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浙江BHSジャーナルベアリング株式会社 上海の奉賢区にある同社のブレット「BHS」は、専門的なサービスを提供しています。 ティルティングパッドスラストベアリングメーカー と ティルティングパッドベアリング工場...
ローターダイナミクスエンジニアに高速マシンを制限するものを尋ねると、多くの場合、答えはベアリングから始まります。ローターが 20,000 rpm を超えると、その下の表面が秒速数十メートルで移動する間、ベアリングは薄く安定した油膜を維持する必要があります。正しい選択 高速モータージャーナルベアリング したがって、カタログの作成というよりは、剛性、減衰、熱除去、製造可能性の間のバランスが重要です。
このガイドでは、最も重要な決定について説明します。ベアリングがどのように機能するか、どの仕様がデータシートに記載されているか、パッドの材質とピボットの形状が動作をどのように変化させるか、耐用年数にわたって絶縁と温度の監視がどのように機械を保護するかについて説明します。目標は実践的なものです。読んだ後は、推測に頼らずに軸受エンジニアリング チームが引用できる選択概要を作成できるようになります。
低速では、ベアリングは主に静的重量と適度なアンバランス力を支えます。速度が上昇すると、動的力が急速に増大するため、3,000 rpm では無害だった小さな質量の不均衡が、25,000 rpm では深刻な振動源になる可能性があります。ベアリングは、シャフトが中心から離れることなく、このエネルギーを吸収する必要があります。
アンバランス、ミスアライメント、ギアの噛み合いはすべて、シャフトとともに回転する力を生成します。ベアリングはこれらを、1 分間に数千回方向が変化する交流荷重として認識します。静荷重チェックでは適切に見える設計でも、実際の使用では失敗する可能性があります。これは、その剛性と減衰が低すぎて、始動時と惰行時に交差する共振を抑制できないためです。
表面速度はジャーナル直径と回転速度の両方に依存します。 20,000 rpm で回転する 150 mm ジャーナルは、100 m/s をはるかに超える表面速度を生成します。このような速度では、油膜内の粘性せん断発熱が主な熱源となり、ベアリングはオイルの故障やパッドの過熱を防ぐために十分な速さでその熱を運び去る必要があります。多くの場合、設計が成功するかどうかは、負荷容量だけでなく熱の除去によって決まります。
ティルティング パッド ジャーナル ベアリングは、シャフトの周囲に配置された一連の独立したパッドの周りに構築されています。各パッドはピボットを中心に自由に傾くため、シャフトが回転すると各パッドの下に収束するオイルウェッジが形成されます。各パッドが独自の角度を見つけるため、ベアリングは固定形状のスリーブよりもはるかに優れた荷重と速度の変化に対応します。
オイルはシャフトと各パッドの間の狭くなる隙間に引き込まれ、ジャーナルを表面から持ち上げる圧力を高めます。各パッドは平衡角度で安定し、フィルムの剛性と減衰はその角度に直接依存します。この自動調整動作が、広い速度範囲にわたって安定性を維持する必要があるローターにティルティング パッド設計が好まれる主な理由です。
完全なデータシートには、価格について議論する前に、物理的エンベロープ、速度ウィンドウ、および機械的制限を記載する必要があります。以下の図は、このクラスのベアリングの一般的な範囲を表しています。
| パラメータ | 代表的な範囲 |
|---|---|
| 軸受穴径 | 45～250mm |
| 動作速度 | 5,000～32,000rpm |
| 最大表面速度 | 120m/秒 |
| 平均軸受圧力 | 2.6MPa |
| パッド数 | パッド4～5枚 |
| ピボットオフセット比 | 0.50、0.55、または0.60 |
現場での経験は、同じベアリング ファミリが非常に異なる機械間でどのように拡張されるかを示しています。代表的な設備としては以下のようなものが挙げられます。
ほとんどのプロジェクトは、最終的にいくつかの標準オプションを組み合わせることになります。一般的な選択肢は次のとおりです。
固定スラストパッド ティルティングパッド推力 測温抵抗体センサー PTFE絶縁体 ラインピボット 球面ピボット
プロジェクトで非標準のボアまたはピボットの配置が必要な場合、設計チームが適切なソリューションを提案するには、上記と同じデータシートのフィールドが必要です。 高速モーターティルティングパッドベアリング .
