ターボ機械用コンプレッサー ティルティング パッド ジャーナル ベアリングの選び方

設計と動作原理

A コンプレッサーティルティングパッドジャーナルベアリング ジャーナル (シャフト) 表面の周囲に配置された複数の個別のパッドで構成されます。各パッドはピボットに取り付けられているため、自由に傾けることができ、シャフトの回転に伴って流体力学的な圧力を生成する収束するウェッジ形状を作り出します。この圧力により、シャフトは金属同士が接触することなく、オイルの薄い膜で支えられます。傾斜動作は非常に重要です。これにより、各パッドが負荷、速度、温度の変化に適応し、幅広い動作条件にわたって最適な油膜の厚さを維持できるようになります。通常、パッドの数は 4 ～ 6 個で、5 個のパッド設計により、ほとんどのコンプレッサー アプリケーションに負荷容量と安定性の最適な組み合わせが提供されます。ピボット構成 (パッド間荷重 (LBP) またはパッド上の荷重 (LOP)) はベアリングの動的応答を決定し、ローター解析に基づいて選択されます。

パッド構成とピボットタイプ

パッドとピボットの構成はベアリングの性能に大きく影響します。パッド間荷重 (LBP) ベアリングは、荷重ベクトルを 2 つの隣接するパッドの間に配置し、より高い減衰と安定性を提供します。これはコンプレッサーの最も一般的な構成です。ロード オン パッド (LOP) ベアリングは、荷重を単一パッドのピボットに合わせて調整し、特定のローター設計に適した異なる剛性と減衰特性を提供します。パッドの数は安定性に影響します。4 パッド ベアリングは中程度の速度に適しており、5 パッド ベアリングは最高のオールラウンド パフォーマンスを提供し、6 パッド ベアリングは超高速または高負荷のアプリケーションに最大の安定性を提供します。パッドのプリロード (ベアリングの中心に対するパッドの中心のオフセット) は、油膜の厚さとベアリングの剛性に影響を与えるもう 1 つの設計パラメーターです。

材質と製造精度

コンプレッサーのティルティング パッド ジャーナル ベアリングの性能と信頼性は、材料の選択と製造精度に大きく依存します。ベアリング ハウジングは通常、鋼鉄または鋳鉄から機械加工され、構造的剛性と寸法安定性を実現します。パッド自体は、ホワイトメタル (バビット) の裏地が付いたスチールまたはブロンズの裏地で構成されています。バビット層が実際の座面を提供し、わずかなシャフトの位置ずれに対応する優れた埋め込み性と適合性を提供します。高度なベアリングでは、熱性能や耐薬品性を向上させるためにポリマーまたは複合パッド材料を使用する場合があります。製造では、ミクロン単位の公差を達成するために精密な研削と穴あけが必要です。一貫した油膜の厚さを確保するには、パッド穴の真円度が 0.005 mm 以内である必要があります。バビット層の表面仕上げは通常、Ra 0.4 マイクロメートル以上です。

コンプレッサー用途の利点

ティルティングパッドジャーナルベアリングは、コンプレッサー用途において固定ジオメトリベアリングに比べて明確な利点をもたらします。自動調心パッドは、高速で固定スリーブ ベアリングに激しい振動を引き起こす可能性がある不安定な現象であるオイルの渦とオイル ホイップを排除します。このベアリングは高い減衰を提供し、ローターの振動振幅を低減し、コンプレッサー全体の信頼性を向上させます。固定ベアリングよりもシャフトのずれや熱膨張にうまく対応し、ベアリングの寿命を延ばします。流体力学的油膜は、低摩擦で優れた負荷容量を提供します。摩擦係数は通常 0.001 ～ 0.005 の範囲です。これらのベアリングは、表面速度 100 m/s を超えるシャフト速度もサポートするため、石油およびガス、石油化学、発電用途で使用される最高速度のコンプレッサーに適しています。

アプリケーション環境

選択チェックリスト

設置と運用に関する考慮事項

コンプレッサーのティルティング パッド ジャーナル ベアリングを適切に取り付けることは、設計のパフォーマンスと信頼性を達成するために不可欠です。ベアリング ハウジングはシャフトの中心線と正確に位置合わせされている必要があります。0.05 mm の位置ずれでもパッドの荷重が不均一になり、早期摩耗が発生する可能性があります。ベアリングのクリアランスは、プラスティゲージまたは直接測定を使用して検証する必要があり、通常はシャフト直径 1 mm あたり 0.001 ～ 0.002 mm です。潤滑の供給は重要です。適切な油膜形成を確保するには、油の温度と圧力を指定された制限内に維持する必要があります。始動には注意深い監視が必要です。ベアリングは最大動作速度に達する前に流体力学的揚力を確立する必要があります。近接プローブを使用した振動モニタリングにより、ベアリングの状態とローターの安定性がリアルタイムに表示されます。定期的なオイル分析では、粒子数と分光分析を通じてベアリングの摩耗を検出します。