CN110849622A - 一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置，包括被测止推轴承，被测止推轴承内部套接涡轮驱动，卡盘内部安装被测止推轴承，一侧固定连接至悬架，悬架安装在滑动架中心孔的滚珠轴承上，滑动架、加载气缸均与导向轴滑动连接，滑动架一侧安装第一力传感器，给被测止推轴承加载，卡盘设有测量目标盘的位移的位移传感器，第二力传感器一端固定在滑动架上，另一端压在扭矩传递拨叉上，扭矩传递拨叉安装在悬架上，被测止推轴承采用独立供油方式。本发明所述的涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置，能够实现止推轴承油膜厚度、功耗及承载力等参数的测量，解决了止推轴承的承载性能无法通过试验验证的问题。

Description

一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置

技术领域

本发明属于涡轮增压器技术领域，尤其是涉及一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置。

背景技术

汽车工业的蓬勃发展造成的能源紧张、环境污染等问题日益严重。涡轮增压器因其能有效地提高发动机的动力性、经济性和减少废气排放而越来越多被应用到汽车发动机上。绝大多数车用涡轮增压器上采用止推轴承来承受增压器转子轴的轴向力。而止推轴承摩擦功率损失占总机械摩擦功率损失的(30-50)％。同时，止推轴承失效也是涡轮增压器的主要失效形式之一。因此，止推轴承的结构设计是车用涡轮增压器设计中的重要一环。然而，由于车用涡轮增压器几何尺寸小，转速高，工作温度较高，其轴向空间被机械密封占据，使得止推轴承的承载性能测试比较困难，至今无法突破止推轴承的承载性能测试，严重制约了止推轴承设计技术进步。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置，以解决涡轮增压器止推轴承的承载性能无法通过试验验证的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置，包括驱动单元、滑动支撑单元、加载单元、功耗测试单元、油膜厚度测试单元和固定支撑单元，驱动单元包括涡轮驱动，涡轮驱动外部连接涡轮机；滑动支撑单元包括悬架、滑动架、滚珠轴承、直线轴承和第一力传感器，所述功耗测试单元包括第二力传感器和扭矩传递拨叉，所述加载单元包括加载气缸，所述油膜厚度测试单元包括卡盘、止推轴承和止推片,所述固定支撑单元包括导向轴，被测止推轴承内部套接涡轮驱动，卡盘内部安装被测止推轴承，一侧固定连接至悬架，悬架安装在滑动架中心孔的滚珠轴承上，使得被测止推轴承能够随卡盘及悬架一起自由转动，滑动架、加载气缸均与导向轴滑动连接，滑动架一侧安装第一力传感器，给被测止推轴承加载，从而测得被测止推轴承载荷，卡盘设有测量目标盘的位移的位移传感器，从而实现被测止推轴承油膜厚度的测量，第二力传感器一端固定在滑动架上，另一端压在扭矩传递拨叉上，扭矩传递拨叉安装在悬架上，从而实现被测止推轴承的功耗测量，被测止推轴承采用独立供油方式，润滑油从旋转接头进入，沿布置在悬架和卡盘上的油路供给被测止推轴承。

进一步的，所述固定支撑单元还包括工作台、前端支架和后端支架，工作台中央设置有回油口，工作台两侧对称设有前端支撑梁和后端支撑梁，前端支撑梁上安装前端支架，后端支撑梁上安装后端支架，前端支架和后端支架之间安装若干导向轴。

进一步的，工作台的四边呈漏斗状。

进一步的，驱动单元还包括涡轮箱、轴承系统和压气机背盘，涡轮驱动穿过轴承系统的浮环轴承中心，涡轮驱动轴向通过轴承系统c的止推轴承限位，涡轮箱通过法兰固定在轴承系统上，驱动单元通过压气机背盘固定到前端支架上。

进一步的，所述加载单元还包括加载支架、固定环和加载头，加载支架两侧分别设有一个通孔，每个通孔套接一条导向轴，使得加载支架沿导向轴自由移动，加载支架两侧分别安装一个固定环，固定环能将加载单元固定在沿导向轴的任意位置，加载支架中间设有安装加载气缸的安装孔，加载气缸的中部安装加载头。

进一步的，所述滑动支撑单元还包括旋转接头、传感器支撑架和螺母，滑动架两侧的轴承孔内分别安装一个直线轴承，直线轴承安装到固定支撑单元的导向轴上，每个直线轴承的两端分别安装一个挡圈，滑动架上设有两个中心孔，每个中心孔内安装一个滚珠轴承，悬架插入所述中心孔并套接在两个滚珠轴承的内部，悬架的大端位于中心孔外部，小端通过螺母固定连接至旋转接头，旋转接头外部安装传感器支撑架，传感器支撑架的一端固定连接至滑动架，另一端安装第一力传感器，用于测量加载单元被测止推轴承的载荷。

