(57)【要約】【課題】回転軸とパッド間の静止摩擦力が小さく起動トルクの小さいロードビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受を提供する。【解決手段】軸受内輪４の内側に設けられた下半２枚のパッド１，２により回転軸６の荷重Ｗを分担して支持するロードビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受装置において、起動時に前記下半２枚のパッド１，２のうち回転上流側パッド１の傾きを拘束する傾き拘束手段９を備えている構成とする。【選択図】図１
2005344899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受内輪の内側に設けられた下半２枚のパッドにより回転軸の荷重を分担して支持するロードビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受装置において、起動時に前記下半２枚のパッドのうち回転上流側パッドの傾きを拘束する傾き拘束手段を備えていることを特徴とするパッド型ジャーナル軸受装置。
【請求項２】
前記傾き拘束手段は、前記下半回転上流側パッドを支持するピボットよりも下流側において前記下半回転上流側パッドの背面にむけて前記軸受内輪から突出して設けられた支持体であることを特徴とする請求項１記載のパッド型ジャーナル軸受装置。
【請求項３】
前記下半回転上流側パッドの下流側は前記回転軸の鉛直真下に達するまでの長さを有し、前記支持体は前記軸受内輪の最下部に設けられていることを特徴とする請求項２記載のパッド型ジャーナル軸受装置。
【請求項４】
前記傾き拘束手段は、前記下半回転上流側パッドの下流側の背面と前記軸受内輪の間に設けられたシムであることを特徴とする請求項１記載のパッド型ジャーナル軸受装置。
【請求項５】
軸受内輪の内側に設けられた下半２枚のパッドにより回転軸の荷重を分担して支持するロードビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受装置において、起動時に下半回転上流側パッドの傾きを拘束する第１の傾き拘束手段と、起動時に下半回転下流側パッドの傾きを拘束する第２の傾き拘束手段とを備えていることを特徴とするパッド型ジャーナル軸受装置。
【請求項６】
前記第１の傾き拘束手段は前記下半回転上流側パッドを支持するピボットよりも下流側において前記下半回転上流側パッドの背面にむけて前記軸受内輪から突出して設けられた第１の支持体であり、前記第２の傾き拘束手段は、前記下半回転下流側パッドを支持するピボットよりも上流側において前記下半回転下流側パッドの背面にむけて前記軸受内輪から突出後退自在に設けられた第２の支持体と、前記軸受内輪に取り付けられ前記第２の支持体を突出させあるいは後退させる支持体駆動装置とを備えていることを特徴とする請求項５記載のパッド型ジャーナル軸受装置。
【請求項７】
請求項６記載のパッド型ジャーナル軸受装置によって支承された回転軸と、前記回転軸上に設けられた蒸気タービンとを備え、前記支持体駆動装置は前記第２の支持体の背面に設けられたベローズを備え、起動時には、前記蒸気タービンの補助蒸気の圧力を利用して前記ベローズを加圧して前記第２の支持体を前記下半回転下流側パッドの背面に突出させ、定常運転時には、前記補助蒸気を抜いて前記ベローズを減圧し、前記第２の支持体を前記軸受内輪側に後退させるようにしたことを特徴とする回転機械。
【請求項８】
請求項６記載のパッド型ジャーナル軸受装置によって支承された回転軸と、前記回転軸にクラッチを介して結合されたターニング装置とを備え、前記第２の支持体は前記ターニング装置のスイッチＯＮの信号と同時に前記下半回転下流側パッドの背面に突出され、前記ターニング装置のクラッチＯＦＦの信号と同時に前記軸受内輪側に後退させられるようにしたことを特徴とする回転機械。
【請求項９】
軸受内輪の内側に設けられた下半２枚のパッドにより回転軸の荷重を分担して支持するロードビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受装置において、前記下半２枚のパッドのあいだに挿抜可能に設けられたスペーサと、前記軸受内輪に取り付けられ前記スペーサを挿抜するスペーサ駆動装置とを備えていることを特徴とするパッド型ジャーナル軸受装置。
【請求項１０】
前記スペーサの内周面は摺動に適した材料で構成され、前記下半２枚のパッドの内周面と前記スペーサの内周面は１個の連続した円弧となるように形成されていることを特徴とする請求項９記載のパッド型ジャーナル軸受装置。
【請求項１１】
