of the pad due to the harmonic resonance causes the rotation of the journal portion. Active control is performed to a predetermined value that does not affect vibration. As a result, vibration associated with harmonic resonance can be suppressed, and a pad-type journal bearing that is vibrationally stable can be provided.

【0131】以上本発明によれば、振動的に十分安定し
たパッド型ジャーナル軸受を提供することができるた
め、本発明に関わるパッド型ジャーナル軸受を具備した
蒸気タービン等の大型回転機械では、不安定な振動を極
力抑制することができ、長期間の安定した運転が可能に
なる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a pad type journal bearing that is vibrationally sufficiently stable. Therefore, it is unstable in a large rotating machine such as a steam turbine equipped with the pad type journal bearing according to the present invention. Vibration can be suppressed as much as possible, and stable operation for a long period of time becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係わるパッド型ジャー
ナル軸受の要部を示す正面図。
FIG. 1 is a front view showing a main part of a pad type journal bearing according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態の変形例に係わるパッド
型ジャーナル軸受の要部を示す正面図。
FIG. 2 is a front view showing a main part of a pad type journal bearing according to a modified example of the first embodiment of the present invention.

【図3】パッド間隙Cr と揺動固有振動数の関係及び揺
動固有振動数の離調範囲を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a pad clearance C r and a rocking natural frequency and a detuning range of the rocking natural frequency.

【図4】本発明の第1実施形態の変形例に係わるパッド
型ジャーナル軸受の要部を示す正面図。
FIG. 4 is a front view showing a main part of a pad type journal bearing according to a modified example of the first embodiment of the present invention.

【図5】パッド質量とパッドの揺動固有振動数との関係
及び揺動固有振動数の離調範囲を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a pad mass and a rocking natural frequency of the pad and a detuning range of the rocking natural frequency.

【図6】本発明の第2実施形態に係わるパッド型ジャー
ナル軸受の要部であるパッドを背面側から見た際の斜視
図。
FIG. 6 is a perspective view of a pad, which is a main part of a pad type journal bearing according to a second embodiment of the present invention, as viewed from the back side.

【図7】本発明の第2実施形態の変形例に係わるパッド
型ジャーナル軸受の要部であるパッドを背面側から見た
際の斜視図。
FIG. 7 is a perspective view of a pad, which is a main part of a pad type journal bearing according to a modified example of the second embodiment of the present invention, as viewed from the back side.

【図8】本発明の第2実施形態の変形例に係わるパッド
型ジャーナル軸受の要部であるパッドを背面側から見た
際の斜視図。
FIG. 8 is a perspective view of a pad, which is a main part of a pad type journal bearing according to a modified example of the second embodiment of the present invention, as viewed from the back side.

【図9】本発明の第2実施形態の変形例に係わるパッド
型ジャーナル軸受の要部であるパッドを示す正面図。
FIG. 9 is a front view showing a pad which is a main part of a pad type journal bearing according to a modified example of the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2実施形態の変形例に係わるパッ
ド型ジャーナル軸受の要部を示す正面図。
FIG. 10 is a front view showing a main part of a pad type journal bearing according to a modified example of the second embodiment of the present invention.

【図11】軸受荷重と揺動固有振動数との関係及び揺動
固有振動数の離調範囲を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a bearing load and a rocking natural frequency and a detuning range of the rocking natural frequency.

【図12】軸受アライメントと軸受荷重との関係及び揺
動固有振動数の離調を確保する範囲を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between bearing alignment and bearing load and a range for ensuring detuning of oscillation natural frequency.

【図13】本発明の第3実施形態に係わるパッド型ジャ
ーナル軸受の要部を示す正面図。
FIG. 13 is a front view showing a main part of a pad type journal bearing according to a third embodiment of the invention.

【図14】本発明の第3実施形態の変形例に係わるパッ
ド型ジャーナル軸受の要部を示す正面図。
FIG. 14 is a front view showing a main part of a pad type journal bearing according to a modified example of the third embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第3実施形態の変形例に係わるパッ
ド型ジャーナル軸受の要部を示す正面図。
FIG. 15 is a front view showing a main part of a pad type journal bearing according to a modified example of the third embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第4実施形態に係わるパッド型ジャ
ーナル軸受の要部を示す正面図。
FIG. 16 is a front view showing a main part of a pad type journal bearing according to a fourth embodiment of the invention.