材料の組み合わせによって、パッドが許容できる上限温度、慣らし運転中のベアリングの動作、および残留熱がハウジングに浸透したときに停止後にどのように耐えられるかが決まります。単一の最適な選択肢はなく、デューティ サイクルに適合する選択肢のみが存在します。
ピボットの位置によって、負荷がかかったときに各パッドがどのように動くかが決まり、それによって膜の厚さ、温度分布、ベアリング全体の動的剛性が制御されます。したがって、ピボットの選択は、最も重要な設計上の決定の 1 つです。
中心で回転するパッドは対称的に動作するため、どちらの方向にも回転する必要がある機械に適しています。組み立ては簡単で、スペアパーツの在庫管理も容易です。そのため、表面速度が中程度に留まる場合、センター ピボット パッドが標準構成になることがよくあります。
表面速度が約 60 m/s を超えると、前縁に向かって配置されたオフセット ピボットがより強力な収束膜の構築に役立ちます。その結果、パッド温度が低下し、剛性と減衰のバランスがより適切になり、渦巻きの抑制に役立ちます。オフセット ピボットは一般に一方向であるため、回転方向を固定し、概要に明確に記載する必要があります。
可変周波数ドライブで駆動されるモーターや不均一な磁路で構築されたモーターでは、シャフト電圧が発生する可能性があります。発生した電流がベアリングを通じて放電すると、走行面に穴が開き、寿命が急速に短くなります。これからベアリングを保護することは設計要件であり、ドライブのアーキテクチャによってシャフト電流が発生する可能性がある場合は、オプションではありません。
ベアリングの片側の誘電体コーティングは、滑り面には影響を与えずに電流経路を遮断します。コーティングは、ひび割れや剥離が生じることなく、油の温度、組み立てプロセス、機械的負荷に耐える必要があります。絶縁要件を早期に指定すると、ドライブ システムの試運転時のコストのかかる再作業が回避されます。
負荷がかかったパッドの近くに測温抵抗体を配置すると、ベアリング内部の熱状態が直接表示されます。時間の経過に伴う測定値の傾向を分析すると、トリップしきい値に達するずっと前に問題が発生していることがわかります。機械の停止中にハウジング内の残留熱により油膜の温度が上昇する可能性があるため、停止中の監視も重要です。また、早期警告は、オペレータが再始動がいつ安全であるかを判断するのに役立ちます。
高速機械におけるベアリングの故障のほとんどは、単一のコンポーネントの欠陥ではなく、速度、荷重、パッドの形状の不一致が原因です。以下の表は、最も頻繁に現れる症状と、通常役立つ設計上の対応をまとめたものです。
| 症状 | 考えられる原因 | 実際の対応 |
|---|---|---|
| 過度の温度上昇 | 膜厚が薄い、または熱除去が不十分 | ピボットオフセット、パッド材質、オイルの流れを確認する |
| 非同期振動 | 減衰不足によるオイル渦 | ピボットオフセットとベアリングクリアランスを調整する |
| 停止後の温度上昇 | 筐体の残留熱によるヒートソーク | 静止熱に適した材料を選択し、再起動を監視する |
| 走行面の穴あき | 軸電流の放電 | 誘電体コーティングを追加し、接地を確認します |
症状に個別に対処すると、問題が別の場所に移されることがよくあります。たとえば、ピボット オフセットを変更すると剛性が変化し、振動の問題が別の速度範囲に移る可能性があるため、各変更を完全な動作範囲に対してチェックする必要があります。
ティルティング パッドの設計は、速度での安定性が主な関心事となる幅広い回転機器に使用されています。コンプレッサーやエキスパンダーのローターに携わるエンジニアは同じ疑問を認識しており、多くの読者が調査を行っています。 ティルティングパッドジャーナルベアリング これらのマシンの場合は、このガイドに記載されている選択パスに従います。
準備が整ったブリーフは、設計サイクルを短縮し、明確化ラウンドの数を減らします。次のリストには、ベアリング エンジニアリング チームが通常必要とする情報が含まれています。
これらの項目を含む概要は、通常、ボアと速度のみを記載した要求よりも迅速かつ正確な技術提案を作成します。
標準設計は通常、約 5,000 rpm から最大約 32,000 rpm で動作します。正確な制限はボアサイズ、表面速度、潤滑およびパッドの形状によって異なるため、最終的な数値は完全な動作範囲に対して確認する必要があります。
はい。センターピボットとオフセットピボットの両方の配置が利用可能で、オフセット比は表面速度や望ましい剛性と減衰特性に合わせて実用的な範囲内で調整できます。
絶縁コーティングは、ベアリングを通って放電し、走行面に損傷を与える可能性があるシャフトの電流経路を遮断します。これは、周波数コンバーターで駆動されるモーターや非対称磁気回路で構築されたモーターでは特に重要です。
バビットオーバーレイを備えた銅クロムバッキング、銅鉛ライニングを備えたスチールバッキング、および欧州の化学物質制限規則を満たすバビットオプションが一般的な選択肢です。それぞれが異なる温度、負荷、文書要件に適合します。
埋め込み型 RTD センサーを提供できるため、オペレーターは時間の経過とともにパッド温度の傾向を把握できます。監視は、進行中の問題の検出に役立ち、停止後の安全な再起動の決定をサポートします。
センターピボットパッド support rotation in either direction and are simpler to maintain. Offset pivot pads are generally used above about 60 m/s and unidirectional rotation, where they can lower pad temperature and improve damping.
高速モーターのジャーナル ベアリングは、速度、負荷、熱除去、ローターのダイナミクスを一度に 1 つずつではなく、一緒に考慮することで成功します。ボアサイズ、スピードウィンドウ、荷重方向、パッド素材、ピボット形状、断熱材、温度モニタリングがサウンド選択の中核を形成します。
最初にこれらのパラメータを明確に文書化したエンジニアは、結果として得られるベアリングがサポートする必要がある機械に適合するため、設計プロセスから最大限の利益を得ることができます。完全な概要を準備することは、信頼性の高いインストールへの最も効果的な最初のステップです。
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