全浮動軸承渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及汽車發(fā)動機(jī)渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，特別是一種采用全浮動軸承結(jié)構(gòu)的渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪增壓是一種將發(fā)動機(jī)廢氣中的殘余能量轉(zhuǎn)化為提高發(fā)動機(jī)有效功率的技術(shù)，該技術(shù)不僅可以顯著提高發(fā)動機(jī)的動力性，降低發(fā)動機(jī)的燃油耗，還可有效減少發(fā)動機(jī)排放廢氣中的有害成分，具有高效、節(jié)能、環(huán)保的功效。同時(shí)該項(xiàng)技術(shù)也是高原地區(qū)發(fā)動機(jī)功率恢復(fù)的重要手段，使發(fā)動機(jī)能適應(yīng)不同海拔高度的運(yùn)行要求。所以，渦輪增壓器技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)動機(jī)的發(fā)展趨勢。
[0003]轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是渦輪增壓器的重要組成部件之一，通常情況下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中分別設(shè)有止推軸承和浮動軸承。隨著現(xiàn)代發(fā)動機(jī)強(qiáng)化程度不斷增強(qiáng)以及輕量化設(shè)計(jì)，特別各國對環(huán)境法規(guī)要求越來越嚴(yán)格，推動渦輪增壓器技術(shù)的不斷向前發(fā)展，新型車用渦輪增壓器將朝著增加壓比、提高工作效率、拓寬流量范圍、不斷小型化的方面發(fā)展，渦輪增壓器結(jié)構(gòu)愈加緊湊，其工作轉(zhuǎn)速不斷提高，工況愈加嚴(yán)峻以及潤滑條件更為惡劣，這對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造以及加工提出了更高的要求。
[0004]現(xiàn)有的渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如附圖1所示，包括葉輪1、密封套2、止推套3、止推軸承4、軸承體5、密封環(huán)6、渦輪轉(zhuǎn)子軸7、開口浮動軸承擋圈8及第一浮動軸承9和第二浮動軸承10。
[0005]軸承體5上設(shè)有進(jìn)油孔5-3及回油孔5-7，進(jìn)油孔5_3的底部設(shè)有橫向油孔5_4，橫向油孔5-4的兩端分別設(shè)有油孔5-5、5-6，油孔5-5、5-6分別與軸承體5內(nèi)的軸承孔5_1及5-2相通，為第一浮動軸承9和第二浮動軸承10提供潤滑油。
[0006]第一浮動軸承9的中心設(shè)有軸桿孔9-1，第一浮動軸承9的外園上設(shè)有環(huán)形油槽9-2，環(huán)形油槽9-2內(nèi)設(shè)有四個(gè)均勻分布的油孔9-3。第二浮動軸承10與第一浮動軸承9的結(jié)構(gòu)相同。
[0007]第一浮動軸承9和第二浮動軸承10通過開口浮動軸承擋圈8分別安裝在軸承體5內(nèi)的軸承孔5-1及5-2內(nèi)，開口浮動軸承擋圈8分別安裝在軸承孔5-1及5-2孔壁上的環(huán)形擋圈槽內(nèi)。
[0008]渦輪轉(zhuǎn)子軸7的軸桿安裝在第一浮動軸承9和第二浮動軸承10的軸桿孔內(nèi)，止推套3、密封套2、葉輪I依次安裝在渦輪轉(zhuǎn)子軸7軸桿的另一端，并通過螺母固定在渦輪轉(zhuǎn)子軸7的軸桿上，止推軸承4安裝在止推套3上。密封環(huán)6安裝在渦輪轉(zhuǎn)子軸7軸桿上的環(huán)形密封槽內(nèi)，對軸承體5的渦輪端進(jìn)行密封。
[0009]現(xiàn)有的渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中止推軸承4的主要作用是平衡增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)過程中渦輪端與壓氣端產(chǎn)生的交變載荷，第一浮動軸承9和第二浮動軸承10主要作用是依靠其內(nèi)表面和外表面形成油膜來支撐渦輪增壓器轉(zhuǎn)子總成做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并有效緩沖渦輪增壓器旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的振動以及減小摩擦磨損。