CN209308759U - 一种涡轮增压器的轴承系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种涡轮增压器的轴承系统，包括轴承体(1)，所述轴承体(1)内部安装有横向分布的浮动轴承(3)；所述浮动轴承(3)中横向贯穿有一根涡轮转轴(2)；所述轴承体(1)的上部开有一个垂直分布的轴承体进油孔(11)；所述浮动轴承(3)的左右两侧分别具有压气机端油楔面(5)和涡轮端油楔面(10)。本实用新型公开的一种涡轮增压器的轴承系统，其具有的浮动轴承为全浮动轴承，能够在不增加润滑油量和润滑油压力的情况下，对止推油楔面进行高效润滑，最大限度地减小止推轴承油楔面磨损，延长增压器使用寿命，同时能够使得增压器的结构变得更加紧凑，降低了增压器的重量，实现了增压器的小型化。

Description

一种涡轮增压器的轴承系统

技术领域

本实用新型涉及内燃机的涡轮增压技术领域，特别是涉及一种涡轮增压器的轴承系统。

背景技术

现代各种动力装置对动力性能的要求越来越高，因此，就要求发动机不断提高其强化程度，而增压器的作用是给发动机提供强大的空气压力，从而提高发动机的性能和动力输出。涡轮增压器是现代发动机提高功率、节油降耗和改善排放必不可少的零部件。

对于涡轮增压器，其具有的轴承系统是涡轮增压器的重要元件之一，轴承系统与涡轮和压气机一起，成为涡轮增压器的三个重要组成部分，无论对于提高增压器的总效率，还是保证增压器的结构可靠性，轴承部分均起着重要的作用。

其中，止推轴承是涡轮增压器的关键部件之一，在涡轮增压器中，止推轴承的作用是使增压器转子总成的涡端压力与压端压力达到平衡。随着现代发动机强化程度不断增强，涡轮增压器工作转速与压比不断提高，工况愈加严峻以及润滑、冷却条件更为恶劣。作为平衡增压器转子轴轴向力的止推轴承，其承受的轴向交变负荷也越来越复杂，这对涡轮增压器止推轴承的设计、制造提出了更高的要求。

随着涡轮增压器压比的不断提高，压气机端与涡轮端的轴向推力不断增大，对于现有的涡轮增压器，由于其轴承系统结构设计不合理，其具有的止推轴承的油膜难以承受压气机端与涡轮端的轴向推力，易造成止推轴承止推面的磨损，从而导致涡轮增压器的性能衰减，严重影响到涡轮增压器的整体使用寿命。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种涡轮增压器的轴承系统，其具有的浮动轴承为全浮动轴承，能够在不增加润滑油量和润滑油压力的情况下，对止推油楔面进行高效润滑，最大限度地减小止推轴承油楔面磨损，延长增压器使用寿命，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