軸受内輪の内側に設けられた下半２枚のパッドにより回転軸の荷重を分担して支持するロードビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受装置において、下半回転上流側パッドを支持するピボットよりも下流側において前記下半回転上流側パッドの背面にむけて前記軸受内輪から突出して設けられた第１の支持体と、前記下半２枚のパッドの間において前記軸受内輪に取り付けて設けられたてこによって支持され前記下半回転上流側パッドの背面に接離する第２の支持体と下半回転下流側パッドの背面に接離する第３の支持体とを備えていることを特徴とするパッド型ジャーナル軸受装置。
【請求項１２】
軸受内輪の内側に設けられた下半２枚のパッドにより回転軸の荷重を分担して支持するロードビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受装置において、前記軸受内輪から突出して前記下半２枚のパッドの背面に接触するように設けられた加振ヘッドと、前記軸受内輪に取り付けられ前記加振ヘッドに振動を与える加振装置とを備えていることを特徴とするパッド型ジャーナル軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパッド型ジャーナル軸受装置に係り、特に横軸型のタービン、発電機、電動機などの大型で高荷重の加わる回転軸を支持するために設けられるロードビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受装置および回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
横軸型のタービン、発電機、電動機などの軸受には、調心性と振動安定性にすぐれたパッド型ジャーナル軸受装置が使用される。特に、下半２枚のパッドで回転軸の荷重を分担し、高面圧化を図ることを目的として、ロードビトゥイーン型のパッド軸受装置（以下ＬＢＰ軸受という）が使用される。
【０００３】
図１７に従来のＬＢＰ軸受を示す。ＬＢＰ軸受は軸受内輪４、ピボット５Ａ，５Ｂ，…５Ｄ、各ピボットを支点として傾くことが可能なパッド１，２，３ａ，３ｂから構成されている。パッド１は下半回転上流側のパッドであり、パッド２は下半回転下流側のパッドであり、３ａ，３ｂは上半パッドである。定常運転中は、回転軸６が自重により下側に偏心し、回転軸６と下半のパッド１，２との間に潤滑油が巻き込まれ、くさび膜効果で油膜圧力が発生して回転軸６の荷重を支える構造となっている。
【０００４】
パッド軸受の特長として、回転軸の中心が何らかの原因で動いても、パッドが傾くことで適切な油膜圧力が確保されるため、図１８に示すような二円弧軸受と比較して調心性と振動安定性にすぐれているという点がある。
【０００５】
更に、ＬＢＰ軸受では下半２枚のパッドで回転軸の荷重を分担して支持するため、図１９に示すような、１枚の真下のパッド７で回転軸６の荷重を支持するロードオン型パッド軸受（以下ＬＯＰ軸受）と比較して、メタル温度の低減や油膜厚さの確保が可能となり、その分高い荷重を支持することができる。
【０００６】
一方、回転機械が停止した状態では、回転軸６が回転しないため油膜圧力が発生せず、回転軸６が下半パッド１，２に接した状態で静止する。起動時に回転軸６を回転させるためには、回転軸６と下半パッド１，２間の静止摩擦力に、回転軸６の半径を乗じたトルクが必要となる。
【０００７】
図２０に、従来のＬＢＰ軸受で回転軸が下半パッドに接して静止した状態を示す。
図２０において、
ＯＢは軸受内輪の中心（固定点）、ＯＪは回転軸の中心、
ＯＳ１は下半回転上流側パッド１とピボット５Ａとの接点（固定点）、
ＯＳ２は下半回転下流側パッド２とピボット５Ｂとの接点（固定点）、
ＯＰ１は下半回転上流側パッド１の加工中心、ＯＰ２は下半回転下流側パッド２の加工中心、
Ｔ１は下半回転上流側パッド１の下流側端、Ｌ２は下半回転下流側パッド２の上流側端、
Ｈ１は回転軸と下半回転上流側パッド１との接点、Ｈ２は回転軸６と下半回転下流側パッド２との接点、
θ１（＝∠ＯＢＯＳ１ＯＰ１）は下半回転上流側パッド１のピボット５Ａ周りの傾き角度、
θ２（＝∠ＯＢＯＳ２ＯＰ２）は下半回転下流側パッド２のピボット周り５Ｂの傾き角度、
Ｗは回転軸６の荷重、Ｒは回転方向、
Ｎ１は回転軸６が下半回転上流側パッド１から受ける垂直抗力、
Ｎ２は回転軸６が下半回転下流側パッド２から受ける垂直抗力、
δ１はＮ１が鉛直方向となす角度、δ２はＮ２が鉛直方向となす角度、である。
【０００８】
回転軸６が下半パッド１，２に接すると、回転軸６の荷重によって下半パッド１，２が傾く。下半パッドの傾きθ１，θ２を特に拘束しなければ、下半パッド１，２から受ける垂直抗力Ｎ１とＮ２の反力が、それぞれ下半パッド１，２とピボット５Ａ，５Ｂとの接点ＯＳ１，ＯＳ２の方向を向き、ピボット５Ａ，５Ｂの周りのモーメントがつりあうまで下半パッド１，２が傾き、静止する。
【０００９】
このようにして、回転軸６と下半パッド１，２の静止位置が定まると、垂直抗力Ｎ１，Ｎ２と回転軸６の荷重Ｗの釣り合いの式を書くことができる。(1)式は鉛直方向の力の釣り合いの式、(2)式は水平方向の力の釣り合いの式である。