【図17】従来において、潤滑油の隙間からの排出を説
明するための正面図。
FIG. 17 is a front view for explaining the conventional discharge of lubricating oil from a gap.

【図18】本発明の第4実施形態の変形例に係わるパッ
ド型ジャーナル軸受の要部を示す正面図。
FIG. 18 is a front view showing a main part of a pad type journal bearing according to a modified example of the fourth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第5実施形態に関わるパッド型ジャ
ーナル軸受の要部を示す正面図。
FIG. 19 is a front view showing a main part of a pad type journal bearing according to a fifth embodiment of the invention.

【図20】本発明の第5実施形態の変形例に係わるパッ
ド型ジャーナル軸受の要部を示す正面図。
FIG. 20 is a front view showing a main part of a pad type journal bearing according to a modified example of the fifth embodiment of the present invention.

【図21】パッド型ジャーナル軸受の構成を示す縦断面
図。
FIG. 21 is a vertical sectional view showing the structure of a pad type journal bearing.

【図22】パッド型ジャーナル軸受の機能を模式的に示
す図。
FIG. 22 is a diagram schematically showing the function of a pad type journal bearing.

【図23】パッド型ジャーナル軸受におけるパッドの揺
動振動のメカニズムを説明するための図。
FIG. 23 is a view for explaining a mechanism of rocking vibration of a pad in a pad type journal bearing.

【図24】従来のパッド型ジャーナル軸受に発生する非
同期不安定振動の例を示す振動チャート図。
FIG. 24 is a vibration chart showing an example of asynchronous unstable vibration generated in a conventional pad type journal bearing.

【図25】従来のパッド型ジャーナル軸受におけるパッ
ドを励振する励振力の振動数比に対する応答特性とし
て、特にパッドの振動振幅を示す図。
FIG. 25 is a diagram particularly showing a vibration amplitude of a pad as a response characteristic with respect to a frequency ratio of an exciting force for exciting the pad in the conventional pad type journal bearing.