为此，本实用新型提供了一种涡轮增压器的轴承系统，包括轴承体，所述轴承体内部安装有横向分布的浮动轴承；

所述浮动轴承中横向贯穿有一根涡轮转轴；

所述轴承体的上部开有一个垂直分布的轴承体进油孔；

所述浮动轴承的左右两侧分别具有压气机端油楔面和涡轮端油楔面。

其中，所述压气机端油楔面和涡轮端油楔面与所述轴承体进油孔相连通；

所述轴承体内部具有一体式轴承座；

所述一体式轴承座内安装有浮动轴承。

其中，所述浮动轴承的中部径向四周外壁与所述轴承体的内壁之间，形成有中空的、横向分布的轴承润滑油道；

所述涡轮转轴的中部径向四周外壁与所述浮动轴承的内壁之间，形成有中空的、横向分布的转轴润滑油道；

所述轴承润滑油道与所述轴承体进油孔的下端相连通；

所述浮动轴承的中部沿着径向圆周方向具有环形分布的导油槽；

所述导油槽的内侧开口与所述转轴润滑油道相连通；

所述导油槽的外侧开口与所述轴承润滑油道相连通。

其中，所述导油槽与所述轴承体进油孔的下端开口相对应设置，所述导油槽与所述轴承体进油孔位于同一轴线上。

其中，所述轴承体进油孔的上部直径，大于所述轴承体进油孔的下部直径。

其中，所述轴承体的下部具有一个中空的轴承体回油孔，所述轴承体回油孔与所述压气机端油楔面和涡轮端油楔面相连通。

其中，所述涡轮转轴包括横向分布的粗轴部分和细轴部分，所述细轴部分位于所述粗轴部分的左边；

所述粗轴部分位于浮动轴承中。

其中，所述浮动轴承的左右两侧的压气机端油楔面和涡轮端油楔面，用于对所述粗轴部分进行轴向定位；

所述粗轴部分和细轴部分一体成型。

其中，所述细轴部分自右向左套接有一个轴封套；

所述轴封套的外壁套接有一个浮动轴承盖板；

所述浮动轴承盖板的四周外侧与所述轴承体的内壁相连接；

所述浮动轴承盖板的左侧设置有压气机封油盖；

所述压气机封油盖与轴承体的内壁相连接。

其中，所述压气机封油盖通过两个螺钉与轴承体相螺纹固定连接。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种涡轮增压器的轴承系统，其具有的浮动轴承为全浮动轴承，能够在不增加润滑油量和润滑油压力的情况下，对止推油楔面进行高效润滑，最大限度地减小止推轴承油楔面磨损，延长增压器使用寿命，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

此外，本实用新型提供的涡轮增压器的轴承系统，其在应用后，能够使得增压器的结构变得更加紧凑，降低了增压器的重量，实现了增压器的小型化。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种涡轮增压器的轴承系统的剖视图；

图2为本实用新型提供的一种涡轮增压器的轴承系统中压气机端油楔面的结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种涡轮增压器的轴承系统中涡轮端油楔面的结构示意图；

图4为沿着图2所示A-A线的剖视图；

图5为沿着图3所示B-B线的剖视图；

图中：1为轴承体；2为涡轮转轴；3为浮动轴承；4为轴封套；5为压气机端油楔面；6为压气机封油盖；7为浮动轴承盖板；8为螺钉；9为一体式轴承座；10为涡轮端油楔面；

11为轴承体进油孔，12为轴承体回油孔；

21为粗轴部分，22为细轴部分；

30为浮动轴承进油孔，31为轴承润滑油道，32为转轴润滑油道。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1，本实用新型提供了一种涡轮增压器的轴承系统，包括轴承体1，所述轴承体1内部安装有横向分布的浮动轴承3；

所述浮动轴承3中横向贯穿有一根涡轮转轴2(即所述涡轮转轴2的外壁套装有浮动轴承3)；

所述轴承体1的上部开有一个垂直分布的轴承体进油孔11；

所述浮动轴承3的左右两侧分别具有压气机端油楔面5和涡轮端油楔面10。

在本实用新型中，具体实现上，所述压气机端油楔面5和涡轮端油楔面10与所述轴承体进油孔11相连通。

在本实用新型中，具体实现上，所述轴承体1内部具有一体式轴承座9；

所述一体式轴承座9内安装有浮动轴承3。

在本实用新型中，具体实现上，所述浮动轴承3的中部径向四周外壁与所述轴承体1的内壁(具体为一体式轴承座9的内壁)之间，形成有中空的、横向分布的轴承润滑油道31(即中空的油道间隙)；

所述涡轮转轴2的中部径向四周外壁与所述浮动轴承3的内壁之间，形成有中空的、横向分布的转轴润滑油道32；

所述轴承润滑油道31与所述轴承体进油孔11的下端相连通；

所述浮动轴承3的中部沿着径向圆周方向，等间隔贯穿设置有多个浮动轴承进油孔30(可以为三个，根据实际情况，还可以不限于三个)；

所述导油槽30的内侧开口与所述转轴润滑油道32相连通；

所述导油槽30的外侧开口与所述轴承润滑油道31相连通。

也就是说，通过导油槽30的作用，所述转轴润滑油道32、轴承润滑油道31均与轴承体进油孔11实现了连通，从而方便润滑油的注入。

具体实现上，所述导油槽30与所述轴承体进油孔11的下端开口相对应设置，所述导油槽30与所述轴承体进油孔11位于同一轴线上，因此，能够有效减少润滑油从轴承体进油孔11注入到导油槽30以及转轴润滑油道32遇到的阻力，方便了润滑油顺畅的注入，有效保证润滑油的流动效果，同时，由于该流经路径为直线路径，能够缩短润滑油的整体流经路径长度，从而有利于降低对润滑油的实际需求量。