进一步的，滑动支撑单元中悬架设置有悬架进油孔，旋转接头一端通过固定螺栓安装在悬架一端的悬架进油孔处，另一端接润滑油油泵，卡盘在与悬架进油孔对应位置设置有卡盘进油孔，卡盘进油孔与被测止推轴承的被测止推轴承进油孔相通，在卡盘下端设置有卡盘回油孔。

进一步的，所述油膜厚度测试单元还包括间隔套、位移测盘和目标测盘,卡盘、间隔套、止推片和目标测盘依次套接在驱动单元的涡轮转轴上，端部通过轴端螺母压紧固定，间隔套、止推片和目标测盘均位于卡盘内部，卡盘通过螺栓安装在悬架上，间隔套与止推片之间设有被测止推轴承，被测止推轴承一侧固定安装在卡盘上，另一侧螺纹连接至位移测盘，位移测盘上设有测距传感器。

进一步的，所述功耗测试单元还包括扭矩测量支架和扭矩导杆，扭矩传递拨叉用螺钉固定在悬架轴上，扭矩测量支架安装在滑动架上，第二力传感器一端固定在扭矩测量支架上，另一端与扭矩导杆连接，扭矩导杆的另一端压在扭矩传递拨叉上。

相对于现有技术，本发明所述的涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置具有以下优势：

(1)本发明所述的涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置，能够实现止推轴承油膜厚度、功耗及承载力等参数的测量，解决了止推轴承的承载性能无法通过试验验证的问题。

(2)本发明所述的涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置，能够精确测量止推轴承的承载能力，对提高止推轴承设计水平具有很好的指导意义。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置的总体结构示意图；

图2为图1的A-A面剖视图。

图3为本发明实施例的驱动单元结构示意图。

图4为本发明实施例的滑动支撑单元结构示意图。

图5为本发明实施例的功耗测试单元结构示意图。

图6为本发明实施例的加载单元结构示意图。

图7为本发明实施例的油膜厚度测试单元结构示意图。

图8为本发明实施例的固定支撑单元的结构示意图。

附图标记说明：

1-驱动单元；1a-涡轮驱动；1b-涡轮箱；1c-轴承系统；1d-压气机背盘；1e-轴端螺母；2-滑动支撑单元；2a-括悬架；2b-滑动架；2c-滚珠轴承；2d-挡圈；2e-直线轴承；2f-固定螺栓；2g-旋转接头；2h-传感器支撑架；2i-力传感器；2j-螺母；3-功耗测试单元；3a-螺栓；3b-扭矩测量支架；3c-第二力传感器；3d-扭矩导杆；3e-扭矩传递拨叉；3f-螺钉；4-加载单元；4a-加载支架；4b-固定环；4c-加载气缸；4d-加载头；5-油膜厚度测试单元；5a-卡盘；5b-间隔套；5c-止推轴承；5d-位移测盘；5e-目标测盘；5f-止推片；6-固定支撑单元，6a-工作台；6b-前端支架；6c-导向轴；6d-后端支架。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置，如图1至图8所示，包括驱动单元1、滑动支撑单元2、加载单元4、功耗测试单元3、油膜厚度测试单元5和固定支撑单元6，驱动单元1包括涡轮驱动1a，涡轮驱动1a外部连接涡轮机；滑动支撑单元2包括悬架2a、滑动架2b、滚珠轴承2c、直线轴承2e、第一力传感器2i，所述功耗测试单元3包括第二力传感器3c和扭矩传递拨叉3e，所述加载单元4包括加载气缸4c，所述油膜厚度测试单元5包括卡盘5a、止推轴承5c和止推片5f,所述固定支撑单元6包括导向轴6c，

被测止推轴承5c内部套接涡轮驱动1a，卡盘5a内部安装被测止推轴承5c，一侧固定连接至悬架2a，悬架2a安装在滑动架2b中心孔的滚珠轴承2c上，使得被测止推轴承5c能够随卡盘5a及悬架2a一起自由转动，滑动架2b、加载气缸4c均与导向轴6c滑动连接，滑动架2b一侧安装第一力传感器2i，给被测止推轴承5c加载，从而测得被测止推轴承5c载荷，卡盘5a设有测量目标盘5f的位移的位移传感器，从而实现被测止推轴承5c油膜厚度的测量，第二力传感器3c一端固定在滑动架2b上，另一端压在扭矩传递拨叉3e上，扭矩传递拨叉3e安装在悬架2a上，从而实现被测止推轴承5c的功耗测量。

驱动单元1涡轮驱动，将被测止推轴承5c安装到滑动支撑单元2上，实现被测止推轴承5c沿轴向自由移动、沿周向自由转动，用布置在滑动支撑单元2后端的加载单元4给被测止推轴承5c加载，在此基础上实现被测止推轴承5c载荷、功耗及油膜厚度等参数的测试。