【００１０】
Ｎ１cosδ１  ＋  Ｎ２cosδ２  ＝  Ｗ                                (1)
Ｎ１sinδ１  −  Ｎ２sinδ２  ＝  ０                                (2)
上記で垂直抗力Ｎ１，Ｎ２が定まると、静止摩擦力Ｆ０を(3)式のように求めることができる。
Ｆ０  ＝  μ０（Ｎ１＋Ｎ２）                                        (3)
ただし、μ０は、回転軸６と下半パッド１，２間の静止摩擦係数である。
【００１１】
実用的なＬＢＰ軸受を想定して、μ０＝0.2、Ｗ＝1.0  と定めて静止摩擦力Ｆ０を計算すると、
Ｆ０＝０．２８３                                                    (4)
となる。ＬＢＰ軸受では、Ｎ１、Ｎ２が鉛直方向を向いておらず、これらの鉛直方向成分の和がＷと釣り合う必要がある。よって必然的に  Ｎ１＋Ｎ２＞Ｗ  となり、(3)式よりＦ０＞μ０Ｗとなる。
【００１２】
一方、図１９のＬＯＰ軸受において、同様に静止摩擦力を計算すると、
Ｆ０＝０．２００２                                                  (5)
となる。ＬＯＰ軸受では、停止中、回転軸６の荷重のほとんどが真下のパッド７に集中し、
Ｎ１≒Ｗ、Ｎ２≒０となる。その結果、Ｆ０≒μ０Ｗ（かつＦ０＞μ０Ｗ）となる。
【００１３】
また、図１８の二円弧軸受において同様に静止摩擦力を計算すると、
Ｆ０＝０．２                                                        (6)
となる。二円弧軸受では、停止中、回転軸６が下半軸受８と鉛直真下で接し、回転軸６が下半軸受８から受ける垂直抗力の大きさが、回転軸６の荷重と完全に一致する。その結果、Ｆ０＝μ０Ｗとなり、ＬＢＰ軸受やＬＯＰ軸受と比較して、静止摩擦力が最小となる。
【００１４】
式(4),(5),(6)から明らかなように、ＬＢＰ軸受では、他の軸受と比較して、静止摩擦力が大きくなる。静止摩擦力が大きいと、起動トルクの過大、パッド表面の損傷などの問題に至る。従来、静止摩擦力の過大が懸念される軸受では、以下のような対策が取られている。
【００１５】
・軸受摺動面に低摩擦材料を用いる。
・軸受摺動面にポケットを設け、起動時にポケットに潤滑油を注入し、発生する静圧によって回転軸を浮かせる。
【００１６】
しかし現在までのところ、静止摩擦力が小さくパッド表面の損傷が少なく起動トルクの小さいＬＢＰ軸受は得られていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、回転軸とパッド間の静止摩擦力が小さく起動トルクの小さいロードビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受装置および回転機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１の発明は、軸受内輪の内側に設けられた下半２枚のパッドにより回転軸の荷重を分担して支持するロードビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受装置において、起動時に前記下半２枚のパッドのうち回転上流側パッドの傾きを拘束する傾き拘束手段を備えている構成とする。
【００１９】
請求項２の発明は、前記傾き拘束手段は、前記下半回転上流側パッドを支持するピボットよりも下流側において前記下半回転上流側パッドの背面にむけて前記軸受内輪から突出して設けられた支持体である構成とする。
【００２０】
請求項３の発明は、前記下半回転上流側パッドの下流側は前記回転軸の鉛直真下に達するまでの長さを有し、前記支持体は前記軸受内輪の最下部に設けられている構成とする。
請求項４の発明は、前記傾き拘束手段は、前記下半回転上流側パッドの下流側の背面と前記軸受内輪の間に設けられた構成とする。
【００２１】
請求項５の発明は、軸受内輪の内側に設けられた下半２枚のパッドにより回転軸の荷重を分担して支持するロードビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受装置において、起動時に下半回転上流側パッドの傾きを拘束する第１の傾き拘束手段と、起動時に下半回転下流側パッドの傾きを拘束する第２の傾き拘束手段とを備えている構成とする。
【００２２】
請求項６の発明は、前記第１の傾き拘束手段は前記下半回転上流側パッドを支持するピボットよりも下流側において前記下半回転上流側パッドの背面にむけて前記軸受内輪から突出して設けられた第１の支持体であり、前記第２の傾き拘束手段は、前記下半回転下流側パッドを支持するピボットよりも上流側において前記下半回転下流側パッドの背面にむけて前記軸受内輪から突出後退自在に設けられた第２の支持体と、前記軸受内輪に取り付けられ前記第２の支持体を突出させあるいは後退させる支持体駆動装置とを備えている構成とする。
