CN104895628A - 一种涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮增压器，包括套装于涡轮轴(1)上的涡端轴承(2)、压气端轴承(3)及止推轴承(4)，所述涡端轴承(2)、压气端轴承(3)及止推轴承(4)均由锌基合金制造。通过将与涡轮轴相配合转动的涡端轴承、压气端轴承及止推轴承的制造材料由锌基合金制成，将锌基合金应用于高速轻载的环境中，由于锌基合金的加工性能优于大多数的合金，能够被应用到复杂结构的高精度轴承中，使加工的难度降低。并且锌基合金的耐磨性和磨合性优于现有技术中常使用的铜合金，在相同的加工精度情况下，锌基合金的使用寿命更长，保证了运行的稳定性。并且锌基合金的导热性好，承载力强。

Description

一种涡轮增压器

技术领域

本发明涉及增压器技术领域，特别是涉及一种涡轮增压器。

背景技术

涡轮增压器通过压缩空气来增加进气量，利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送外界的空气，使之增压后进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，增加发动机的输出功率。作为一种有效地增加发动机输出功率的方法，涡轮增压器已经被起来越广泛地应用。

涡轮增压器中的涡轮轴是极为关键的部件，依靠它的转动实现动力的传递。涡轮轴转动时需要克服摩擦力，因此需要设置轴承以减小受到的摩擦力。轴承分为径向支撑轴承与止推轴承，分别在径向与轴向上受力，在现有技术中，应用于高速轻载使用环境中的止推轴承与径向轴承常采用铜基的合金制造，但是以铜基制造的轴承加工难度大，而耐磨性及磨合性不好。

因此，如何使涡轮增压器轴承的加工难度降低，并且提高轴承的耐磨性及磨合性，是本领域的技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种涡轮增压器，包括套装于涡轮轴上的涡端轴承、压气端轴承及止推轴承，所述涡端轴承、压气端轴承及止推轴承均由锌基合金制造。

优选地，所述涡端轴承及所述压气端轴承均为滑动轴承。

优选地，所述滑动轴承为一体式的筒状结构。

优选地，所述涡端轴承、压气端轴承及止推轴承采用ZA27、ZA27-2或者ZA27C合金制造。

优选地，与所述涡端轴承、压气端轴承及止推轴承相接触形成摩擦副的钢件经过调质硬化处理。

优选地，所述止推轴承为止推球轴承。

通过将与涡轮轴相配合转动的涡端轴承、压气端轴承及止推轴承的制造材料由锌基合金制成，将锌基合金应用于高速轻载的环境中，由于锌基合金的加工性能优于大多数的合金，能够被应用到复杂结构的高精度轴承中，使加工的难度降低。并且锌基合金的耐磨性和磨合性优于现有技术中常使用的铜合金，在相同的加工精度情况下，锌基合金的使用寿命更长，保证了运行的稳定性。并且锌基合金的导热性好，承载力强。

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为本发明提供的涡轮增压器的剖面结构图；

图2为图1中A部分的局部放大图；

图3为滑动轴承的轴测图；

图4为止推轴承的轴测图。

其中：

涡轮轴1、涡端轴承2、压气端轴承3、止推轴承4。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种涡轮增压器，该增压器的轴承的加工难度降低，耐座性及磨合性较好。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的涡轮增压器，下面将结合附图以及具体的实施方式对其进行详细的说明。

如图1所示，为涡轮增压器的剖面结构示意图，图2为图1中A部分的局部放大图。本发明提供了一种涡轮增压器，包括套装于涡轮轴1上的涡端轴承2、压气端轴承3及止推轴承4，其中涡端轴承2、压气端轴承3及止推轴承4均由锌基合金制造。

在现有技术中，涡轮增压器内所采用的轴承以铜基材料为主，但是铜材料本身的一些特性使得铜基轴承具有一些不足之处，例如加工性不好，对于结构复杂的结构加工精度不高，而且铜基合金的耐磨性及磨合性不好，因此使用的寿命较短。一般情况下，锌合金的轴承多用于低速重载的条件下，对于涡轮增压器这种高速轻载的工作环境下尚未有人采用。

