CN202250257U - 滚动轴承涡轮增压器的挤压油膜阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于内燃机用增压器领域，具体是一种滚动轴承涡轮增压器的挤压油膜阻尼器。它包括润滑油、中间体、定位销以及转子系统中的轴承套，轴承套用定位销固定在中间体的内孔上，在轴承套与中间体之间设有间隙，定位销内部为中空的，且将该中空部分作为润滑油主道，中间体上设有润滑油支道，润滑油主道与润滑油支道连通，润滑油支道与间隙连通，润滑油为压力润滑油，该压力润滑油从润滑油主道、润滑油支道进入间隙内形成能支撑起转子系统的油膜。本实用新型的优点是可以吸收振动，保证转子的稳定运转，大大减小涡轮增压器工作的振动，从而提高涡轮增压器的寿命和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属于内燃机用增压器领域，具体是一种滚动轴承涡轮增压器的挤压油膜阻尼器。
背景技术
众所周知，涡轮增压器是用于在高于大气压的压力(增压)下将空气供给内燃机的吸入口的装置。传统的涡轮增压器基本上包括废气(排气)驱动的涡轮机叶轮，所述废气驱动的涡轮机叶轮安装在涡轮机外壳内的可旋转轴上，所述涡轮机外壳接合在发动机出口歧管的下游。涡轮机叶轮的旋转转动安装在压缩机外壳内部的轴的另一端上的压缩机叶轮。压缩机叶轮将压缩空气输送到引擎进气歧管。涡轮增压器轴通常由位于接合在涡轮机与压缩机叶轮外壳之间的中心轴承外壳内的轴承支撑。
涡轮增压器实际上就是一种特殊的空气压缩机。它利用发动机排出的高温高压的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，废气涡轮又带动同轴的压气涡轮，压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。经过涡轮增压，进入气缸的空气要比自然吸气方式进入气缸的空气要多，从而可以燃烧更多的燃料，改善了燃烧过程，降低了燃烧噪声，减少了有害气体的排放，增加了燃油的经济性，提高了发动机的机械效率和输出功率。涡轮增压最大优点是能在不加大发动机排量就能大幅度地提高发动机的功率和扭矩，一般而言，加装增压器后的发动机的功率和扭矩要增加20-30％。
一般情况下，涡轮增压器的转子支承系统大多采用浮动轴承。浮动轴承的优点是转速高，噪声小，运行平稳。但是，由于车用涡轮增压器的工作特点：在车辆启动时，增压器不能立即得到润滑油的润滑，对轴承伤害较大，而且浮动轴承的灵敏度也较差，会造成增压滞后于油门，形成涡轮迟滞效应。因此，为了解决浮动轴承涡轮增压器的上述问题，人们开始考虑采用滚动轴承作为涡轮增压器的支承系统。但是，研究表明如果直接采用滚动轴承作为支承，转子系统的振动会比较大，运行不稳定，导致整个涡轮增压器的使用寿命很短。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述技术中滚动轴承涡轮增压器中转子振动大、工作不稳定的的缺点，提出一种滚动轴承涡轮增压器的挤压油膜阻尼器，它能吸收转子振动，提高转子工作的稳定性，延长了涡轮增压器的使用寿命。
实现本实用新型目的的技术方案如下：
滚动轴承涡轮增压器的挤压油膜阻尼器，它包括润滑油、中间体、定位销以及转子系统中的轴承套，轴承套用定位销固定在中间体的内孔上，在轴承套与中间体之间设有间隙，定位销内部为中空的，且将该中空部分作为润滑油主道，中间体上设有润滑油支道，润滑油主道与润滑油支道连通，润滑油支道与间隙连通，润滑油为压力润滑油，该压力润滑油从润滑油主道、润滑油支道进入间隙内形成能支撑起转子系统的油膜。