在本实用新型中，所述轴承体进油孔11的上部直径，大于所述轴承体进油孔11的下部直径，从而能够保证润滑油具有较大的压力，挤压到轴承润滑油道31、导油槽30以及转轴润滑油道32中，保证润滑油充分被利用，完全填充到轴承润滑油道31、导油槽30以及转轴润滑油道32中，从而使得本实用新型的浮动轴承3具有优良的润滑效果，能够有效减少机械损失。

在本实用新型中，所述轴承体1的下部具有一个中空的轴承体回油孔12，所述轴承体回油孔12与所述压气机端油楔面5和涡轮端油楔面10相连通。

在本实用新型中，需要说明的是，对于本实用新型提供的轴承系统，其所使用的浮动轴承兼具止推轴承作用，其中，压气机端油楔面5和涡轮端油楔面10共同起到止推轴承作用，为增压器转子提供轴向定位。

需要说明的是，对于本实用新型，外部的润滑油通过轴承体进油孔11进入周向均布的三个浮动轴承进油孔30，首先进入轴承润滑油道31逸到浮动轴承3与轴承体1之间的配合间隙，形成油膜，一部分还进入转轴润滑油道32逸到浮动轴承3与涡轮转轴2之间的配合间隙，形成油膜。最后润滑油进入浮动轴承端面的压气机端油楔面5、涡轮端油楔面10，建立止推面油膜，最后润滑油完全失压，进入轴承体回油孔轴承体回油孔12。

在本实用新型中，参见图2至图5所示，分别显示了压气机端油楔面5和涡轮端油楔面10的具体结构，其中，所述压气机端油楔面5和涡轮端油楔面10的外壁，均具有螺旋斜面部分C以及平面部分D，所述螺旋斜面部分C突出于平面部分D(即外露突出)。

在本实用新型中，所述涡轮转轴2包括横向分布的粗轴部分21和细轴部分22，所述细轴部分22位于所述粗轴部分21的左边；

所述粗轴部分21位于浮动轴承3中；因此，所述粗轴部分21通过浮动轴承3提供径向的定位。

具体实施上，所述浮动轴承的左右两侧的压气机端油楔面5和涡轮端油楔面10，用于对所述粗轴部分21进行轴向定位。

具体实施上，所述粗轴部分21和细轴部分22一体成型。

需要说明的是，对于本实用新型，粗轴部分21通过浮动轴承3的两个油楔面(即压气机端油楔面5和涡轮端油楔面10)提供轴向定位。所述浮动轴承3安装在所述轴承体1的内部。

具体实施上，所述细轴部分22自右向左套接有一个轴封套4；

所述轴封套4的外壁套接有一个浮动轴承盖板7；

所述浮动轴承盖板7的四周外侧与所述轴承体1的内壁相连接；

所述浮动轴承盖板7的左侧设置有压气机封油盖6；

所述压气机封油盖6与轴承体1的内壁相连接。

具体实施上，所述压气机封油盖6通过两个螺钉8(例如内六方的螺钉)与轴承体1相螺纹固定连接。

具体实施上，所述细轴部分22的左端部，固定安装有压气机叶轮。

需要说明的是，对于本实用新型，涡轮转轴2通过浮动轴承3与轴承体1相接触，提供径向支撑，同时浮动轴承3又兼有提供现有的止推轴承的作用，本实用新型的浮动轴承3的结构设计不需要设置现有止推轴承的轴承挡圈，在本实用新型中，涡轮转轴2的细轴部分22(即小轴径部分)只有一个轴封套4作为回转小件，轴封套4通过压气机封油盖6来提供径向定位。

