この規格 プレビューページの目次
※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序文
ISO (国際標準化機構) は、国家標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合体です。国際規格の作成作業は通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。政府および非政府の国際機関も ISO と連携してこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するあらゆる事項について国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。
この文書の作成に使用される手順と、そのさらなる保守を目的とした手順は、ISO/IEC 指令第 1 Part に記載されています。特に、さまざまなタイプの ISO 文書に必要なさまざまな承認基準に注意する必要があります。この文書は、ISO/IEC 指令Part 2 部の編集規則に従って起草されました ( www.iso.org/directives を参照)
この文書の要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、そのような特許権の一部またはすべてを特定する責任を負わないものとします。文書の作成中に特定された特許権の詳細は、序論および/または受け取った特許宣言の ISO リストに記載されます ( www.iso.org/patents を参照)
本書で使用されている商号は、ユーザーの便宜のために提供された情報であり、推奨を構成するものではありません。
規格の自主的な性質の説明、適合性評価に関連する ISO 固有の用語と表現の意味、および貿易技術的障壁 (TBT) における世界貿易機関 (WTO) 原則への ISO の準拠に関する情報については、 www.iso.org/iso/foreword.html を 参照してください。
この文書は、技術委員会 ISO/TC 123, 滑り軸受、小委員会 SC 7, 特殊タイプの滑り軸受によって作成されました。
導入
タービン、発電機、コンプレッサー、ポンプなどの回転機械に一般的に必要な設計の改善には、速度の向上とサイズの縮小が含まれます。ターボ機械のフォイル ベアリングは、相対運動する表面間に自己作用の空気 (またはガス) 膜を生成することによって動作します。回転シャフトまたはランナーとフォイル表面の間のギャップにより、ガス状潤滑剤が高圧まで圧縮され、相対的に移動する表面が分離され、耐荷重能力が得られます。周囲の空気(またはガス)を軸受潤滑剤として使用することにより、従来の油潤滑剤を供給するための補助潤滑システムが不要になります。これにより、転がり軸受で支持されるターボ機械と比較して、フォイル軸受で支持されるターボ機械の重量、複雑さ、およびメンテナンスコストの大幅な削減が可能になります。また、転がり軸受のn × d m 速度制限 ( d m 軸受の平均直径、 n は回転速度) を取り除くことで、より高いシャフト速度が可能になります。
1 スコープ
本資料は、駆動軸の回転により発生する空気力で荷重を支持し、潤滑油ではなく空気で潤滑を行うフォイルスラスト軸受の性能評価結果を比較する方法を規定したものです。この文書で説明されている試験手順では、フォイルスラスト軸受の静荷重容量、軸受トルク、摩擦係数、寿命を測定および評価し、試験結果をさまざまな試験条件の試験結果と比較します。測定された静的負荷容量は、使用される試験装置の能力に応じて変化する可能性があります。
2 規範的参照
この文書には規範的な参照はありません。
3 用語と定義
この文書の目的上、次の用語と定義が適用されます。
ISO と IEC は、標準化に使用する用語データベースを次のアドレスで維持しています。
3.1
スラストランナー
ランナー
回転シャフトに接続され、トップフォイルの表面に面する円形のディスク
注記 1:スラストランナーの表面は、ランナーとトップフォイルの間に空気膜を形成するのに十分なほど滑らかに機械加工されていなければなりません。
3.2
脱ぐ
スラストランナー (3.1) とトップフォイルの間に空気力学的な圧力を発生させることで、それらの間の距離を確保することを目的としたステージ
3.3
クリアランス
スラストランナー (3.1) とトップフォイル間の最短距離
3.4
ベアリングトルク
スラストランナー(3.1) とトップフォイル間の回転摩擦によって発生するトルク値
注記 1:軸受トルクの測定は、7.3 に記載されているとおりです。
3.5
負荷
耐荷重
定常状態でベアリングによって伝達できる重量
3.6
初期ロード
初期に回転系にかかる 荷重(3.5)
注記 1: 7.4 および 9.2 で説明した静荷重容量および軸受の寿命が決定される荷重よりも低くなければなりません。
3.7
基準荷重
ベアリングによってサポートされると予想される 荷重 (3.5)
注記 1:基準荷重の計算は 7.2 に記載されています。
3.8
静的耐荷重
静止状態のベアリングの最大 荷重 (3.5) 値
注記 1: 静耐荷重の測定については、7.4 で説明します。
3.9
摩擦係数
スラストランナー (3.1) とトップフォイル間の回転摩擦によって生じる流動抵抗
注記 1: 摩擦係数の測定については、第 8 条に記載されています。