【００２３】
請求項７の発明は、請求項６記載のパッド型ジャーナル軸受装置によって支承された回転軸と、前記回転軸上に設けられた蒸気タービンとを備え、前記支持体駆動装置は前記第２の支持体の背面に設けられたベローズを備え、起動時には、前記蒸気タービンの補助蒸気の圧力を利用して前記ベローズを加圧して前記第２の支持体を前記下半回転下流側パッドの背面に突出させ、定常運転時には、前記補助蒸気を抜いて前記ベローズを減圧し、前記第２の支持体を前記軸受内輪側に後退させるようにした構成とする。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項６記載のパッド型ジャーナル軸受装置によって支承された回転軸と、前記回転軸にクラッチを介して結合されたターニング装置とを備え、前記第２の支持体は前記ターニング装置のスイッチＯＮの信号と同時に前記下半回転下流側パッドの背面に突出され、前記ターニング装置のクラッチＯＦＦの信号と同時に前記軸受内輪側に後退させられるようにした構成とする。
【００２５】
請求項９の発明は、軸受内輪の内側に設けられた下半２枚のパッドにより回転軸の荷重を分担して支持するロードビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受装置において、前記下半２枚のパッドのあいだに挿抜可能に設けられたスペーサと、前記軸受内輪に取り付けられ前記スペーサを挿抜するスペーサ駆動装置とを備えている構成とする。
【００２６】
請求項１０の発明は、前記スペーサの内周面は摺動に適した材料で構成され、前記下半２枚のパッドの内周面と前記スペーサの内周面は１個の連続した円弧となるように形成されている構成とする。
【００２７】
請求項１１の発明は、軸受内輪の内側に設けられた下半２枚のパッドにより回転軸の荷重を分担して支持するロードビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受装置において、下半回転上流側パッドを支持するピボットよりも下流側において前記下半回転上流側パッドの背面にむけて前記軸受内輪から突出して設けられた第１の支持体と、前記下半２枚のパッドの間において前記軸受内輪に取り付けて設けられたてこによって支持され前記下半回転上流側パッドの背面に接離する第２の支持体と下半回転下流側パッドの背面に接離する第３の支持体とを備えている構成とする。
【００２８】
請求項１２の発明は、軸受内輪の内側に設けられた下半２枚のパッドにより回転軸の荷重を分担して支持するロードビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受装置において、前記軸受内輪から突出して前記下半２枚のパッドの背面に接触するように設けられた加振ヘッドと、前記軸受内輪に取り付けられ前記加振ヘッドに振動を与える加振装置とを備えている構成とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、回転軸とパッド間の静止摩擦力が小さく起動トルクの小さいロードビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受装置および回転機械を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の第１ないし第８の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置を図面を参照して説明する。
【００３１】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置を示す図である。
【００３２】
本実施の形態においては、下半回転上流側パッド１のピボット５Ａより下流側の背面に、傾き拘束手段である支持体９を設ける。停止中、下半回転上流側パッド１は回転軸６の荷重を受け、支持体９に当たるまで傾く。この支持体９の高さをあらかじめ調節しておくことにより、パッド１の傾き角度を一定値以内に制限することができる。一方、回転下流側パッド２については、傾きを拘束する構造を設けないため、ピボット５Ｂ周りのモーメントが釣り合うように傾いて静止する。
【００３３】
このようにして、下半回転上流側パッド１の傾き角度を拘束すると、同パッド１と回転軸６との接点Ｈ１が下流側に移動し、垂直抗力Ｎ１の方向が鉛直方向に近づく。これは、傾きを拘束しない場合（図２０）と比較して、δ１が小さくなり、δ２がほぼ変わらないことに相当する。したがって前記式(1),(2),(3)より、δ１が小さくなると静止摩擦力Ｆ０が小さくなることを確認できる。
【００３４】
