CN205154272U - 差动悬浮式低阻尼涡轮增压器滑动轴承 - Google Patents

Abstract

一种差动悬浮式低阻尼涡轮增压器滑动轴承，在外圆表面上设有差动驱动油槽，其横截面形状为契块形，差动驱动油槽的深度沿涡轮轴的旋转方向逐渐增大，在配合内孔上设有油膜形成槽，油膜形成槽的进油开口与进油孔相通，其横截面形状也为契块形，油膜形成槽的深度沿涡轮轴的旋转方向逐渐减小。它既能降低涡轮轴相对于滑动轴承的转动速度，又能在转动磨擦副之间形成压力油膜，降低滑动轴承及涡轮轴的转动阻力，使它们实现低阻尼旋转状态，降低涡轮增压器的运行极限温度，比现有技术下降20°～30°，提高涡轮增压器的增压性能和使用寿命，在同等试验条件下，涡轮增压器的工作机温能控制在150°以内，气泵的出气压力可提高10％～12％。

Description

差动悬浮式低阻尼涡轮增压器滑动轴承

【技术领域】

本实用新型涉及一种排气式涡轮增压器，尤其涉及排气式涡轮增压器中用于支承涡轮轴的滑动轴承。

【背景技术】

排气式涡轮增压器是利用发动机排出的压力高温废气作为动力源，发动机排出的高温压力废气引入涡轮增压器中的涡轮机，利用废气所含有的能量推动涡轮机中的涡轮旋转，从而带动涡轮旋转，同时带动与之同轴的压气机叶轮转动，由压气机将吸入空气进行缩压后输送发动机的进气系统，向发动机气缸内充入高密度空气，增加气缸中的氧气含量，这样既能提高同型号发动机的输出功率，也能提高显著改善发动机的经济性，促使柴油充分燃烧，提高发动机的热效率，降低燃油消耗率，减少有害气体排放，降低噪声，因此，车用发动机和船用发动机都需要匹配涡轮增压器，增压供氧是发动机的发展方向。

目前使用最普遍的涡轮增压器是排气式涡轮增压器，它包括涡轮壳、涡轮、涡轮轴、中间体、滑动轴承、增压叶轮和压壳，涡轮和增压叶轮分别安装在涡轮轴的两端，涡轮位于涡轮壳中，增压叶轮位于压壳中，涡轮轴通过二只滑动轴承安装在中间体上，涡轮壳和压壳分别密封地固定安装在中间体的两侧，两只滑动轴承由带压润滑油进行润滑和冷却。在滑动轴承的周向均匀地设有进油孔，便于润滑油能进入涡轮轴与滑动轴承的接触面，满足充分润滑和冷却要求。

现有的排气式涡轮增压器在工作过程中，磨擦阻力大，轴承升温高，不仅影响到涡轮增压器增压效果的进一步提高，而且使用寿命难以保证，申请人经过分析，导致排气式涡轮增压器的运行阻力大主要原因是：

第一，在涡轮轴与中间体两端间的转动密封处存在摩擦力；

第二，在涡轮轴与两只滑动轴承之间存在转动摩擦力；

第三，涡轮轴与滑动轴承之间相对转动速度太高，一般在12～15万转/分钟，如此高的转速必然产生大量的磨擦热量，导致滑动轴承升温高。

在上述三个原因中，涡轮轴与中间体两端的密封件之间转动磨擦不可避免，否则就无法密封。第二个问题在专利ZL201220433047.3中已给出了解决方案。第三个问题还没有好的解决办法，因为，涡轮增压器的设计转速就很高，降低叶轮的转速就会影响涡轮增压器的增压效果。如何在不降低涡轮轴转速的前提下，降低涡轮轴相对于滑动轴承之间的转速，是降低转动摩擦力和降低滑动轴承升过高的有效途径。为了克服现有的排气式涡轮增压器的运行阻力大，控制滑动轴承的工作温度，进一步提高涡轮增压器增压效果和使用寿命，申请人研制出一种低阻尼发动机涡轮增压器，其中，滑动轴承是核心零件。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种差动悬浮式低阻尼涡轮增压器滑动轴承。

