CN103291752A - 一种止推轴承及内燃机涡轮增压器 - Google Patents

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本发明提出了一种止推轴承及内燃机涡轮增压器，用以解决现有技术中因止推轴承不耐磨、耗油多、工作寿命较短而影响内燃机涡轮增压器正常工作的问题。该止推轴承包括圆盘状的轴承本体，轴承本体中间开有涡轮轴安装孔，轴承本体为氧化锆陶瓷材质的轴承本体；该内燃机涡轮增压器包括转动设置的涡轮轴，还包括上述的止推轴承，止推轴承套装于涡轮轴上并固定于中间体上，涡轮轴上还套装有位于止推轴承上方的轴封、位于止推轴承下方的止推垫片，轴封固定于涡轮轴上，止推垫片自由转动设置，止推轴承与止推垫片之间，止推轴承与轴封之间均充满油膜。该内燃机涡轮增压器使用氧化锆陶瓷材质的止推轴承能够有效提高其工作性能，大大延长其使用寿命。

Description

一种止推轴承及内燃机涡轮增压器
技术领域
本发明涉及轴承技术领域，特别是指一种止推轴承及应用该种止推轴承的内燃机涡轮增压器。
背景技术
涡轮增压器是利用内燃机排气能量驱动涡轮，带动压气机来提高内燃机进气压力的装置。止推轴承是内燃机涡轮增压器中间体总成部分专门承受转子部件轴向力的专用轴承，也称为推力轴承。为保证以高速旋转的转子可靠地工作，止推轴承要承受很高的负荷，要求止推轴承要有良好的耐磨性能。而且，根据文献介绍，内燃机涡轮增压器止推轴承功率损失占总机械摩擦功率损失的1/3～1/2，因此优化止推轴承对于增压器的效率提高具有显著的帮助。
如图1所示，为内燃机涡轮增压器的局部结构示意图，其中，1为涡轮轴，2为轴封，3为止推轴承，4为止推垫片，止推轴承3工作时，止推轴承3和止推垫片4之间，止推轴承3与轴封2之间都有很小间隙并均充满油膜，止推轴承3上有小孔使油膜相通。当涡轮轴1高速旋转时，由于润滑油的粘性而引起摩擦力，使止推垫片4转动，但是止推轴承3被固定在中间体上，不会随涡轮轴1转动而转动，因此，止推轴承3与止推垫片4之间有很强的摩擦，由于轴封2也会随涡轮轴1转动而转动，因而轴封2与止推轴承3之间也有一定的摩擦。涡轮轴1高速旋转的同时，来自压气机出气端和涡轮进气口端的轴向压力使得油膜厚度减小，就有可能产生直接摩擦。止推轴承3承受能力如果不能满足增压器的轴向力要求，很快就会磨损报废。
现有技术中，内燃机涡轮增压器中止推轴承常用的材料为H65黄铜，这种材质的止推轴承缺点是不耐磨，耗油多，机械损失大，工作寿命较短，影响涡轮增压器的正常工作。
发明内容
本发明提出一种止推轴承，解决了现有技术止推轴承不耐磨，耗油多，机械损失大，工作寿命较短的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：止推轴承，包括圆盘状的轴承本体，所述轴承本体中间开有涡轮轴安装孔，所述轴承本体为氧化锆陶瓷材质的轴承本体。
作为对上述技术方案的改进，所述轴承本体的边缘处设有27°的倒角。
作为对上述技术方案的改进，所述轴承本体的一侧开有矩形开口。
作为对上述技术方案的改进，所述轴承本体的一侧还开有第一半圆形开口，所述第一半圆形开口与所述矩形开口之间垂直设置。
作为对上述技术方案的改进，所述轴承本体的一侧还开有第二半圆形开口，所述第二半圆形开口与所述矩形开口之间以所述轴承本体的中心呈锐角，所述第二半圆形开口与所述第一半圆形开口之间以所述轴承本体的中心呈钝角。
作为对上述技术方案的改进，所述第二半圆形开口与所述矩形开口之间夹角为75°，所述第二半圆形开口与所述第一半圆形开口之间夹角为165°。
本发明还提出一种内燃机涡轮增压器，解决了现有技术内燃机涡轮增压器因止推轴承出现问题而影响其正常工作的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：内燃机涡轮增压器，包括转动设置的涡轮轴，还包括上述的止推轴承，所述止推轴承套装于所述涡轮轴上并固定于中间体上；所述涡轮轴上还套装有位于所述止推轴承上方的轴封、位于所述止推轴承下方的止推垫片，所述轴封固定于所述涡轮轴上，所述止推垫片自由转动设置；所述止推轴承与所述止推垫片之间，所述止推轴承与所述轴封之间均充满油膜。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：使用氧化锆陶瓷材质制作的轴承本体能够有效地增加止推轴承的耐腐蚀性、耐磨损性、耐高温性，使其在高温在高温且布满腐蚀性介质的恶劣条件下也能够正常作业；氧化锆陶瓷材质的轴承本体能够使止推轴承受热胀冷缩的影响比较小，允许止推轴承在温差变化较为剧烈的环境中工作；氧化锆陶瓷材质的轴承本体能够使止推轴承所需润滑油极少，降低止推轴承的摩擦系数，而且在润滑油变稀或贫油的情况下，仍不影响其正常工作，且有较长的使用寿命。