3.10
ベアリングの寿命
コーティング層が消失するフォイルスラスト軸受の起動停止試験サイクルの合計回数
注記 1:軸受の寿命の測定は第 9 条に従います。
参考文献
| 1 | ISO 13939, フォイルベアリング — フォイルジャーナルベアリングの性能試験のガイドライン -- 負荷容量、摩擦係数、寿命の試験 |
| 2 | DellaCorte C.、Fellenstein JA, Benoy PA, 25 および 500°C で動作するフォイルエアベアリング用の高度な固体潤滑剤コーティングの評価。 NASA/TM-1998-206619。米国航空宇宙局、1998 年 |
| 3 | DellaCorte C.、Lukaszewicz V.、Valco MJ, Radil KC, Heshmat H.、オイルフリー ターボ機械用高温フォイル エア ベアリングの性能と耐久性。 NASA/TM-2000-209187。米国航空宇宙局、2000 年 |
| 4 | Radil K.、Howard S.、Dykas B.、フォイルエアベアリングの性能におけるラジアルクリアランスの役割。 NASA/TM-2002-211705。米国航空宇宙局、2002 年 |
| 5 | 事実 NASA, ターボ機械革命を起こす。 FS-2001-07-014-GRC。米国航空宇宙局、2001 年 |
| 6 | Kim TH, San Andres L.、重荷重ガスフォイルベアリング: テストデータに固定されたモデル。 ASME TurboExpo, GT2005-68486, 2005 |
| 7 | Lee Y.-B.、Jo J.-H.、Park D.-J.、Kim C.-H.、エアフォイルベアリングの熱効果を考慮したバンプフォイルの動的特性。 2006 STLE/ASME 国際会議議事録、IJTC2006-12189, 2006 |
| 8 | Dykas BD, オイルフリーターボ機械用途のフォイルガススラストベアリングの性能に影響を与える要因。ケース ウェスタン リザーブ大学、クリーブランド、オハイオ州、米国、機械航空宇宙工学科、哲学博士の学位論文、2006 年 |
| 9 | Dykas BD, Tellier DW, 高温性能と耐久性を評価するためのフォイル スラスト軸受試験装置。 ARL-MR-0692。アメリカ陸軍研究所、アデルフィ: 2008 |
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives ).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents ).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www.iso.org/iso/foreword.html .
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 123, Plain bearings, Subcommittee SC 7, Special types of plain bearings.
Introduction
Design improvements commonly required for rotating machines such as turbines, generators, compressors and pumps include increases in speed and decreases in size. Foil bearings in turbomachinery operate by generating a self-acting air (or gas) film between surfaces in relative motion. A gap between a rotating shaft or runner and a foil surface compresses a gaseous lubricant to an elevated pressure, separating the relatively moving surfaces and providing a load-carrying capacity. The use of the surrounding air (or gas) as the bearing lubricant eliminates the need for an auxiliary lubrication system to deliver conventional oil lubricants. This permits drastic reductions in the weight, complexity and maintenance costs of foil bearing-supported turbomachines, in comparison to their rolling bearing-supported counterparts. It also permits higher shaft speeds by removing the n × dm speed limits (where dm is the mean diameter of bearing and n is the rotation rate) on rolling bearings.
