靜圧浮動ディスク形スラスト軸受の動特性に関する研究

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静圧浮動デイスク形スラスト軸受の動的応答性について、デイスクのない通常の静圧スラスト軸受とあわせて、実験ならびに計算による検討を行った。まず、実験によって、以下のことが明かになった。(1)ディスクと回転軸とのすきま(h_R)、およびデイスクと軸受固定面とのすきま(h_B)を、静止状態で、それぞれ通常の静圧スラスト軸受のすきまと同一に設定した場合、浮動デイスク形軸受では、通常の軸受にくらべて軸の振動の振幅および周期は、回転数が低い場合は大きく、回転数が高い場合は小さくなる。(2)浮動デイスク形軸受の軸受すきまh(=h_R+h_B)を、通常の軸受のすきまと同一に設定した場合、すなわち、静止状態では、h_R、h_Bともに通常の軸受すきまの1/2になっている場合には、軸の振幅および振動の周期は、いずれも通常の軸受の場合より小さくなる。(3)軸の回転数を一定として、静荷重を変えることによって軸受すきまを変化させた場合、軸の振幅および振幅比(軸受平均すきまと振幅との比)は小さくなる。(4)静荷重を一定にした場合、回転数が高いほど、軸の振幅比および振動の周期は小さくなる。(5)ディスクの振幅比は、軸の回転数が高いほど大きく、軸の振幅比は逆に回転数が高いほど小さくなる。次に、軸受すきま内の流れが、層流域・乱流域の場合を通じて、流れの速度分布の計算結果をもとに、軸および浮動ディスクの動的応答性の数値計算を行い、計算結果は、上記の実験結果と定性的に一致することを確認した。以上の結果、静圧浮動デイスクがスラスト軸受の摩擦トルクの低減に対して効果的であるばかりでなく、ダンパ-としての機能もあわせもっていることが明かになった。また、本報の計算手法によって、この種の軸受の設計指針が得られることが示された。