つぎに、下半回転上流側パッド１の傾き角度を拘束する際の、目標値の選び方について説明する。図２に、実用的なＬＢＰ軸受を想定し、下半回転上流側パッド１の傾き角度θ１をパラメータとして、下半回転下流側パッド２の傾き角度θ２と静止摩擦力Ｆ０を計算した例を示す。静止摩擦力Ｆ０の大きさは等高線で示してある。点Ａは、下半パッドの傾きを拘束しない場合のθ１とθ２を示している。点Ａからθ１を小さくするほど、Ｆ０が小さくなることが分かる。
【００３５】
点Ｃよりθ１を小さくすると、回転軸６が下半２枚のパッド１，２に接することができなくなる。この領域では、回転軸６がパッド１，２の端点（図２０におけるＴ１やＬ２）で支えられた状態にあり、静止摩擦力Ｆ０が大きくなることが予想される。よってこのような領域のθ１を選択すべきではない。結局この例では、θ１を拘束する際の目標として点Ｃを選べば、Ｆ０を最小とすることができ、最小値は以下のようになる。
【００３６】
Ｆ０＝０．２０８                                                (7)
パッド１の傾きを拘束しない場合の結果である式(4)の値と比較して、Ｆ０を0.73倍に低減できている。
【００３７】
つぎに、本実施の形態において回転下流側パッド２に支持体を設けない理由を説明する。図３は、本実施の形態のＬＢＰ軸受で、定常運転時のパッドの傾きを示す図である。定常運転時には、回転軸６と下半パッド１，２間に油膜圧力が発生し、油膜圧力によるピボット５Ａ周りのモーメントが釣り合うように下半パッド１，２が傾く。定性的には、図３に示す通り、下半２枚のパッド１，２ともに、回転上流側の端部が軸受内輪４側に下がることが知られている。回転下流側パッド２について、起動時にパッドの傾きを拘束するためには、ピボット５Ｂよりも回転上流側に、支持体を設けなければならない。しかし、このような支持体を設けると、定常運転時に同パッドの傾きが拘束されるおそれがある。よって、本実施の形態では、回転下流側パッド２には支持体を設けない。
【００３８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、回転機械の起動時に、ＬＢＰ軸受装置の下半回転上流側パッド１の傾きを適切な角度に拘束することにより、回転軸６と下半パッド１，２間の静止摩擦力を低減することができる。
【００３９】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態のＬＢＰ軸受装置を示す図である。
本実施の形態は、パッド１，２，３ａ，３ｂの背面と軸受内輪４の内周面とが直接接し、両者の半径差によってパッド１，２，…３ｂが傾く構造のＬＢＰ軸受、すなわちローリング方式のＬＢＰ軸受である。ローリング方式のＬＢＰ軸受の場合、図４のように、下半回転上流側パッド１の下流側背面と、軸受内輪４との隙間に、傾き拘束手段として薄い板からなるシム１０を挿入し、同パッドが傾くための隙間をふさぐことによって、起動時にパッドの傾きを拘束し静止摩擦力を小さくすることができる。
【００４０】
（第３の実施の形態）
図５は本発明の第３の実施の形態のＬＢＰ軸受装置を示す図である。
本実施の形態は、下半回転上流側パッド１の下流端を回転軸６の鉛直真下に達するまで延長し、同パッド１の背面に支持体９を設ける。起動時には、回転上流側パッド１は、回転軸６の荷重を受けて支持体９に当たるまで傾く。このとき、図１８の二円弧軸受と同様に、回転軸６とパッド１とが鉛直方向真下部分で接し、垂直抗力Ｎ１と回転軸６の荷重Ｗが完全に一致するため、静止摩擦力を最小にすることができる。
【００４１】
（第４の実施の形態）
図６は本発明の第４の実施の形態のＬＢＰ軸受装置を示す図である。
本実施の形態では、下半回転上流側パッド１のピボット５Ａより下流側の背面、および回転下流側パッド２のピボット５Ｂより上流側の背面にそれぞれ傾き拘束手段として支持体９，９ａを設ける。回転下流側パッド２の背面に設けた支持体９ａは支持体駆動装置１１により可動な構造とし、起動時に支持体９ａをパッド２の背面に向かって突き出す。
【００４２】
起動時には、下半２枚のパッド１，２に回転軸６の荷重Ｗが加わり、各パッド１，２の背面が支持体９，９ａに当たるまで傾く。この支持体９，９ａの高さをあらかじめ調節しておくことにより、各パッド１，２の傾き角度を所定値に拘束することができる。このようにして、下半２枚のパッド１，２の傾き角度を拘束すると、回転上流側パッド１と回転軸６の接点Ｈ１は回転下流側に移動し、回転下流側パッド２と回転軸６の接点Ｈ２は回転上流側に移動し、垂直抗力Ｎ１とＮ２の方向が鉛直方向に近づく。これは、傾きを拘束しない場合（図２０）と比較して、δ１とδ２が小さくなることに相当する。前記式(1),(2),(3)より、δ１とδ２が小さくなると静止摩擦力Ｆ０が小さくなることを確認できる。
【００４３】