本实用新型采取的技术方案是：

一种差动悬浮式低阻尼涡轮增压器滑动轴承，包括轴承体、进油孔、外圆表面和配合内孔，进油孔沿周向均匀分布在滑动轴承的外圆表面与配合内孔之间，在滑动轴承的外圆表面上设有驱动油槽，驱动油槽的横截面形状为契块形，驱动油槽的深度沿涡轮轴的旋转方向逐渐增大，在滑动轴承的配合内孔上设有油膜形成槽，油膜形成槽的进油开口与进油孔相通，所述油膜形成槽的横截面形状也为契块形，油膜形成槽的深度沿涡轮轴的旋转方向逐渐减小。

进一步，在外圆表面上均匀地设有N个驱动油槽，N＝3～8，在配合内孔上均匀地设有M个进油孔和油膜形成槽，M＝3～8。

更进一步，在外圆表面上均匀地设有8个驱动油槽，在配合内孔上均匀地设有4个进油孔和油膜形成槽。

更进一步，在外圆表面上均匀地设有4个驱动油槽，在配合内孔上均匀地设有4个进油孔和油膜形成槽，且进油孔、驱动油槽和油膜形成槽同相位分布。

进一步，所述驱动油槽的底面为平面。

进一步，所述驱动油槽的底面为弧面。

进一步，所述油膜形成槽的顶面为平面。

进一步，所述油膜形成槽的顶面为弧面。

由于在滑动轴承的外圆表面上设有驱动油槽，驱动油槽的横截面形状为契块形，驱动油槽的深度沿涡轮轴的旋转方向逐渐增大，在滑动轴承的配合内孔上设有油膜形成槽，油膜形成槽的进油开口与进油孔相通，所述油膜形成槽的横截面形状也为契块形，油膜形成槽的深度沿涡轮轴的旋转方向逐渐减小，这样，涡轮轴相对滑动轴承作高速旋转时，中间壳体上外加压力润滑油首先作用于滑动轴承的外圆表面与中间壳体上内孔之间，使滑动轴承的外圆表面通过压力油膜位于中间壳体上的内孔中心，同时压力油作用于开设在外圆表面上的驱动油槽，由于驱动油槽沿涡轮轴旋转方向存有径向差，高压润滑油必然驱动滑动轴承沿涡轮轴旋转方向转动，同时高压润滑油通过进油孔进入配合内孔，涡轮轴与配合内孔之间通过油膜形成槽形成使涡轮轴自动悬浮定心的压力油膜，这样，不仅能减少涡轮轴与滑动轴承之间的转动摩擦力，更重要的是它能使滑动轴承相对中间壳体转动，且转动方向与涡轮轴的转动轴方向相同，这样，涡轮轴相对滑动轴承的转速就大幅度降低，以涡轮轴设计转速为12万转为例，若滑动轴承的同向转速达到5万转，那么，涡轮轴相对滑动轴承的转速就只有7万转，试验表明，转速高低对滑动轴承的升温有直接影响，滑动轴承的温升高，润滑油的粘度就会下降，既会影响润滑油的润滑效果，又会降低润滑油的冷却效果，导致涡轮增压器温度居高不下，直接影响了涡轮增压器的使用寿命。

本实用新型所采用的方案，既能降低涡轮轴相对于滑动轴承的转动速度，使滑动轴承相对于中间体和涡轮轴的转速控制8～9万转的理想转速范围内，又能在转动磨擦副之间形成压力油膜，最大限度地降低磨擦，低滑动轴承及涡轮轴的转动阻力，使它们实现低阻尼旋转状态，从而达到控制涡轮增压器的运行极限温度，提高涡轮增压器的增压性能和使用寿命，申请人经试验，采取本实用新型的技术方案，在同等试验条件下，涡轮增压器的工作机温能控制在150°以内，比现有技术下降20°～30°，增压气泵的出气压力可提高10％～12％，润滑油的粘度能保持正常值范围内。

【附图说明】

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本实用新型在排气式涡轮增压器中应用的结构示图；

图4为本实用新型在中间体中的安装结构示意图；

图中，1-涡轮壳；2-涡轮；3-涡轮轴；4-滑动轴承；5-中间体；6-扩压板；7-增压叶轮；8-压壳；9-挡热板；41-轴承体；42-进油孔；43-外圆表面；44-配合内孔；45-驱动油槽；46-油膜形成槽；51-润滑油路。

【具体实施方式】

下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式：

实施例1：

一种差动悬浮式低阻尼涡轮增压器滑动轴承，如图1、图2所示，包括轴承体41、进油孔42、外圆表面43和配合内孔44，进油孔42沿周向均匀分布在滑动轴承的外圆表面43与配合内孔44之间，在滑动轴承的外圆表面43上设有驱动油槽45，驱动油槽45的横截面形状为契块形，驱动油槽45的深度沿涡轮轴的旋转方向逐渐增大，在滑动轴承的配合内孔44上设有油膜形成槽46，油膜形成槽46的进油开口与进油孔42相通，所述油膜形成槽46的横截面形状也为契块形，油膜形成槽46的深度沿涡轮轴的旋转方向逐渐减小。