【図26】減衰比をパラメータとしてパッドを励振する
励振力の振動数比に対するパッドの応答特性として振動
振幅を示す図。
FIG. 26 is a diagram showing a vibration amplitude as a response characteristic of the pad with respect to a frequency ratio of an exciting force for exciting the pad with the damping ratio as a parameter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 軸受内輪 1a 軸受内輪内面 2 パッド 2a 内面 2b 背面 3 ジャーナル 4 軸受外輪 5 軸受台 6 軸受取り付けボルト 7 固定穴 8 支持ピン 9 給油ライン 10 間隙 11 排油口 21a 軸受内輪内面 22 パッド 22a パッド内面 22b パッド背面 23 パッド 23b パッド背面 24a 軸受内輪内面 24b パッド当たり面 25a〜25d パッド 26,26A,26B,26C,26D パッド 27 横穴 27A 縦穴 28、29 溝 30 減量部 31、42、46 軸受内輪 31a、42a、46a 軸受内輪内面 40、45,48 パッド 40b,48b、52a パッド背面 48b1 41、43、49 凹溝 44 バネ 47 板バネ 48b1 パッドの背面側端部 52 空気バネ 60、66 パッド 60b、66b パッド背面 61、65 軸受内輪 61a、65a 軸受内輪内面 62 油膜 63 スクイズ部 64 66b1 、66b2 背面両端部 67 せき部 70、90 パッド 70b、90b パッド背面 70b1 、70b2 、90b1 、90b1 パッド背面
側端部 71 変位センサ 72、92 軸受内輪 72a、92a 軸受内輪内面 73 変換器 74 周波数分析器 75、95 パイプ 76 バルブ 77、97 パイプ 78 昇圧ポンプ 79 バルブ制御器 80 コントローラ 91、93 凹部 94 べローズ 96 三方バルブ 98 昇圧ポンプ 99 油逃し弁 Ri 、Ria パッド背面の曲率半径 Ro 軸受内輪内面の曲率半径 Roa パッド当たり面の曲率半径 CrB パッド間隙 m、m1 、m2 パッド質量 P、P1 、P2 軸受荷重 A、A1 、A2 軸受アライメント kθ パッドの回転剛性 M1 並進運動 kθ b 油膜圧力によって形成される回転剛性 kθ s バネの回転剛性 S1 潤滑油
1 Bearing Inner Ring 1a Bearing Inner Ring Inner Surface 2 Pad 2a Inner Surface 2b Rear Surface 3 Journal 4 Bearing Outer Ring 5 Bearing Stand 6 Bearing Mounting Bolt 7 Fixing Hole 8 Support Pin 9 Lubrication Line 10 Gap 11 Drain 21a Bearing Inner Ring Inner Surface 22 Pad 22a Pad Inner Surface 22b Pad back surface 23 Pad 23b Pad back surface 24a Bearing inner ring inner surface 24b Pad contact surface 25a to 25d Pad 26, 26A, 26B, 26C, 26D Pad 27 Horizontal hole 27A Vertical hole 28, 29 Groove 30 Reduction part 31, 42, 46 Bearing inner ring 31a, 42a , 46a Bearing inner ring inner surface 40, 45, 48 Pad 40b, 48b, 52a Pad back surface 48b1 41, 43, 49 Recessed groove 44 Spring 47 Leaf spring 48b1 Pad back end 52 Air spring 60, 66 pad 60b, 66b Pad back surface 61, 5 Bearing inner ring 61a, 65a Bearing inner ring inner surface 62 Oil film 63 Squeeze part 64 66b1, 66b2 Back end parts 67 Weir 70, 90 Pad 70b, 90b Pad back 70b1, 70b2, 90b1, 90b1 Pad back end 72, 71 Displacement sensor 92 bearing inner ring 72a, 92a bearing inner ring inner surface 73 converter 74 frequency analyzer 75, 95 pipe 76 valve 77, 97 pipe 78 booster pump 79 valve controller 80 controller 91, 93 recess 94 bellows 96 three-way valve 98 booster pump 99 oil Relief valves R i , R ia Pad back surface curvature radius R o Bearing inner ring inner surface curvature radius R oa Pad contact surface curvature radius C rB Pad clearance m, m1, m2 Pad mass P, P1, P2 Bearing load A, A1, rotational stiffness M1 translation luck A2 bearing alignment k theta pad rotational stiffness S1 lubricant rotational stiffness k theta s spring formed by k theta b oil film pressure

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 俊夫 神奈川県横浜市鶴見区末広町2の4 株式 会社東芝京浜事業所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshio Hirano 4-4, 2 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Toshiba Keihin Office