对于本实用新型，其对浮动轴承进行了和止推轴承一体化的设计，将止推轴承的两个油楔面置于浮动轴承的左右两个端面之间，取消了单独的止推轴承设计，并且使得浮动轴承本身作为全浮动轴承工作，因此，本实用新型针对在直径45mm以下、转速达到200000rpm以上的压气机叶轮，可以有效降低涡轮转轴与止推面的相对线速度，在不增加润滑油量和润滑油压力的情况下，通过将润滑油充分填充到轴承润滑油道31、导油槽30以及转轴润滑油道32中，使得本实用新型的浮动轴承3具有优良的润滑效果，实现对浮动轴承3左右两侧的止推油楔面进行高效的润滑，因此，能够最大限度的减小止推轴承油楔面的磨损，延长增压器使用寿命。同时，还可以使增压器结构的变得更加紧凑，降低了增压器的重量，实现了增压器的小型化。

在本实用新型中，需要说明的是，因为浮动轴承3相对于涡轮转轴2绕轴线发生相对转动，浮动轴承3相对于一体式轴承座9也发生相对转动，因此，本实用新型提供的浮动轴承3为全浮动轴承。

需要说明的是，全浮动轴承是相对于半浮动轴承提出的，半浮动轴承不仅需要轴承座提供径向支撑，同样需要轴承座来提供防止浮动轴承发生周向转动的装置。而对于全浮动轴承，其本身在工作中也作回转运动，所以就有了本专利方案提出的降低涡轮转轴2相对浮动轴承的线速度的概念。

在本实用新型中，本实用新型的浮动轴承3为全浮动轴承，其本身工作过程中也是一个回转件，从作为浮动轴承来讲，相对于涡轮转轴的线速度大大低于半浮动轴承，工作中产生的热量少，可靠性高。同时，从作为止推轴承来讲，止推轴承的油楔面也是回转的，在涡轮转轴高速工作时，油楔面相对于涡轮转轴的速度也是一个比较低的水平，在不提高润滑油压力和润滑油流量的情况，可以对油楔面进行有效润滑。

在本实用新型中，本实用新型的核心点是相对于目前止推油楔面固定的结构，本实用新型提出的参与回转的油楔面，在涡轮转轴高速工作时，对于油楔面的润滑压力就相当于油楔面固定时涡轮转轴低速运行的压力。所以能够在不增加润滑油量和润滑油压力的情况下，对浮动轴承3左右两侧的止推油楔面进行高效的润滑。

需要说明的是，对于本实用新型提供的涡轮增压器的轴承系统参与回转的零部件包括：涡轮转轴2、轴封套4以及压气机叶轮。其中，整个涡轮增压器轴承系统径向支撑和轴向支撑均由浮动轴承3提供，当浮动轴承3作为径向支撑时，作为全浮动轴承工作，即涡轮转轴在浮动轴承内孔转动，浮动轴承本身在轴承座也发生转动。而当作为止推轴承工作时，浮动轴承3本身在浮动轴承盖板7和轴承体1之间轴向窜动，即止推轴承的油楔面也在作与涡轮转轴同向回转运动，止推油楔面相对涡轮转轴的线速度就在一个比较低的水平，从而解决了涡轮转轴高速运转时，止推轴承润滑不到位，出现的油楔面烧结而导致的增压器故障。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下的有益技术效果：

1、本实用新型提供的涡轮增压器的轴承系统，其结构设计科学合理，通过采用浮动轴承上集成油楔面，从而能够实现替代止推轴承的功效，同时，本实用新型中的浮动轴承为全浮动轴承，能够降低了油楔面与涡轮转轴的相对线速度，从而在不增加止推面间隙和润滑油供油压力的情况下，可以对止推面实现的有效润滑，因此能够最大限度的减小止推轴承油楔面的磨损，延长增压器使用寿命。