驱动单元1通过压气机背盘1d固定到前端支架6b上。

所述固定支撑单元6还包括工作台6a、前端支架6b和后端支架6d，工作台6a中央设置有回油口，工作台6a两侧对称设有前端支撑梁和后端支撑梁，前端支撑梁上安装前端支架6b，后端支撑梁上安装后端支架6d，前端支架6b和后端支架6d之间安装若干导向轴6c。

工作台6a的四边呈漏斗状。

驱动单元1还包括涡轮箱1b、轴承系统1c、压气机背盘1d和轴端螺母1e，涡轮驱动1a穿过轴承系统1c的浮环轴承中心，涡轮驱动1a轴向通过轴承系统1c的止推轴承限位，涡轮箱1b通过法兰固定在轴承系统1c上，

所述加载单元4还包括加载支架4a、固定环4b和加载头4d，加载支架4a两侧分别设有一个通孔，每个通孔套接一条导向轴6c，使得加载支架4a沿导向轴6c自由移动，加载支架4a两侧分别安装一个固定环4b，固定环4b能将加载单元4固定在沿导向轴6c的任意位置，加载支架4a中间设有安装加载气缸4c的安装孔，加载气缸4c的中部安装加载头4d。

所述滑动支撑单元2还包括旋转接头2g、传感器支撑架2h和螺母2j，滑动架2b两侧的轴承孔内分别安装一个直线轴承2e，每个直线轴承2e的两端分别安装一个挡圈2d，滑动架2b上设有两个中心孔，每个中心孔内安装一个滚珠轴承2c，悬架2a插入所述中心孔并套接在两个滚珠轴承2c的内部，悬架2a的大端位于中心孔外部，小端通过螺母2j固定连接至旋转接头2g，旋转接头2g外部安装传感器支撑架2h，传感器支撑架2h的一端固定连接至滑动架2b，另一端安装第一力传感器2i，用于测量加载单元4被测止推轴承5c的载荷。

滑动支撑单元2中悬架2a设置有悬架进油孔，旋转接头2g一端通过固定螺栓2f安装在悬架2a一端的悬架进油孔处，另一端接润滑油油泵，卡盘5a在与悬架进油孔对应位置设置有卡盘进油孔，卡盘进油孔与被测止推轴承5c的被测止推轴承进油孔相通，在卡盘5a下端设置有卡盘回油孔。

被测止推轴承5c采用独立供油方式，润滑油从旋转接头2g进入，沿布置在悬架2a和卡盘5a上油路供给被测止推轴承5c。

滑动支撑单元2通过直线轴承2e安装到固定支撑单元6的导向轴6c上。

所述滑动支撑单元2中滑动架2b靠近加载单元4一侧设置有第一力传感器2i，第一力传感器2i通过传感器支架2h固定在滑动架2b上。

所述油膜厚度测试单元5还包括间隔套5b、位移测盘5d和目标测盘5e,卡盘5a、间隔套5b、止推片5f和目标测盘5e依次套接在驱动单元1的涡轮转轴1a上，端部通过轴端螺母1e压紧固定，间隔套5b、止推片5f和目标测盘5e均位于卡盘5a内部，卡盘5a通过螺栓安装在悬架2a上，间隔套5b与止推片5f之间设有被测止推轴承5c，被测止推轴承5c一侧固定安装在卡盘5a上，另一侧螺纹连接至位移测盘5d，位移测盘5d上设有测距传感器。

目标测盘5e通过轴端螺母1c固定套接在涡轮转轴1a上。

所述功耗测试单元3还包括扭矩测量支架3b和扭矩导杆3d，扭矩传递拨叉3e用螺钉3f固定在悬架2a轴上，扭矩测量支架3b安装在滑动架2b上，第二力传感器3c一端固定在扭矩测量支架3b上，另一端与扭矩导杆3d连接，扭矩导杆3d的另一端压在扭矩传递拨叉3e上。

扭矩测量支架3b通过螺栓3a安装在滑动架2b上。

一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置的工作原理为：

在涡轮增压器试验台架上，被测止推轴承5c通过涡轮驱动1a，将被测止推轴承5c安装到卡盘5a上，卡盘5a固定在悬架2a上，悬架2a安装在滑动架2b中心孔的滚珠轴承2c上，被测止推轴承5c能够随卡盘5a及悬架2a一起自由转动，滑动架2b两侧设置有直线轴承2e，滑动架2b沿导向轴6c能够自由移动，第一力传感器2i固定滑动架2b后端，气缸4c通过第一力传感器2i推动滑动架2b给被测止推轴承5c加载，从而测得被测止推轴承5c载荷，在卡盘5a上布置位移传感器测量目标盘5f的位移，从而实现被测止推轴承5c油膜厚度的测量，扭矩拨叉安装在悬架2a上，第二力传感器3c一端固定在滑动架2b上，另一端压在扭矩传递拨叉3e上，从而实现被测止推轴承5c的功耗测量。