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 筒状の軸受部と、球状の背面を有する円
弧状の少なくとも1個のパッドとを備え、前記パッドを
その背面が前記軸受部の内周面に接した状態で揺動自在
に配設し、当該パッドの揺動振動により潤滑油の油膜圧
力を変化させて回転軸のジャーナル部を自動調心的に支
持するパッド型ジャーナル軸受において、 前記パッドの揺動振動の振動数を前記ジャーナル部の回
転振動数のN倍及び1/N倍(Nは、1以上の自然数)
の値から離調させる離調手段を備えたことを特徴とする
パッド型ジャーナル軸受。
1. A cylindrical bearing portion and at least one arc-shaped pad having a spherical back surface, and the pad is swingable with the back surface in contact with the inner peripheral surface of the bearing portion. In a pad type journal bearing that is arranged on a pad type journal bearing that automatically adjusts the oil film pressure of the lubricating oil by swinging vibration of the pad to support the journal portion of the rotating shaft in a self-aligning manner, N times and 1 / N times the rotational frequency of the journal section (N is a natural number of 1 or more)
A pad type journal bearing, characterized in that it is provided with a detuning means for detuning from the value of.
【請求項2】 前記離調手段は、前記パッドの揺動振動
の振動数を前記ジャーナルの回転振動数のN倍及び1/
N倍の値から所定のマージンをとって離調させるように
した請求項1記載のパッド型ジャーナル軸受。
2. The detuning means sets the frequency of rocking vibration of the pad to N times and 1 / the rotational frequency of the journal.
The pad-type journal bearing according to claim 1, wherein the pad-type journal bearing is detuned with a predetermined margin from the value of N times.
【請求項3】 前記離調手段として、前記パッドの背面
を、当該パッドの揺動振動の振動数が前記回転振動数の
N倍及び1/N倍の値から所定のマージンをとって離調
された振動数となる曲率半径で形成した請求項2記載の
パッド型ジャーナル軸受。
3. As the detuning means, the backside of the pad is detuned with a predetermined margin from the values of the oscillation frequency of the pad, which is N times and 1 / N times the rotational frequency. The pad-type journal bearing according to claim 2, wherein the pad-type journal bearing is formed with a radius of curvature that provides a specified frequency.
【請求項4】 前記パッドは複数個であり、それぞれの
パッドを前記軸受部の内周面に接した状態で同心円状に
配設するとともに、当該各パッド背面の曲率半径は、各
パッドにかかる軸受荷重に応じてそれぞれ設定されてい
る請求項3記載の
4. The plurality of pads are arranged concentrically with each pad in contact with the inner peripheral surface of the bearing portion, and the radius of curvature of the back surface of each pad depends on each pad. The method according to claim 3, wherein each of them is set according to a bearing load.
【請求項5】 前記離調手段として、前記軸受部内周面
の前記パッドが接する位置に、前記パッドの揺動振動の
振動数が前記回転振動数のN倍及び1/N倍の値から所
定のマージンをとって離調された振動数となる曲率半径
で形成されたパッド当たり面を設けた請求項2記載のパ
ッド型ジャーナル軸受。
5. As the detuning means, at a position on the inner peripheral surface of the bearing portion where the pad contacts, the vibration frequency of the rocking vibration of the pad is predetermined from a value which is N times or 1 / N times the rotational frequency. 3. The pad type journal bearing according to claim 2, further comprising a pad contact surface formed with a radius of curvature that provides a detuned frequency with a margin of 1.
【請求項6】 前記パッドは複数個であり、それぞれの
パッドを前記軸受部の内周面に接した状態で同心円状に
配設するとともに、当該各パッドが接する位置にそれぞ
れ形成されたパッド当たり面の曲率半径は、各パッドに
かかる軸受荷重に応じてそれぞれ設定されている請求項
5記載のパッド型ジャーナル軸受。
6. The pad comprises a plurality of pads, the pads being arranged concentrically in a state of being in contact with the inner peripheral surface of the bearing portion, and each pad being formed at a position in contact with the pad. The pad journal bearing according to claim 5, wherein the radius of curvature of the surface is set according to the bearing load applied to each pad.
【請求項7】 前記離調手段として、前記パッドの質量
を、当該パッドの揺動振動の振動数が前記回転振動数の
N倍及び1/N倍の値から所定のマージンをとって離調
された振動数となるように設定した請求項2記載のパッ
ド型ジャーナル軸受。
7. The detuning means detunes the mass of the pad with a predetermined margin from the values of the oscillation frequency of the pad, which is N times and 1 / N times the rotational frequency. The pad-type journal bearing according to claim 2, wherein the pad-type journal bearing is set to have a specified frequency.