2、本实用新型所设计的涡轮增压器的轴承系统，能够有效地利用轴承体内部的空间，使增压器的结构变得更加紧凑，降低了增压器的重量，实现了增压器的小型化。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种涡轮增压器的轴承系统，其具有的浮动轴承为全浮动轴承，能够在不增加润滑油量和润滑油压力的情况下，对止推油楔面进行高效润滑，最大限度地减小止推轴承油楔面磨损，延长增压器使用寿命，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

此外，本实用新型提供的涡轮增压器的轴承系统，其在应用后，能够使得增压器的结构变得更加紧凑，降低了增压器的重量，实现了增压器的小型化。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种涡轮增压器的轴承系统，其特征在于，包括轴承体(1)，所述轴承体(1)内部安装有横向分布的浮动轴承(3)；

所述浮动轴承(3)中横向贯穿有一根涡轮转轴(2)；

所述轴承体(1)的上部开有一个垂直分布的轴承体进油孔(11)；

所述浮动轴承(3)的左右两侧分别具有压气机端油楔面(5)和涡轮端油楔面(10)。

2.如权利要求1所述的涡轮增压器的轴承系统，其特征在于，所述压气机端油楔面(5)和涡轮端油楔面(10)与所述轴承体进油孔(11)相连通；

所述轴承体(1)内部具有一体式轴承座(9)；

所述一体式轴承座(9)内安装有浮动轴承(3)。

3.如权利要求1所述的涡轮增压器的轴承系统，其特征在于，所述浮动轴承(3)的中部径向四周外壁与所述轴承体(1)的内壁之间，形成有中空的、横向分布的轴承润滑油道(31)；

所述涡轮转轴(2)的中部径向四周外壁与所述浮动轴承(3)的内壁之间，形成有中空的、横向分布的转轴润滑油道(32)；

所述轴承润滑油道(31)与所述轴承体进油孔(11)的下端相连通；

所述浮动轴承(3)的中部沿着径向圆周方向具有环形分布的导油槽(30)；

所述导油槽(30)的内侧开口与所述转轴润滑油道(32)相连通；

所述导油槽(30)的外侧开口与所述轴承润滑油道(31)相连通。

4.如权利要求3所述的涡轮增压器的轴承系统，其特征在于，所述导油槽(30)与所述轴承体进油孔(11)的下端开口相对应设置，所述导油槽(30)与所述轴承体进油孔(11)位于同一轴线上。

5.如权利要求3所述的涡轮增压器的轴承系统，其特征在于，所述轴承体进油孔(11)的上部直径，大于所述轴承体进油孔(11)的下部直径。

6.如权利要求1所述的涡轮增压器的轴承系统，其特征在于，所述轴承体(1)的下部具有一个中空的轴承体回油孔(12)，所述轴承体回油孔(12)与所述压气机端油楔面(5)和涡轮端油楔面(10)相连通。

7.如权利要求1至6中任一项所述的涡轮增压器的轴承系统，其特征在于，所述涡轮转轴(2)包括横向分布的粗轴部分(21)和细轴部分(22)，所述细轴部分(22)位于所述粗轴部分(21)的左边；

所述粗轴部分(21)位于浮动轴承(3)中。

8.如权利要求7所述的涡轮增压器的轴承系统，其特征在于，所述浮动轴承的左右两侧的压气机端油楔面(5)和涡轮端油楔面(10)，用于对所述粗轴部分(21)进行轴向定位；

所述粗轴部分(21)和细轴部分(22)一体成型。

9.如权利要求7所述的涡轮增压器的轴承系统，其特征在于，所述细轴部分(22)自右向左套接有一个轴封套(4)；

所述轴封套(4)的外壁套接有一个浮动轴承盖板(7)；

所述浮动轴承盖板(7)的四周外侧与所述轴承体(1)的内壁相连接；

所述浮动轴承盖板(7)的左侧设置有压气机封油盖(6)；

所述压气机封油盖(6)与轴承体(1)的内壁相连接。

10.如权利要求9所述的涡轮增压器的轴承系统，其特征在于所述压气机封油盖(6)通过两个螺钉(8)与轴承体(1)相螺纹固定连接。