涡轮增压器的工作转速相当的高，使得轴承上的负载很大，所以采用滚动轴承作为支承，滚动轴承的外环和中间的内孔就会形成金属和金属的接触，很容易造成滚动轴承的损坏，为了延长滚动轴承的使用寿命，并减小转子系统的振动，该涡轮增压器须要专门的挤压油膜阻尼器；轴承套用定位销固定在中间体的内孔上，轴承套与中间体的内孔在配合设计时，留有一定的间隙，涡轮增压器正常工作时，润滑油会充满他们之间的间隙，油膜会托起整个转子系统，形成挤压油膜阻尼器，这样可以大大的减小涡轮增压器工作的振动，从而提高涡轮增压器的寿命和可靠性，涡轮增压器正常工作时，会有油膜充满其中，形成油膜阻尼器，它可以吸收振动，保证转子的稳定运转。
所述的转子系统还包括两个弹簧、两个止推套和两个轴承，两个弹簧对称设置在轴承套内并相互连接，两个止推套分别从两个弹簧的端部将弹簧套进止推套内并施加预紧力，两个轴承分别设在止推套的端面部位，两个轴承都为角接触的滚动轴承，所述的轴承套上设有润滑油孔，止推套的周面上设有润滑油道，止推套内设有喷射孔，喷射孔与润滑油道连通并将出口对准滚动轴承，润滑油孔对准润滑油道，润滑油支道出口对准润滑油孔。
采用滚动轴承代替普通的浮动轴承，解决了涡轮迟滞的问题，提高了涡轮增压器的机械效率和瞬态响应能力；该涡轮增压器的转子系统在滚动轴承的内侧各安装了一个弹簧，作为热补偿元件，以消除部件之间的热应力，同时，弹簧在实际的安装过程还施加有一定的预紧力，相当于起到定压预紧的作用，可消除轴向游隙，防止滚动轴承打滑，并能提高滚动轴承的支承刚度，滚动轴承的支承刚度越高，其对应的极限转速也就越高。因此，该定压预紧的装配方式，可以在一定程度上提供滚动轴承的工作转速，满足涡轮增压器高转速运行的要求；压气轮上的轴向力传递到前轴承的内环上，由于选用的是角接触滚动轴承，轴向力可以通过滚珠和外环传递到后面的止推套上，止推套通过弹簧将轴向力传递到第二个止推套，第二个止推套再将轴向力传递到后轴承的外环，通过该角接触轴承的内环再将轴向力传递到涡轮轴上；压力润滑油能够通过定位销进入到中间体的油路中，再喷射进轴承套和止推套的油路中，最后通过润滑油喷射孔以薄雾润滑的方式润滑涡轮增压器两端的滚动轴承，保证了增压器的稳定运行，两个止推套与轴承套配合形成两条油路；这样的双流道润滑系统的设计，解决了增压器的润滑问题，提高了滚动轴承增压器运行的可靠性。
所述的弹簧为热补偿部件。转子系统在滚动轴承的内侧各安装了一个弹簧，作为热补偿元件，以消除部件之间的热应力，同时，弹簧在实际的安装过程还施加有一定的预紧力，相当于起到定压预紧的作用，可消除轴向游隙，防止陶瓷滚动轴承打滑，并能提高轴承的支承刚度。滚动轴承的支承刚度越高，其对应的极限转速也就越高，因此，该定压预紧的装配方式，可以在提高滚动轴承的极限工作转速，满足涡轮增压器高转速运行的要求。
所述的喷射孔将润滑油喷射成油雾。油雾能提高润滑的效果，比普通的润滑油直接润滑散热更好。
所述的滚动轴承为陶瓷滚动轴承。滚动体产生的离心力和陀螺力矩与其材料密度成正比，制造陶瓷轴承的氮化硅(Si3N4)的密度只为轴承钢的40％，采用陶瓷滚动轴承有利于满足高转速的要求；陶瓷材料的弹性模量大，热膨胀系数仅为钢的25％，使得陶瓷滚动轴承具有刚度高、径向间隙稳定的优点，因此，陶瓷滚动轴承能更好地满足涡轮增压器高稳定性的要求。
本实用新型的优点是可以吸收振动，保证转子的稳定运转，大大的减小涡轮增压器工作的振动，从而提高涡轮增压器的寿命和可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
本实施方式如图1所示，滚动轴承涡轮增压器的挤压油膜阻尼器，它包括润滑油、中间体2、定位销1以及转子系统中的轴承套4，轴承套4用定位销1固定在中间体2的内孔上，轴承套4在使用定位销1固定时，在轴承套与中间体之间留有间隙3，定位销1内部为中空的，且将该中空部分作为润滑油主道1a，中间体2上设有润滑油支道2a，润滑油主道1a与润滑油支道2a通过定位销1侧壁的出孔1b连通，润滑油支道2a与间隙3连通，润滑油为压力润滑油，该压力润滑油从润滑油主道1a、润滑油支道2a进入间隙3内形成能支撑起转子系统的油膜，形成油膜阻尼器。
