CN102128062A - 一种滚珠轴承涡轮增压器转子轴系机构 - Google Patents

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何洪
徐思友
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Abstract

本发明公开了一种滚珠轴承涡轮增压器转子轴系机构，包括轮转轴(1)、隔热罩(2)、水冷轴承体(3)、中间套筒(4)、进油销(5)、轴承定位套(6)、碟簧定位环(7)、轴封套(8)、压气机叶轮(9)、轴端螺母(10)、压气机背盘(11)、碟形弹簧(12)、碟簧调整垫(13)、压气机端滚珠轴承(14)、涡轮端滚珠轴承(15)，涡轮转轴(1)上设有隔热罩(2)、水冷轴承体(3)、中间套筒(4)、轴承定位套(6)、轴封套(8)、压气机叶轮(9)、压气机端滚珠轴承(14)和涡轮端滚珠轴承(15)，末端由轴端螺母(10)锁紧，本发明结构稳定、可靠，整机运转稳定。

Description

一种滚珠轴承涡轮增压器转子轴系机构
技术领域
本发明属于内燃机涡轮增压技术领域，具体涉及一种滚珠轴承涡轮增压器转子轴系机构。
背景技术
随着动力技术的不断发展，发动机对涡轮增压器的性能提出了更高的要求。总效率是涡轮增压器的一项重要参数，对匹配性能、动力性、经济性和加速性有重要影响，而轴承的机械效率是影响总效率的三项因素之一。
一般涡轮增压器的轴承分为浮环轴承和滚动轴承两种。通常情况下，浮环轴承的机械效率为0.9左右，而滚珠轴承因其摩擦较浮环轴承小得多，其机械效率可达0.95～0.99。显然，采用滚珠轴承是提高涡轮增压器效率和加速性能最行之有效的方案之一。配有滚珠轴承式涡轮增压器的发动机加速响应性能与滑动轴承相比在相同的时间内具有更大的增压压力和扭矩。也就是说滚珠轴承的加速响应性能更好，有利于提高发动机功率、改善排放。另外角接触的滚珠轴承既能承受径向载荷，又能承受轴向载荷，省去了止推轴承这一环节，使得涡轮增压器的结构更紧凑，提高了可靠性。但是滚珠轴承的应用也存在着轴承定位、润滑等难点。
本发明针对滚珠轴承在涡轮增压器上的应用，发明设计了一种滚珠轴承增压器转子轴系结构，该转子轴系结构利用碟形弹簧实现了轴承的定位以及预紧，该结构简单可靠，很好地解决了分列式滚珠轴承增压器轴承的定位、预紧、润滑等问题。
根据国外、国内有关资料报道及专利检索，未找到与本发明相似的有关滚珠轴承涡轮增压器转子结构的专利。经检索有一公开号为CN201420597Y，名为‘陶瓷滚珠球轴承涡轮增压器’的专利，其专利内容侧重强调轴承内外间隙的设计，对轴承预紧等问题未涉及，且该发明的结构与本发明不同；另检索到有一公开号为1451078，名为‘整体滚珠轴承涡轮增压器转子组件’的专利，其转子结构与本发明不同。
发明内容
本发明提供了一种滚珠轴承涡轮增压器转子轴系机构，解决了分列式滚珠轴承增压器轴承的定位、预紧、润滑等问题。
本发明可通过以下技术方案实现：一种滚珠轴承涡轮增压器转子轴系机构，包括涡轮转轴1、隔热罩2、水冷轴承体3、中间套筒4、进油销5、轴承定位套6、碟簧定位环7、轴封套8、压气机叶轮9、轴端螺母10、压气机背盘11、碟形弹簧12、碟簧调整垫13、压气机端滚珠轴承14、涡轮端滚珠轴承15，涡轮转轴1上设有隔热罩2、水冷轴承体3、中间套筒4、轴承定位套6、轴封套8、压气机叶轮9、压气机端滚珠轴承14和涡轮端滚珠轴承15，末端由轴端螺母10锁紧，压气机端滚珠轴承14和涡轮端滚珠轴承15的内圈与涡轮转轴1过盈连接，外圈与水冷轴承体3的轴承座连接，进油销5通过法兰盘与水冷轴承体3固定，涡轮端滚珠轴承15的一端固定在涡轮转轴1的轴肩上，另一端与中间套筒4连接，压气机端滚珠轴承14一端固定在中间套筒4上，另一端由轴承定位套6连接，轴封套8与轴承定位套6连接，压气机叶轮9与轴封套8连接，压气机端滚珠轴承14与碟簧调整垫13连接，碟簧调整垫13与四片轴承专用碟形弹簧12连接，同时与碟簧定位环7连接，碟簧定位环7与压气机背盘11连接。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明结构稳定、可靠，通过采用碟形弹簧定位滚珠轴承平衡轴向力，通过喷溅润滑滚珠轴承，保证整机稳定运转。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图通过实施例进一步详述。
一种滚珠轴承涡轮增压器转子轴系机构，包括轮转轴1、隔热罩2、水冷轴承体3、中间套筒4、进油销5、轴承定位套6、碟簧定位环7、轴封套8、压气机叶轮9、轴端螺母10、压气机背盘11、碟形弹簧12、碟簧调整垫13、压气机端滚珠轴承14、涡轮端滚珠轴承15，涡轮转轴1上设有隔热罩2、水冷轴承体3、中间套筒4、轴承定位套6、轴封套8、压气机叶轮9、压气机端滚珠轴承14和涡轮端滚珠轴承15，末端由轴端螺母10锁紧，压气机端滚珠轴承14和涡轮端滚珠轴承15的内圈与涡轮转轴1过盈配合，外圈与水冷轴承体3的轴承座间隙配合，进油销5通过法兰盘与水冷轴承体3固定，涡轮端滚珠轴承15内圈的一端固定在涡轮转轴1的轴肩上，另一端与中间套筒4连接，压气机端滚珠轴承14内圈的一端固定在中间套筒4上，另一端由轴承定位套6连接，轴封套8与轴承定位套6连接，压气机叶轮9与轴封套8连接，压气机端滚珠轴承14与碟簧调整垫13连接，碟簧调整垫13与四片轴承专用碟形弹簧12连接，碟形弹簧12与碟簧定位环7连接，碟簧定位环7与压气机背盘11连接。
工作过程：
涡轮转轴1的转轴依次穿过隔热罩2、水冷轴承体3、涡轮端滚珠轴承15、中间套筒4、压气机端滚珠轴承14、轴承定位套6、轴封套8、压气机叶轮9，末端由轴端螺母10锁紧，这一组零件为滚珠涡轮增压器的转子部分，工作时发动机尾气驱动涡轮转轴1转动带动其它转子零部件同步旋转。采用水冷轴承体3是为了降低涡轮端滚珠轴承15处的温度，以避免高温对轴承性能造成不良影响。滚珠轴承采取背靠背的方式配置，该种配置方式轴承的负荷线朝轴承轴线发散，可以在两个方向承载轴向负荷，而且该种配置方式相对刚度大，可以承受倾覆力矩。
对于滚珠轴承的配合，压气机端滚珠轴承14和涡轮端滚珠轴承15的内圈与涡轮转轴1采用过盈配合，外圈与水冷轴承体3的轴承座采用间隙配合。其中，中间套筒4与涡轮转轴1也采取过盈配合的方式。两滚珠轴承的定位采用四点交叉定位，即涡轮端滚珠轴承15的内圈一端顶在涡轮转轴1的轴肩上，另一端由中间套筒4定位，压气机端滚珠轴承14一端顶在中间套筒4上，另一端由轴承定位套6定位，轴封套8压紧轴承定位套6，压气机叶轮9压紧轴封套8，最后由轴端螺母将这些转子零件锁紧。涡轮端滚珠轴承15的外圈一侧顶在水冷轴承体3的台阶上，另一端自由，压气机端滚珠轴承14的外圈靠近涡轮端的一侧自由，另一端被碟簧调整垫13压紧，碟簧调整垫13被四片轴承专用碟形弹簧12压紧，碟形弹簧12由碟簧定位环7压紧，最后由压气机背盘11将碟簧定位环7压紧并锁紧实现滚珠轴承的交叉定位。
本发明的润滑方式采用喷溅式润滑，主要通过进油销5来实现，其结构特点为带有中空油道和法兰盘，法兰盘用以固定进油销5与水冷轴承体3的相对位置，使得进油方向准确，润滑油通过进油销5的主油道再经两分油道将油喷射到两列滚珠轴承的内圈内径边缘上，由于润滑油有一定的进油压力，同时滚珠轴承的内圈随涡轮转轴1高速旋转，这就使得润滑油飞溅起来并充斥到油腔之中和轴承的保持架以及滚道上。其中，进油销5分油道的中心轴线分别与两列滚珠轴承的内圈内径边缘在一条直线上，如图1所示。该种润滑方式既保证了两列滚珠轴承获得充足润滑，又避免的润滑油过量造成的机械损失、热损失。