此外，通過止推套3、密封套2以及開口浮動軸承擋圈8的配合來平衡增壓器軸向與徑向的交變載荷。由于現(xiàn)有的渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)零部件過多，軸承系統(tǒng)較為復(fù)雜且成本較高，這在某種程度上限制了渦輪增壓器的可靠性與結(jié)構(gòu)尺寸的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種采用全浮動軸承結(jié)構(gòu)的渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。
[0011]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種全浮動軸承渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，包括葉輪、密封環(huán)、軸承體、渦輪端全浮動軸承、壓氣端全浮動軸承、壓氣端密封套及渦輪轉(zhuǎn)子軸。
[0012]所述的軸承體內(nèi)設(shè)有第一軸桿孔和第二軸桿孔，第一軸桿孔的一端設(shè)有渦輪端全浮動軸承安裝孔，渦輪端全浮動軸承安裝孔的端口設(shè)有第一排油倒角，第二軸桿孔的一端設(shè)有壓氣端全浮動軸承安裝孔，壓氣端全浮動軸承安裝孔的端口設(shè)有第二排油倒角。
[0013]軸承體壓氣端的端面上設(shè)有安裝背盤的螺紋孔。
[0014]軸承體內(nèi)設(shè)有進(jìn)油孔及回油孔，進(jìn)油孔的底部分別設(shè)有第一油孔及第二油孔，第一油孔與軸承體內(nèi)的第一軸承孔相通，第二油孔與軸承體內(nèi)的第二軸承孔相通，第一油孔和第二油孔分別為渦輪端全浮動軸承及壓氣端全浮動軸承提供潤滑油。
[0015]所述的壓氣端全浮動軸承的中心設(shè)有軸承孔，其外圓上設(shè)有環(huán)形油槽，環(huán)形油槽內(nèi)設(shè)有四個(gè)均勻分布的油孔，壓氣端全浮動軸承的兩端分別為第一止推端面和第二止推端面，第一止推端面上設(shè)有兩?八個(gè)均勻分布的楔形油槽，楔形油槽呈扇形，楔形油槽的截面深度逐漸減小方向與渦輪轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)方向相反，壓氣端全浮動軸承的第二止推端面上設(shè)有兩?八個(gè)均勻分布的楔形油槽，楔形油槽呈扇形，楔形油槽的截面深度逐漸減小方向與渦輪轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)方向相同。
[0016]所述的渦輪端全浮動軸承的中心設(shè)有軸承孔，其外圓上設(shè)有環(huán)形油槽，環(huán)形油槽內(nèi)設(shè)有四個(gè)均勻分布的油孔，渦輪端全浮動軸承的兩端分別為第一止推端面和第二止推端面，第一止推端面上設(shè)有兩?八個(gè)均勻分布的楔形油槽，楔形油槽呈扇形，楔形油槽的截面深度逐漸減小方向與渦輪轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)方向相同，渦輪端全浮動軸承的第二止推端面上設(shè)有兩?八個(gè)均勻分布的楔形油槽，楔形油槽呈扇形，楔形油槽的截面深度逐漸減小方向與渦輪轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)方向相反。
[0017]所述的渦輪轉(zhuǎn)子軸的軸桿上依次設(shè)有環(huán)形密封槽、渦輪端軸桿及壓氣端軸桿，渦輪端軸桿的一端加工有第一軸肩，第一軸肩的直徑大于或等于渦輪端全浮動軸承的外徑。
[0018]所述的壓氣端密封套上設(shè)有環(huán)形密封槽及環(huán)形的擋油板安裝槽，密封套臨近浮動軸承端面的外徑略大于或等于浮動軸承的外徑。
[0019]安裝時(shí)，渦輪端全浮動軸承安裝在軸承體上的渦輪端全浮動軸承安裝孔內(nèi)，渦輪端全浮動軸承的第一止推端面與渦輪端全浮動軸承安裝孔的底端面接觸，壓氣端全浮動軸承安裝在軸承體上的壓氣端全浮動軸承安裝孔內(nèi)，壓氣端全浮動軸承的第二止推端面與壓氣端全浮動軸承安裝孔的底端面接觸，渦輪轉(zhuǎn)子軸安裝在渦輪端全浮動軸承的軸承孔及壓氣端全浮動軸承的軸承孔內(nèi)，渦輪轉(zhuǎn)子軸的渦輪端軸桿與渦輪端全浮動軸承的軸承孔對應(yīng)，渦輪轉(zhuǎn)子軸的壓氣端軸桿與壓氣端全浮動軸承的軸承孔對應(yīng)，壓氣端密封套和葉輪依次安裝在渦輪轉(zhuǎn)子軸軸桿的另一端，并通過螺母固定在渦輪轉(zhuǎn)子軸的軸桿上，密封環(huán)安裝在渦輪轉(zhuǎn)子軸軸桿上的環(huán)形密封槽內(nèi)，對軸承體的渦輪端進(jìn)行密封。