1 Scope
This document specifies the method for comparing performance evaluation results for a foil thrust bearing that supports load with aerodynamic force generated by the rotation of a driving shaft and lubricates using air, not lubricating oil. The test procedure explained in this document measures and evaluates the static load capacity, bearing torque, friction coefficient and lifetime of the foil thrust bearing and compares the test results to those for different test conditions. The measured static load capacity can be varied depending on the capabilities of the test device used.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
3.1
thrust runner
runner
circular disc connected to the rotating shaft and facing the surface of the top foil
Note 1 to entry: The surfaces of the thrust runner should be machined smoothly enough to form the air film between the runner and the top foil.
3.2
take-off
stage aimed to secure the distance between the thrust runner (3.1) and the top foil by developing an aerodynamic pressure between them
3.3
clearance
shortest distance between the thrust runner (3.1) and the top foil
3.4
bearing torque
torque value developed by rotational friction between the thrust runner (3.1) and the top foil
Note 1 to entry: The measurement of the bearing torque is as described in 7.3.
3.5
load
load capacity
weight that can be delivered by a bearing under steady-state conditions
3.6
initial load
load (3.5) exerted on the rotating system in the beginning
Note 1 to entry: It should be lower than the static load capacity and the load at which the lifetime of the bearing is determined, as explained in 7.4 and 9.2.
3.7
reference load
load (3.5) expected to be supported by a bearing
Note 1 to entry: The calculation of the reference load is given in 7.2.
3.8
static load capacity
maximum load (3.5) value of a bearing in static state
Note 1 to entry: The measurement of the static load capacity is explained in 7.4.
3.9
friction coefficient
flow resistance caused by rotational friction between the thrust runner (3.1) and the top foil
Note 1 to entry: The measurement of the friction coefficient is described in Clause 8.
3.10
lifetime of bearing
total number of start–stop test cycles of the foil thrust bearing at which the coating layer disappears
Note 1 to entry: The measurement of the lifetime of bearing follows Clause 9.
Bibliography
| 1 | ISO 13939, Foil bearings — Guidelines for testing of the performance of foil journal bearings --Testing of load capacity, friction coefficient and lifetime |
| 2 | DellaCorte C., Fellenstein J.A., Benoy P.A., Evaluation of Advanced Solid Lubricant Coatings for Foil Air Bearings Operating at 25 and 500°C. NASA/TM-1998-206619. US National Aeronautics and Space Administration, 1998 |
| 3 | DellaCorte C., Lukaszewicz V., Valco M.J., Radil K.C., Heshmat H., Performance and durability of high temperature foil air bearings for oil-free turbomachinery. NASA/TM-2000-209187. US National Aeronautics and Space Administration, 2000 |
| 4 | Radil K., Howard S., Dykas B., The role of radial clearance on the performance of foil air bearings. NASA/TM-2002-211705. US National Aeronautics and Space Administration, 2002 |
| 5 | Facts N.A.S.A., Creating a turbomachinery revolution. FS-2001-07-014-GRC. US National Aeronautics and Space Administration, 2001 |
| 6 | Kim T. H., San Andres L., Heavily loaded gas foil bearings: A model anchored to test data. ASME TurboExpo, GT2005-68486, 2005 |
| 7 | Lee Y.-B., Jo J.-H., Park D.-J., Kim C.-H., Dynamic characteristics of bump foils considering with thermal effect in air foil bearings. Proceedings of 2006 STLE/ASME International Conference, IJTC2006-12189, 2006 |
| 8 | Dykas B.D., Factors influencing the performance of foil gas thrust bearings for oil-free turbomachinery applications. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy, Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Case Western Reserve University, Cleveland, Ohio, USA, 2006 |
| 9 | Dykas B.D., Tellier D.W., A foil thrust bearing test rig for evaluation of high temperature performance and durability. ARL-MR-0692. U.S. Army Research Laboratory, Adelphi: 2008 |