つぎに、下半２枚のパッド１，２の傾き角度を拘束する際の、目標値の選び方について説明する。図７に、実用的なＬＢＰ軸受を想定し、下半回転上流側パッド１と下半回転下流側パッド２の傾き角度（図２０におけるθ１とθ２）をパラメータとして、静止摩擦力Ｆ０を計算した例を示す。Ｆ０の大きさは等高線で示してある。点Ａは、パッド１，２の傾きを拘束しない場合のθ１とθ２を示している。点Ａからθ１を小さくするほど、またθ２を小さくするほど、Ｆ０が小さくなることが分かる。斜線を施した領域は、回転軸６が下半２枚のパッド１，２に接することができない領域である。このような領域では、回転軸６がパッドの端点（図２０におけるＴ１やＬ２）で支えられた状態にあり、パッド１，２の円弧部分に接する場合よりも静止摩擦力Ｆ０が大きくなる。よってこのような領域のθ１とθ２を選択すべきではない。
【００４４】
結局この例では、θ１とθ２を拘束する際の目標として点Ｂを選べば、Ｆ０を最小とすることができ、最小値は以下のようになる。
Ｆ０＝０．２０２                                                  (8)
【００４５】
パッド１，２の傾き角度を拘束しない場合の結果である前記(4)式の値と比較して、０．７１倍に静止摩擦力Ｆ０を低減できている。また、回転上流側のパッド１の傾きだけを拘束した場合の結果である(7)式の値と比較して、静止摩擦力を若干低減できている。
【００４６】
図８は、本実施の形態のＬＢＰ軸受装置において、定常運転時におけるパッド１，２の傾きと支持体９，９ａの動きを示した図である。既に図３で示した通り、定常運転時には、下半２枚のパッド１，２ともに、回転上流側の端部が軸受内輪４側に下がることが知られている。本実施の形態では、回転下流側パッド２の支持体９ａがピボット５Ｂよりも上流側にあるため、定常運転時には、同パッド２の傾きを拘束しないように、支持体９ａを軸受内輪４内部に格納する。
【００４７】
図９は、本実施の形態のＬＢＰ軸受装置において、下半回転下流側パッド２の支持体９ａを出し入れするための支持体駆動装置１１の構成例である。本実施の形態のＬＢＰ軸受装置が蒸気タービンに適用された場合を想定し、補助蒸気の一部を利用できるものとする。すなわち、支持体９ａの背面にベローズ１２を設ける。ベローズ１２は水１７の入ったタンク１３と接続されている。タンク１３は補助蒸気導入バルブ１４を介して補助蒸気源１６とつながっており、また、補助蒸気開放バルブ１５を介して大気と接続されている。
【００４８】
このような構成によって、起動時には、補助蒸気導入バルブ１４を開いて、タンク１３内に補助蒸気１８を導入する。補助蒸気１８は通常１ＭＰａ以上の圧力を持つため、タンク１３内の水１７が加圧され、ベローズ１２が伸びて支持体９ａが突き出される。一方、定常運転時には、補助蒸気開放バルブ１５を開いて、タンク１３内の圧力を大気圧とする。タンク１３内の水１７は減圧され、ベローズ１２が縮むため、支持体９ａは軸受内輪４内部に格納される。本構成では、支持体駆動装置１１の動力源として、蒸気タービンがもともと備えている動力の一部を利用できることが特長である。
【００４９】
つぎに、本実施の形態のＬＢＰ軸受装置において、回転下流側パッド２の支持体９ａを出し入れする際の制御の流れについて説明する。多くの大形の回転機械では、起動時や停止直前に回転軸を低速で回転させるために、ターニング装置を設けている。図１０にターニング装置を備えた回転機械の構成例であり、（ａ）はクラッチが入った状態、（ｂ）はクラッチが外れた状態をそれぞれ示す。本実施の形態のＬＢＰ軸受装置２５で支承された回転軸６には蒸気タービン等の原動機１９と発電機等の負荷２０、およびギア２１が接続されている。ギア２２はターニングモータ２３で駆動され、クラッチ２４を入れると、ギア２１とギア２２がかみ合い、回転軸６を低速で回転することができる。
【００５０】
図１１に、図１０に示した回転機械において軸受装置２５内の支持体９ａを出し入れする際の制御の流れを示す。通常、起動時には、まずターニングモータ２３を起動し、続いてクラッチ２４を入れる。クラッチ２４が入った瞬間に回転軸６が回転を開始するため、この時点で下流側パッド２の傾きが支持体９ａによって拘束されている必要がある。よって、本実施の形態では、ステップＳ１のターニングモータ２３の起動信号と同時に、ステップＳ２において支持体９ａを突き出すものとする。
【００５１】
ステップＳ３においてクラッチ２４を入れてターニングを開始した後、ステップＳ４において原動機１９を起動して回転数を上昇させる。回転数がある程度上昇すると、ステップＳ５においてクラッチ２４が外れ、回転軸６は原動機１９のみで駆動されることとなる。このような状態では、軸受装置２５のパッド２と回転軸６の間に油膜が形成されて圧力が発生するため、パッド２の傾きを拘束する必要は無くなる。よって、ギア２１，２２からクラッチ２４が外れた瞬間に、ステップＳ６によって支持体９ａを格納するものとする。
【００５２】