上述实施方式中，转子系统还包括两个弹簧5、两个止推套6和两个轴承7，两个弹簧5对称设置在轴承套4内并相互连接，两个止推套6分别从两个弹簧5的端部将弹簧5套进止推套6内并施加预紧力，两个轴承7分别设在止推套6的端面部位，两个轴承都为角接触的滚动轴承7，所述的轴承套4上设有润滑油孔4a，止推套6的周面上设有润滑油道6a，止推套6内设有喷射孔6b，喷射孔6b与润滑油道6a连通并将出口对准滚动轴承7，润滑油孔4a对准润滑油道6a，润滑油支道2a出口对准润滑油孔4a。
上述实施方式中，弹簧为热补偿部件。
上述实施方式中，喷射孔将润滑油喷射成油雾。
上述实施方式中，滚动轴承为陶瓷滚动轴承。
工作原理是，轴承套4用定位销1固定在中间体2的内孔上，轴承套4与中间体2的内孔在配合设计时，留有一定的间隙3，涡轮增压器正常工作时，压力润滑油通过润滑油主道1a、润滑油支道2a进入间隙3，并充满间隙3形成油膜，油膜会托起整个转子系统，形成挤压油膜阻尼器，它可以吸收振动，保证转子的稳定运转，这样可以大大的减小涡轮增压器工作的振动，从而提高涡轮增压器的寿命和可靠性，压力润滑油能够通过定位销进入到中间体的油路中，再喷射进轴承套和止推套的油路中，最后通过润滑油喷射孔以薄雾润滑的方式润滑涡轮增压器两端的滚动轴承，保证了增压器的稳定运行。两个止推套与轴承套配合形成两条油路，这样的双流道润滑系统的设计，解决了增压器的润滑问题，提高了滚动轴承增压器运行的可靠性。
Claims (5)
1.滚动轴承涡轮增压器的挤压油膜阻尼器，其特征在于：它包括润滑油、中间体、定位销以及转子系统中的轴承套，轴承套用定位销固定在中间体的内孔上，在轴承套与中间体之间设有间隙，定位销内部为中空的，且将该中空部分作为润滑油主道，中间体上设有润滑油支道，润滑油主道与润滑油支道连通，润滑油支道与间隙连通，润滑油为压力润滑油，该压力润滑油从润滑油主道、润滑油支道进入间隙内形成能支撑起转子系统的油膜。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承涡轮增压器的挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述的转子系统还包括两个弹簧、两个止推套和两个轴承，两个弹簧对称设置在轴承套内并相互连接，两个止推套分别从两个弹簧的端部将弹簧套进止推套内并施加预紧力，两个轴承分别设在止推套的端面部位，两个轴承都为角接触的滚动轴承，所述的轴承套上设有润滑油孔，止推套的周面上设有润滑油道，止推套内设有喷射孔，喷射孔与润滑油道连通并将出口对准滚动轴承，润滑油孔对准润滑油道，润滑油支道出口对准润滑油孔。
3.根据权利要求2所述的滚动轴承涡轮增压器的挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述的弹簧为热补偿部件，并施加了预紧力。
4.根据权利要求2所述的滚动轴承涡轮增压器的挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述的喷射孔将润滑油喷射成油雾。
5.根据权利要求2所述的滚动轴承涡轮增压器的转子支承机构，其特征在于：所述的滚动轴承为陶瓷滚动轴承。
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| CN111963261A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-11-20 | 淮南市泰能电力工程有限公司 | 一种提高润滑油使用期限的汽轮机转轴位置润滑系统 |
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