在内燃机涡轮增压器中，将较为常用的H65黄铜材质的止推轴承更换为氧化锆陶瓷材质的止推轴承，经实践验证后，能够利用氧化锆陶瓷材质止推轴承自身的特性有效提高内燃机涡轮增压器的工作性能，大大延长涡轮增压器的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明内燃机涡轮增压器的局部结构示意图；
图2为本发明止推轴承的结构示意图；
图3为图2中A-A处的剖视示意图；
图中：1-涡轮轴；2-轴封；3-止推轴承；4-止推垫片；5-轴承本体；6-涡轮轴安装孔；7-倒角；8-矩形开口；9-第一半圆形开口；10-第二半圆形开口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2和图3所示，本发明首先提出一种止推轴承，该止推轴承首先包括一个呈圆盘状的轴承本体5，在轴承本体5的中间位置开有涡轮轴安装孔6，用于将轴承本体5套装在涡轮轴上。
在轴承本体5的一侧开有矩形开口8，另一侧开有第一半圆形开口9，而且矩形开口8与第一半圆形开口9之间垂直设置；在轴承本体5的一侧还开有第二半圆形开口10，该第二半圆形开口10与矩形开口8之间以轴承本体5的中心呈锐角设置，该实施例中两者之间的夹角为75°，而且第二半圆形开口10与第一半圆形开口9之间以轴承本体5的中心呈钝角设置，该实施例中两者之间的夹角为165°。在圆盘状轴承本体5的边缘处还设有27°的倒角7。
该实施例中的轴承本体5整体材质采用氧化锆（ZrO2）陶瓷进行制作，由于氧化锆陶瓷本身具有一定的特性，首先，可以有效增加止推轴承的耐腐蚀性、耐磨损性、耐高温性，使其在高温在高温且布满腐蚀性介质的恶劣条件下也能够正常作业；第二，氧化锆陶瓷材质的轴承本体能够使止推轴承受热胀冷缩的影响比较小，允许止推轴承在温差变化较为剧烈的环境中工作；第三，氧化锆陶瓷材质的轴承本体能够使止推轴承所需润滑油极少，降低止推轴承的摩擦系数，而且在润滑油变稀或贫油的情况下，仍不影响其正常工作，且有较长的使用寿命。
如图1所示，本发明又提出一种内燃机涡轮增压器，该内燃机涡轮增压器首先包括一根转动设置的涡轮轴1，在涡轮轴1上自上而下依次套装有轴封2、止推轴承3和止推垫片4，此处的止推轴承3采用的即是本发明中提及的止推轴承，而且该止推轴承同时固定在涡轮增压器的中间体（图中未示出）上。另外，轴封2固定在涡轮轴1上，随涡轮轴1高速转动，止推垫片4自由套装在涡轮轴1上，可随意转动。在止推轴承3与止推垫片4之间，以及止推轴承3与轴封2之间都有很小的间隙并均充满油膜，止推轴承3上还有小孔使油膜相通。
当涡轮轴1高速旋转时，由于润滑油的粘性而引起摩擦力，使止推垫片4转动，但是止推轴承3被固定在中间体上，不会随涡轮轴1转动而转动，因此，止推轴承3与止推垫片4之间有很强的摩擦，由于轴封2也会随涡轮轴1转动而转动，因而轴封2与止推轴承3之间也有一定的摩擦。涡轮轴1高速旋转的同时，来自压气机出气端和涡轮进气口端的轴向压力使得油膜厚度减小，就有可能产生直接摩擦。
经过实践验证，使用氧化锆陶瓷材质的止推轴承能够利用其自身的特性有效提高内燃机涡轮增压器的工作性能，大大延长涡轮增压器的使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.止推轴承，包括圆盘状的轴承本体，其特征在于：所述轴承本体中间开有涡轮轴安装孔，所述轴承本体为氧化锆陶瓷材质的轴承本体。
2.如权利要求1所述的止推轴承，其特征在于：所述轴承本体的边缘处设有27°的倒角。
3.如权利要求2所述的止推轴承，其特征在于：所述轴承本体的一侧开有矩形开口。
4.如权利要求3所述的止推轴承，其特征在于：所述轴承本体的一侧还开有第一半圆形开口，所述第一半圆形开口与所述矩形开口之间垂直设置。
5.如权利要求4所述的止推轴承，其特征在于：所述轴承本体的一侧还开有第二半圆形开口，所述第二半圆形开口与所述矩形开口之间以所述轴承本体的中心呈锐角，所述第二半圆形开口与所述第一半圆形开口之间以所述轴承本体的中心呈钝角。
6.如权利要求5所述的止推轴承，其特征在于：所述第二半圆形开口与所述矩形开口之间夹角为75°，所述第二半圆形开口与所述第一半圆形开口之间夹角为165°。
7.内燃机涡轮增压器，其特征在于：包括转动设置的涡轮轴，还包括如权利要求1至6任一项所述的止推轴承，所述止推轴承套装于所述涡轮轴上并固定于中间体上；
所述涡轮轴上还套装有位于所述止推轴承上方的轴封、位于所述止推轴承下方的止推垫片，所述轴封固定于所述涡轮轴上，所述止推垫片自由转动设置；
所述止推轴承与所述止推垫片之间，所述止推轴承与所述轴封之间均充满油膜。
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