ターニングモータ２３起動の信号や、ギア２１，２２のクラッチＯＦＦの信号は、もともと回転機械の制御器で使用しているものである。本実施の形態では、この信号を分岐して、支持体９ａの出し入れを行えばよいので、支持体９ａの制御のために別途センサを取り付けるなどの必要はない。
【００５３】
（第５の実施の形態）
図１２は本発明の第５の実施の形態のＬＢＰ軸受装置を示す図である。
本実施の形態では、下半２枚のパッド１，２のあいだに、スペーサ駆動装置１１ａによって動かすことが可能なスペーサ２６を設置し、起動時には、下半２枚のパッド１，２のあいだにスペーサ２６を挿入して、下半２枚のパッド１，２の傾きを拘束する。スペーサ２６の形状をあらかじめ調整することにより、各パッド１，２の傾き角度を任意に拘束することができる。定常運転時は、スペーサ駆動装置１１ａによって下半２枚のパッド１，２のあいだからスペーサ２６を抜いて、下半２枚のパッド１，２の傾きを自由にする。スペーサ駆動装置１１ａの構成および動作は前記第４の実施の形態における支持体駆動装置１１と同じである。本実施の形態では、２枚のパッド１，２の傾きを１個の部品で拘束するため、前記第４の実施の形態と比較して簡単な構造となる。
【００５４】
（第６の実施の形態）
図１３は本発明の第６実施の形態のＬＢＰ軸受装置を示す図である。
前記第５の実施の形態と同様に、起動時に、下半２枚のパッド１，２のあいだにスペーサ２６を挿入して、各パッド１，２の傾きを拘束する。この状態で回転上流側パッド１とスペーサ２６および回転下流側パッド２の各内周面が１個の連続した円弧となるように、スペーサ２６を加工しておく。また、スペーサ２６の内周面は、摺動に適した材料２７で構成する。
【００５５】
本実施の形態によれば、ＬＢＰ軸受の下半の軸受面が、起動時にのみ、図１８に示した二円弧軸受の下半軸受８のように機能する。本実施の形態によれば、回転上流側パッド１とスペーサ２６および回転下流側パッド２と回転軸６とが鉛直方向真下部分で接し、垂直抗力と回転軸の荷重が完全に一致するため、静止摩擦力を最小にすることができる。
【００５６】
（第７の実施の形態）
図１４は本発明の第７の実施の形態のＬＢＰ軸受装置を示す図である。
本実施の形態では、下半回転上流側パッド１の背面に、軸受内輪４に固定された支持体２８と可動な支持体２９を設け、回転下流側のパッド２の背面には可動な支持体３０を設ける。支持体２９と支持体３０とは、ピボット３２に支持されて支持体２９と支持体３０の軸受半径方向の動きを逆転させるレバー３１で結合する。レバー３１とピボット３２はてこを構成している。
【００５７】
停止中、下半回転上流側パッド１は回転軸６の荷重を受け、支持体２８に当たるまで傾く。また、下半回転下流側パッド２も回転軸６の荷重を受けて傾き、支持体３０を軸受内輪４側に押し下げる。すると、支持体２９が回転軸６側に上がるが、支持体２９は回転上流側パッド１の背面に当たって止まる。結局、下半回転上流側パッド１の荷重のうち支持体２９に加わる荷重と、下半回転下流側パッド２の支持体３０に加わる荷重とがピボット３２周りに釣り合って、両パッドの傾きが拘束される。
【００５８】
図１５は、本実施の形態のＬＢＰ軸受装置の定常運転中のパッドの傾きと支持体の動きを示す図である。定常運転時には下半回転下流側パッド２は上流側端部が停止時よりも更に傾き、支持体３０を軸受内輪４側に押し下げ、支持体２９を回転軸６側に上げる。しかし、下半回転上流側パッド１は、その下流側端部が停止時よりも回転軸６側に上がるため、この上がり量が十分に大きければ、支持体２９が下半回転上流側パッド１の背面に当たることはなく、下半２枚のパッド１，２の傾きが拘束されることはない。
【００５９】
本実施の形態では、前記第４ないし第６の実施の形態におけるような支持体を動かすための駆動装置１１，１１ａが不要になるという利点が得ある。
【００６０】
（第８の実施の形態）
図１６は本発明の第８の実施の形態のＬＢＰ軸受装置を示す図である。
本実施の形態では、軸受内輪４から突出して、下半２枚のパッド１，２の背面で、ピボット５Ａ，５Ｂの下流側に、起動時に加振装置３３で振動させることが可能な加振ヘッド３４を設ける。加振ヘッド３４によりパッド１，２を振動させると、回転軸６とパッド１，２間の摩擦力が、静止摩擦力から動摩擦力まで小さくなる。よって、パッド１，２を振動させた状態で起動することによって小さいトルクで起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置を示す正面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置において、下半回転上流側パッドの傾き角度を変化させたときの下半回転下流側パッドの傾き角度と静止摩擦力を計算した結果を示す線図。