[0020]渦輪轉(zhuǎn)子軸的軸桿與第一軸桿孔和第二軸桿孔內(nèi)壁分別形成第一排油腔A及第二排油腔B。
[0021]當(dāng)渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，潤滑油從軸承體上的進(jìn)油孔進(jìn)入，通過第一油孔及第二油孔對渦輪端全浮動軸承及壓氣端全浮動軸承提供潤滑油。
[0022]此時(shí)，渦輪端全浮動軸承和壓氣端全浮動軸承其內(nèi)表面和外表面形成油膜來支撐渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0023]渦輪端全浮動軸承的第一止推端面與渦輪端全浮動軸承安裝孔的底端面形成油膜構(gòu)成一對具有軸向載荷承載能力的支撐面，渦輪端全浮動軸承的第二止推端面與渦輪轉(zhuǎn)子軸上的第一軸肩形成油膜構(gòu)成一對具有軸向載荷承載能力的支撐表面。
[0024]壓氣端全浮動軸承的第一止推端面與壓氣端密封套的端面形成油膜構(gòu)成一對具有軸向載荷承載能力的支撐面，壓氣端全浮動軸承的第二止推端面與壓氣端全浮動軸承安裝孔的底端面形成油膜構(gòu)成一對具有軸向載荷承載能力的支撐面。
[0025]第一排油倒角用來排泄渦輪端全浮動軸承第二止推端面處的高溫潤滑油，第一排油腔A用來排泄渦輪端全浮動軸承第一止推端面處的高溫潤滑油。第二排油倒角用來排泄壓氣端全浮動軸承第一止推端面處的高溫潤滑油，第二排油腔B用來排泄壓氣端全浮動軸承的第二止推端面處的高溫潤滑油。通過以上排油方式來有效降低軸承的溫度。
[0026]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn):
[0027]本實(shí)用新型提供的渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)采用全浮動軸承，通過對軸承體、渦輪端全浮動軸承、壓氣端全浮動軸承、壓氣端密封套及渦輪轉(zhuǎn)子軸的重新設(shè)計(jì)，使渦輪端全浮動軸承和壓氣端全浮動軸承不僅可以承受徑向載荷，而且還可以承受自渦輪端指向壓氣端的軸向力和自壓氣端指向渦輪端的軸向力時(shí)產(chǎn)生的軸向交變載荷，并且省去了現(xiàn)有渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中的止推軸承、止推套、擋圈等零件，簡化軸承體機(jī)加工藝，優(yōu)化渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)部件，還可進(jìn)一步簡化渦輪增壓器裝配工藝，有效降低成本，使得渦輪增壓器結(jié)構(gòu)更為緊湊，提高產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢。
[0028]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型的詳細(xì)結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步描述。
【附圖說明】
[0029]附圖1為現(xiàn)有的渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]附圖2為現(xiàn)有的浮動軸承結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ] 附圖3為附圖2中的左視圖；
[0032]附圖4為本實(shí)用新型提供的全浮動軸承渦輪增壓器轉(zhuǎn)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]附圖5為附圖4中的I部放大圖；
[0034]附圖6為附圖4中的II部放大圖；
[0035]附圖7為軸承體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]附圖8為渦輪端全浮動軸承結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]附圖9為渦輪端全浮動軸承第一止推端面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]附圖10為渦輪端全浮動軸承第一止推端面上的楔形油槽橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖中箭頭為轉(zhuǎn)