【請求項8】 前記パッドに、前記ジャーナル部の軸方
向に沿って所要形状及び所要長さの穴部を所要数設けて
当該パッドの質量調整を行なうようにした請求項7記載
のパッド型ジャーナル軸受。
8. The pad-type journal according to claim 7, wherein the pad is provided with a required number of holes having a required shape and a required length along the axial direction of the journal to adjust the mass of the pad. bearing.
【請求項9】 前記パッドに、前記ジャーナル部の半径
方向に沿って所要形状及び所要長さの穴部を所要数設け
て当該パッドの質量調整を行なうようにした請求項7記
載のパッド型ジャーナル軸受。
9. The pad-type journal according to claim 7, wherein the pad is provided with a required number of holes having a required shape and a required length along the radial direction of the journal to adjust the mass of the pad. bearing.
【請求項10】 前記パッドの背面側端部に、所要形状
の溝を所要数設けて当該パッドの質量調整を行なうよう
にした請求項7記載のパッド型ジャーナル軸受。
10. The pad type journal bearing according to claim 7, wherein a required number of grooves having a required shape are provided at the rear end portion of the pad to adjust the mass of the pad.
【請求項11】 前記パッドを、その背面側両端部に所
要形状及び所要長さの切り欠き部を形成して当該パッド
の質量調整を行なうようにした請求項7記載のパッド型
ジャーナル軸受。
11. The pad type journal bearing according to claim 7, wherein the pad is provided with notches having a required shape and a required length at both end portions on the back surface side to adjust the mass of the pad.
【請求項12】 前記パッドの中心角を所要角度に設定
して当該パッドの質量調整を行なうようにした請求項7
記載のパッド型ジャーナル軸受。
12. The mass of the pad is adjusted by setting a central angle of the pad to a required angle.
Pad type journal bearing described.
【請求項13】 前記パッドは複数個であり、それぞれ
のパッドを前記軸受部の内周面に接した状態で同心円状
に配設するとともに、当該各パッドの質量は、各パッド
にかかる軸受荷重に応じてそれぞれ設定されている請求
項7乃至12の内何れか1項記載のパッド型ジャーナル
軸受。
13. The pad comprises a plurality of pads, the pads being concentrically arranged in contact with the inner peripheral surface of the bearing portion, and the mass of each pad is the bearing load applied to each pad. 13. The pad type journal bearing according to claim 7, wherein the pad type journal bearing is set according to each item.
【請求項14】 前記離調手段として、前記パッドにか
かる軸受荷重を、当該パッドの揺動振動の振動数が前記
回転振動数のN倍及び1/N倍の値から所定のマージン
をとって離調された振動数となるように設定した請求項
2記載のパッド型ジャーナル軸受。
14. As the detuning means, a bearing load applied to the pad is obtained by taking a predetermined margin from the values of the oscillation vibration of the pad being N times and 1 / N times the rotational frequency. The pad type journal bearing according to claim 2, wherein the pad type journal bearing is set to have a detuned frequency.
【請求項15】 前記軸受部を固定支持する軸受台を有
し、前記軸受部の固定支持位置を変えて当該軸受部の軸
受アライメントを所要値に調整することにより、前記軸
受荷重を設定した請求項14記載のパッド型ジャーナル
軸受。
15. The bearing load is set by having a bearing stand for fixedly supporting the bearing portion, and changing the fixed support position of the bearing portion to adjust the bearing alignment of the bearing portion to a required value. Item 14. The pad type journal bearing according to Item 14.
【請求項16】 前記離調手段として、前記パッド背面
と前記軸受部の内周面との間に、当該パッドに所定の回
転剛性を与える回転剛性付与手段を挿設し、前記回転剛
性付与手段から与えられた回転剛性に応じて前記パッド
の揺動振動の振動数を前記回転振動数のN倍及び1/N
倍の値から所定のマージンをとって離調された振動数に
設定した請求項2記載のパッド型ジャーナル軸受。
16. As the detuning means, a rotational rigidity imparting means for imparting a predetermined rotational rigidity to the pad is inserted between the pad back surface and the inner peripheral surface of the bearing portion, and the rotational rigidity imparting means is provided. The vibration frequency of the rocking vibration of the pad is multiplied by N and 1 / N of the rotation frequency according to the rotational rigidity given by
The pad-type journal bearing according to claim 2, wherein the frequency is set to a detuned frequency with a predetermined margin taken from the doubled value.
【請求項17】 前記回転剛性付与手段は、所定の弾性
力を有する弾性部材である請求項16記載のパッド型ジ