在本发明中，通过将与涡轮轴1相配合转动的涡端轴承2、压气端轴承3及止推轴承4的制造材料由锌基合金制成，将锌基合金应用于高速轻载的环境中，由于锌基合金的加工性能优于大多数的合金，能够被应用到复杂结构的高精度轴承中，使加工的难度降低，加工的精度更高。并且锌基合金的耐磨性和磨合性优于现有技术中常使用的铜合金，在相同的加工精度情况下，锌基合金的使用寿命更长，保证了运行的稳定性。并且锌基合金的导热性好，承载力强。

在现有技术中，常采用ZCuSn5Zn5Pb5和ZCuSn6Zn6Pb3等材料应用于滑动轴承，QAl9-4和QAl9-2应用于止推轴承的制造，主要的问题在于材料的熔点高，在发生抱轴的故障时，易对涡轮轴1或推力块等钢件造成损坏。而滑动轴承主要采用铸件材料，内部缺陷较多。另外铜合金的价格较高，经济性不好。而锌基合金磨合性好，其熔点低，只有400℃-500℃，在发生抱轴故障时不会对与其相配合的钢件造成过热伤害。

在采用锌基合金时，由于锌基合金的膨胀率大于铜合金，在针对同样尺寸的涡轮轴1时，轴承内孔与轴之间的间隙也相应扩大40％-50％，在轴承高速运转时会产生的高温，轴承的体积也随之膨胀，预留出更大的间隙使轴承与涡轮轴1更好地配合。

锌基合金的硬度较铜合金的要高，因此在使用时，与涡端轴承2、压气端轴承3以及止推轴承4相接触形成摩擦副的钢件需要经过调质处理，通过淬火、回火等方式进行调质，经过热处理以得到更高的硬度，确保在工作过程中不会因为轴承硬度的提高对其他部件造成磨损，具体地，钢件表面的硬度提高10％-20％是合适的范围。

由于锌基合金的导热性好，承载力强，由锌基合金制成的止推轴承4的轴向间隙需要比一般的由铜基合金制成的止推轴承小0.01-0.02mm。实际应用中，采用本发明所提供的锌基轴承的涡轮增压器，轴承正常使用超过12000小时，达到国际先进水平。

在本发明的实施方式中，涡端轴承2及压气端轴承3均为滑动轴承，其结构如图3中所示。涡端轴承2及压气端轴承3可以相互通用，或者根据实际的应用对尺寸进行相应的修改。滑动轴承为一体式的结构设置，一体式的结构在工作时更为稳定。而止推轴承4则为止推球轴承，其轴测图示于图4中。

具体地，涡端轴承2、压气端轴承3及止推轴承4采用ZA27、ZA27-2、ZA27C或者SJ5等材料，这些材料均可以应用于止推轴承4的线速度大于140m/s的工作环境中，或者涡端轴承2及压气端轴承3的线速度大于80m/s的工作环境中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种涡轮增压器，包括套装于涡轮轴(1)上的涡端轴承(2)、压气端轴承(3)及止推轴承(4)，其特征在于，所述涡端轴承(2)、所述压气端轴承(3)及所述止推轴承(4)均由锌基合金制造。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡端轴承(2)及所述压气端轴承(3)均为滑动轴承。

3.根据权利要求2所述的涡轮增压器，其特征在于，所述滑动轴承为一体式的筒状结构。

4.根据权利要求1至3任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡端轴承(2)、所述压气端轴承(3)及所述止推轴承(4)均采用ZA27、ZA27-2或者ZA27C合金制造。

5.根据权利要求4所述的涡轮增压器，其特征在于，与所述涡端轴承(2)、所述压气端轴承(3)及所述止推轴承(4)相接触形成摩擦副的钢件经过调质硬化处理。

6.根据权利要求4所述的涡轮增压器，其特征在于，所述止推轴承(4)为止推球轴承。