在本例中，在外圆表面43上均匀地设有4个驱动油槽45，在配合内孔44上均匀地设有4个进油孔42和油膜形成槽46，且进油孔42、驱动油槽45和油膜形成槽46同相位分布，所述驱动油槽45的底面为平面并与配合内孔44的轴线垂直，所述油膜形成槽46的顶面为平面并与配合内孔44的轴线存有75°～55°的夹角。

实施例2：与实施例1不同之处在于：在外圆表面上均匀地设有8个驱动油槽45，在配合内孔上均匀地设有4个进油孔42和油膜形成槽46，其中，驱动油槽45间隔地与进油孔42和油膜形成槽46同相位分布。

实施例3：与实施例1不同之处在于：所述驱动油槽45的底面为弧面；所述油膜形成槽46的顶面为弧面。

图3、图4是装有本实用新型的一种低阻尼发动机涡轮增压器，它包括涡轮壳1、涡轮2、涡轮轴3、滑动轴承4、中间体5、扩压板6、增压叶轮7、压壳8和挡热板9，涡轮2和增压叶轮7分别安装在涡轮轴3的两端，涡轮2位于涡轮壳1中，增压叶轮7位于压壳8中，涡轮轴3通过二只滑动轴承4安装在中间体5上，涡轮壳1固定安装在中间体5的左侧，二者之间设有挡热板9，扩压板6的左侧与中间体5密封地连接成一体，扩压板6的右侧与压壳8密封连接成一体，中间体5上的润滑油路51与两只滑动轴承4相通连，在外圆表面上均匀地设有4个驱动油槽45，在配合内孔上均匀地设有4个进油孔42和油膜形成槽46，驱动油槽45、进油孔42和油膜形成槽46同相位分布。

Claims (8)

1.一种差动悬浮式低阻尼涡轮增压器滑动轴承，包括轴承体(41)、进油孔(42)、外圆表面(43)和配合内孔(44)，进油孔(42)沿周向均匀分布在滑动轴承的外圆表面(43)与配合内孔(44)之间，其特征是：在滑动轴承的外圆表面(43)上设有驱动油槽(45)，驱动油槽(45)的横截面形状为契块形，驱动油槽(45)的深度沿涡轮轴的旋转方向逐渐增大，在滑动轴承的配合内孔(44)上设有油膜形成槽(46)，油膜形成槽(46)的进油开口与进油孔(42)相通，所述油膜形成槽(46)的横截面形状也为契块形，油膜形成槽(46)的深度沿涡轮轴的旋转方向逐渐减小。

2.根据权利要求1所述差动悬浮式低阻尼涡轮增压器滑动轴承，其特征是：在外圆表面(43)上均匀地设有N个驱动油槽(45)，N＝3～8，在配合内孔(44)上均匀地设有M个进油孔(42)和油膜形成槽(46)，M＝3～8。

3.根据权利要求2所述差动悬浮式低阻尼涡轮增压器滑动轴承，其特征是：在外圆表面(43)上均匀地设有4～8个驱动油槽(45)，在配合内孔上均匀地设有4个进油孔(42)和油膜形成槽(46)。

4.根据权利要求2所述差动悬浮式低阻尼涡轮增压器滑动轴承，其特征是：在外圆表面上均匀地设有4个驱动油槽(45)，在配合内孔上均匀地设有4个进油孔(42)和油膜形成槽(46)，且进油孔(42)、驱动油槽(45)和油膜形成槽(46)同相位分布。

5.根据权利要求1所述差动悬浮式低阻尼涡轮增压器滑动轴承，其特征是：所述驱动油槽45的底面为平面。

6.根据权利要求1所述差动悬浮式低阻尼涡轮增压器滑动轴承，其特征是：所述驱动油槽(45)的底面为弧面。

7.根据权利要求1所述差动悬浮式低阻尼涡轮增压器滑动轴承，其特征是：所述油膜形成槽(46)的顶面为平面。

8.根据权利要求1所述差动悬浮式低阻尼涡轮增压器滑动轴承，其特征是：所述油膜形成槽(46)的顶面为弧面。