Claims (1)

1.一种滚珠轴承涡轮增压器转子轴系机构，包括轮转轴(1)、隔热罩(2)、水冷轴承体(3)、中间套筒(4)、进油销(5)、轴承定位套(6)、碟簧定位环(7)、轴封套(8)、压气机叶轮(9)、轴端螺母(10)、压气机背盘(11)、碟形弹簧(12)、碟簧调整垫(13)、压气机端滚珠轴承(14)、涡轮端滚珠轴承(15)，其特征在于：涡轮转轴(1)上设有隔热罩(2)、水冷轴承体(3)、中间套筒(4)、轴承定位套(6)、轴封套(8)、压气机叶轮(9)、压气机端滚珠轴承(14)和涡轮端滚珠轴承(15)，末端由轴端螺母(10)锁紧，压气机端滚珠轴承(14)和涡轮端滚珠轴承(15)的内圈与涡轮转轴(1)过盈连接，外圈与水冷轴承体(3)的轴承座间隙配合，进油销(5)通过法兰盘与水冷轴承体(3)固定，涡轮端滚珠轴承(15)内圈的一端固定在涡轮转轴(1)的轴肩上，另一端与中间套筒(4)连接，压气机端滚珠轴承(14)内圈的一端固定在中间套筒(4)上，另一端由轴承定位套(6)连接，轴封套(8)与轴承定位套(6)连接，压气机叶轮(9)与轴封套(8)连接，压气机端滚珠轴承(14)的外圈与碟簧调整垫(13)连接，碟簧调整垫(13)与四片轴承专用碟形弹簧(12)连接，碟形弹簧(12)与碟簧定位环(7)连接，碟簧定位环(7)与压气机背盘(11)连接。
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