ャーナル軸受。
17. The pad type journal bearing according to claim 16, wherein the rotational rigidity imparting means is an elastic member having a predetermined elastic force.
【請求項18】 前記弾性部材はコイルバネである請求
項17記載のパッド型ジャーナル軸受。
18. The pad type journal bearing according to claim 17, wherein the elastic member is a coil spring.
【請求項19】 前記パッド背面に第1の凹溝を設け、
前記軸受部の前記第1の凹溝と対向する位置に第2の凹
溝を設けるとともに、前記コイルバネを前記第1の凹溝
と前記第2の凹溝との間に挿設した請求項18記載のパ
ッド型ジャーナル軸受。
19. A first groove is provided on the back surface of the pad,
The second groove is provided at a position of the bearing portion facing the first groove, and the coil spring is inserted between the first groove and the second groove. Pad type journal bearing described.
【請求項20】 前記弾性部材は板バネである請求項1
7記載のパッド型ジャーナル軸受。
20. The elastic member is a leaf spring.
7. Pad type journal bearing according to 7.
【請求項21】 前記板バネを前記パッド背面に設けた
請求項20記載のパッド型ジャーナル軸受。
21. The pad type journal bearing according to claim 20, wherein the leaf spring is provided on the back surface of the pad.
【請求項22】 前記弾性部材は空気バネである請求項
17記載のパッド型ジャーナル軸受。
22. The pad type journal bearing according to claim 17, wherein the elastic member is an air spring.
【請求項23】 前記パッドは複数個であり、それぞれ
のパッドを前記軸受部の内周面に接した状態で同心円状
に配設するとともに、当該各パッドに与えられる回転剛
性は、各パッドにかかる軸受荷重に応じてそれぞれ設定
されている請求項16乃至22の内何れか1項記載のパ
ッド型ジャーナル軸受。
23. The plurality of pads are arranged concentrically with each pad being in contact with the inner peripheral surface of the bearing portion, and the rotational rigidity given to each pad is different from each other. The pad type journal bearing according to any one of claims 16 to 22, which is set according to the bearing load.
【請求項24】 筒状の軸受部と、球状の背面を有する
円弧状の少なくとも1個のパッドとを備え、前記パッド
をその背面が前記軸受部の内周面に接した状態で揺動自
在に配設し、当該パッドの揺動振動により潤滑油膜圧力
を変化させて回転軸のジャーナル部を自動調心的に支持
するパッド型ジャーナル軸受において、 前記パッドに調波共振現象が生じた場合に、その調波共
振に伴う当該パッドの振動振幅を減衰させる減衰機構を
備えたことを特徴とするパッド型ジャーナル軸受。
24. A cylindrical bearing portion and at least one arc-shaped pad having a spherical back surface, and the pad is swingable with the back surface in contact with the inner peripheral surface of the bearing portion. In a pad type journal bearing which is arranged on the pad and which supports the journal portion of the rotating shaft in a self-aligning manner by changing the lubricating oil film pressure by the oscillation vibration of the pad, when a harmonic resonance phenomenon occurs in the pad, , A pad-type journal bearing comprising a damping mechanism for damping the vibration amplitude of the pad due to the harmonic resonance.
【請求項25】 前記減衰機構は、前記パッド背面端部
の曲率半径を前記軸受部の内周面の曲率半径と略同一に
するために前記パッドの背面側端部に設けられたスクイ
ズ部を有した請求項24記載のパッド型ジャーナル軸
受。
25. The damping mechanism includes a squeeze portion provided at an end portion on the back surface side of the pad so that the radius of curvature of the end portion of the pad back surface is substantially the same as the radius of curvature of the inner peripheral surface of the bearing portion. The pad type journal bearing according to claim 24, which has.
【請求項26】 前記減衰機構は、前記パッド背面端部
と前記軸受内輪内面との隙間に流入した前記潤滑油の排
出を妨げるために、前記パッド背面側端部近傍且つ当該
パッドの揺動に影響を与えないように同パッドから離間
した位置に設けられたせき部を有した請求項24記載の
パッド型ジャーナル軸受。
26. The damping mechanism prevents movement of the lubricating oil that has flowed into a gap between the pad rear end portion and the bearing inner ring inner surface in the vicinity of the pad rear end portion and in the swing of the pad. 25. The pad type journal bearing according to claim 24, further comprising a weir portion provided at a position separated from the pad so as not to affect.
【請求項27】 前記パッド背面端部と前記軸受内輪内
面との隙間に連通した給油ラインを設け、当該給油ライ
ンを介して前記隙間内に前記潤滑油とは別の粘土の高く
温度の低い第2の潤滑油を供給するようにした請求項2
5又は26記載のパッド型ジャーナル軸受。