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 (9)

1.一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置，其特征在于：包括驱动单元、滑动支撑单元、加载单元、功耗测试单元、油膜厚度测试单元和固定支撑单元，驱动单元包括涡轮驱动，涡轮驱动外部连接涡轮机；滑动支撑单元包括悬架、滑动架、滚珠轴承、直线轴承和第一力传感器，所述功耗测试单元包括第二力传感器和扭矩传递拨叉，所述加载单元包括加载气缸，所述油膜厚度测试单元包括卡盘、止推轴承和止推片,所述固定支撑单元包括导向轴，被测止推轴承内部套接涡轮驱动，卡盘内部安装被测止推轴承，一侧固定连接至悬架，悬架安装在滑动架中心孔的滚珠轴承上，使得被测止推轴承能够随卡盘及悬架一起自由转动，滑动架、加载气缸均与导向轴滑动连接，滑动架一侧安装第一力传感器，给被测止推轴承加载，卡盘设有测量目标盘的位移的位移传感器，第二力传感器一端固定在滑动架上，另一端压在扭矩传递拨叉上，扭矩传递拨叉安装在悬架上，被测止推轴承采用独立供油方式，润滑油从旋转接头进入，沿布置在悬架和卡盘上的油路供给被测止推轴承。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置，其特征在于：所述固定支撑单元还包括工作台、前端支架和后端支架，工作台中央设置有回油口，工作台两侧对称设有前端支撑梁和后端支撑梁，前端支撑梁上安装前端支架，后端支撑梁上安装后端支架，前端支架和后端支架之间安装若干导向轴。

3.根据权利要求2所述的一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置，其特征在于：工作台的四边呈漏斗状。

4.根据权利要求2所述的一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置，其特征在于：驱动单元还包括涡轮箱、轴承系统和压气机背盘，涡轮驱动穿过轴承系统的浮环轴承中心，涡轮驱动轴向通过轴承系统c的止推轴承限位，涡轮箱通过法兰固定在轴承系统上，驱动单元通过压气机背盘固定到前端支架上。

5.根据权利要求2所述的一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置，其特征在于：所述加载单元还包括加载支架、固定环和加载头，加载支架两侧分别设有一个通孔，每个通孔套接一条导向轴，使得加载支架沿导向轴自由移动，加载支架两侧分别安装一个固定环，固定环能将加载单元固定在沿导向轴的任意位置，加载支架中间设有安装加载气缸的安装孔，加载气缸的中部安装加载头。

6.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置，其特征在于：所述滑动支撑单元还包括旋转接头、传感器支撑架和螺母，滑动架两侧的轴承孔内分别安装一个直线轴承，直线轴承安装到固定支撑单元的导向轴上，每个直线轴承的两端分别安装一个挡圈，滑动架上设有两个中心孔，每个中心孔内安装一个滚珠轴承，悬架插入所述中心孔并套接在两个滚珠轴承的内部，悬架的大端位于中心孔外部，小端通过螺母固定连接至旋转接头，旋转接头外部安装传感器支撑架，传感器支撑架的一端固定连接至滑动架，另一端安装第一力传感器，用于测量加载单元被测止推轴承的载荷。

7.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置，其特征在于：滑动支撑单元中悬架设置有悬架进油孔，旋转接头一端通过固定螺栓安装在悬架一端的悬架进油孔处，另一端接润滑油油泵，卡盘在与悬架进油孔对应位置设置有卡盘进油孔，卡盘进油孔与被测止推轴承的被测止推轴承进油孔相通，在卡盘下端设置有卡盘回油孔。

8.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置，其特征在于：所述油膜厚度测试单元还包括间隔套、位移测盘和目标测盘,卡盘、间隔套、止推片和目标测盘依次套接在驱动单元的涡轮转轴上，端部通过轴端螺母压紧固定，间隔套、止推片和目标测盘均位于卡盘内部，卡盘通过螺栓安装在悬架上，间隔套与止推片之间设有被测止推轴承，被测止推轴承一侧固定安装在卡盘上，另一侧螺纹连接至位移测盘，位移测盘上设有测距传感器。

9.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置，其特征在于：所述功耗测试单元还包括扭矩测量支架和扭矩导杆，扭矩传递拨叉用螺钉固定在悬架轴上，扭矩测量支架安装在滑动架上，第二力传感器一端固定在扭矩测量支架上，另一端与扭矩导杆连接，扭矩导杆的另一端压在扭矩传递拨叉上。

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