【図３】本発明の第１の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置において、定常運転時のパッドの傾きを示す正面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置を示す正面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置を示す正面図。
【図６】本発明の第４の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置を示す正面図。
【図７】本発明の第４の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置において、下半回転上流側パッドの傾き角度および下半回転下流側パッドの傾き角度を変化させたときの静止摩擦力を計算した結果を示す線図。
【図８】本発明の第４の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置において、定常運転時のパッドの傾きと支持体の動きを示す正面図。
【図９】本発明の第４の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置における支持体駆動装置を示す図で、図９（ａ）は起動時、図９（ｂ）は定常運転時を示す図。
【図１０】本発明の第４の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置を備えた回転機械の構成を示す図で、図１０（ａ）はクラッチが入った状態を、図１０（ｂ）はクラッチが外れた状態を示す図。
【図１１】本発明の第４の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置において下半回転下流側パッドの支持体を出し入れする際の操作の流れを示す図。
【図１２】本発明の第５の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置を示す正面図。
【図１３】本発明の第６の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置を示す正面図。
【図１４】本発明の第７の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置を示す正面図。
【図１５】本発明の第７の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置の定常運転時のパッドの傾きと支持体の動きを示す図。
【図１６】本発明の第８の実施の形態のパッド型ジャーナル軸受装置を示す正面図。
【図１７】従来のロードビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受装置を示す正面図。
【図１８】従来の二円弧軸受装置を示す正面図。
【図１９】従来のロードオン型パッド軸受装置を示す正面図。
【図２０】従来のロードビトゥイーン型のパッド型ジャーナル軸受装置において回転軸がパッドに接して静止した状態を示す正面図。
【符号の説明】
【００６２】
１…下半回転上流側パッド、２…下半回転下流側パッド、３ａ，３ｂ…上半パッド、４…軸受内輪、５Ａ，〜５Ｄ…ピボット、６…回転軸、７…真下のパッド、８…下半軸受、９，９ａ…支持体、１０…シム、１１…支持体駆動装置、１１ａ…スペーサ駆動装置、１２…ベローズ、１３…タンク、１４…補助蒸気導入バルブ、１５…補助蒸気開放バルブ、１６…補助蒸気源、１７…水、１８…補助蒸気、１９…原動機、２０…負荷、２１，２２…ギア、２３…ターニングモータ、２４…クラッチ、２５…軸受装置、２６…スペーサ、２７…摺動に適した材料、２８，２９，３０…支持体、３１…レバー、３２…ピボット、３３…加振装置、３４…加振ヘッド。
【図１】
2005344899.tif 000003
【図２】
2005344899.tif 000004
【図３】
2005344899.tif 000005
【図４】
2005344899.tif 000006
【図５】
2005344899.tif 000007
【図６】
2005344899.tif 000008
【図７】
2005344899.tif 000009
【図８】
2005344899.tif 000010
【図９】
2005344899.tif 000011
【図１０】
2005344899.tif 000012
【図１１】
2005344899.tif 000013
【図１２】
2005344899.tif 000014
【図１３】
2005344899.tif 000015
【図１４】
2005344899.tif 000016
【図１５】
2005344899.tif 000017
【図１６】
2005344899.tif 000018
【図１７】
2005344899.tif 000019
【図１８】
2005344899.tif 000020
【図１９】
2005344899.tif 000021
【図２０】
2005344899.tif 000022