27. An oil supply line communicating with a gap between the pad rear end portion and the bearing inner ring inner surface is provided, and a clay different from the lubricating oil having a high temperature and a low temperature is provided in the gap via the oil supply line. The lubricating oil of No. 2 is supplied.
The pad type journal bearing according to 5 or 26.
【請求項28】 筒状の軸受部と、球状の背面を有する
円弧状の少なくとも1個のパッドとを備え、前記パッド
をその背面が前記軸受部の内周面に接した状態で揺動自
在に配設し、当該パッドの揺動振動により潤滑油膜圧力
を変化させて回転軸のジャーナル部を自動調心的に支持
するパッド型ジャーナル軸受において、 前記パッドに調波共振現象が生じた場合に、その調波共
振に伴う当該パッドの振動を前記ジャーナル部の回転振
動に影響を与えない所定値にアクティブ制御するアクテ
ィブ制御手段を備えたことを特徴とするパッド型ジャー
ナル軸受。
28. A cylindrical bearing portion and at least one arc-shaped pad having a spherical back surface are provided, and the pad is swingable with the back surface in contact with the inner peripheral surface of the bearing portion. In a pad type journal bearing which is arranged on the pad and which supports the journal portion of the rotating shaft in a self-aligning manner by changing the lubricating oil film pressure by the oscillation vibration of the pad, when a harmonic resonance phenomenon occurs in the pad, A pad type journal bearing comprising: active control means for actively controlling the vibration of the pad due to the harmonic resonance to a predetermined value that does not affect the rotational vibration of the journal portion.
【請求項29】 前記アクティブ制御手段は、少なくと
も前記パッド背面一端部近傍に設けられ、同パッドの振
動変位を検出する検出手段と、この検出手段により検出
された変位データに基づいてアクティブ制御を対象とす
る振動情報を生成する生成手段と、少なくとも前記パッ
ド背面他端部と前記軸受部内周面との隙間に連通した給
油ラインと、当該給油ラインに潤滑油を供給する供給手
段と、前記給油ラインの途中に介挿され当該給油ライン
を開閉制御するバルブと、前記振動情報に応じて前記バ
ルブの開閉タイミングを制御するバルブ開閉タイミング
制御手段とを備えた請求項28記載のパッド型ジャーナ
ル軸受。
29. The active control means is provided at least near one end of the back surface of the pad, and detects the vibration displacement of the pad, and the active control target is based on the displacement data detected by the detection means. Generating means for generating vibration information, an oil supply line communicating with at least a gap between the other end of the back surface of the pad and the inner peripheral surface of the bearing portion, a supply means for supplying lubricating oil to the oil supply line, and the oil supply line 29. The pad type journal bearing according to claim 28, further comprising: a valve inserted in the middle of the valve to control opening / closing of the oil supply line; and valve opening / closing timing control means for controlling opening / closing timing of the valve according to the vibration information.
【請求項30】 前記アクティブ制御手段は、少なくと
も前記パッド背面一端部近傍に設けられ、同パッドの振
動変位を検出する検出手段と、この検出手段により検出
された変位データに基づいてアクティブ制御を対象とす
る振動情報を生成する生成手段と、少なくとも前記パッ
ド背面他端部と前記軸受部内周面との間に挿設されたべ
ローズと、このべローズに接続された給油ラインと、当
該給油ラインに潤滑油を供給する供給手段と、前記給油
ラインの途中に介挿され当該給油ラインを開閉制御する
三方バルブと、前記振動情報に応じて前記三方バルブの
開閉タイミングを制御するバルブ開閉タイミング制御手
段とを備えた請求項28記載のパッド型ジャーナル軸
受。
30. The active control means is provided at least in the vicinity of one end of the back surface of the pad, and detects the vibration displacement of the pad, and the active control target is based on the displacement data detected by the detection means. Generating means for generating vibration information, a bellows inserted between at least the other end of the pad back surface and the inner peripheral surface of the bearing, an oil supply line connected to the bellows, and the oil supply line. Supply means for supplying lubricating oil, a three-way valve inserted in the middle of the oil supply line to control opening / closing of the oil supply line, and valve opening / closing timing control means for controlling opening / closing timing of the three-way valve according to the vibration information. 29. The pad type journal bearing according to claim 28, further comprising:
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