一种涡轮增压器用的推力轴承结构及其使用方法技术

本发明专利技术公开一种涡轮增压器用的推力轴承结构，推力轴承结构包括一个推力套，推力套的两侧分别设置第一、第二推力轴承，第一、第二推力轴承与推力套对应的工作面设有油楔面，推力套的两侧工作面为推力面，推力套设有径向油孔和轴向油孔，径向油孔与轴向油孔之间互相连通，使得进入推力套的润滑油经过径向油孔、轴向油孔和推力套两侧的推力面后汇聚到回油腔，从而解决了压叶轮侧的漏油问题。同时在离心力的作用下，使得经过推力面的润滑油流量随着涡轮增压器的转速提高而增加，可以有效降低高转速时推力面的工作温度，提高轴向承载能力。

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮增压器用的推力轴承结构及其使用方法
本专利技术主要涉及涡轮增压器的
，特别涉及一种涡轮增压器用的推力轴承结构及使用方法，尤其涉及一种从推力套内侧进油的推力轴承结构。
技术介绍
涡轮增压器技术可以有效地提高发动机的功率密度、降低整车重量、改善燃油经济性，对汽车的节能减排起到重要作用。随着能源问题日益紧迫和排放法规的加严，涡轮增压器技术逐渐得到大规模普及。车用发动机在动力性、经济性、废气排放以及可靠性等方面要求的不断提高，对涡轮增压器技术提出了更高的挑战。发动机的废气吹动涡轮，通过主轴带动压叶轮旋转，从而将压缩空气送入发动机内。典型的涡轮增压器轴承系统布置如图1所示，图中箭头为润滑油流动的路径示意图。图1中仅画出了涡轮增压器的轴承系统部分。为了方便陈述，本文将轴承系统分为推力轴承部分和径向轴承部分。其中涡轮、主轴、推力垫片、推力套、压叶轮和锁紧螺母共同构成了转子系统。推力垫片、推力套和推力轴承构成了推力轴承部分，用以承受转子系统的轴向力。主轴、径向轴承和中间体构成了径向轴承部分，用以承受转子系统的径向力。涡轮增压器工作时，涡轮会带动整个转子系统高速旋转，图1中的两个径向轴承在润滑油的带动下旋转，其余零件静止不动。润滑油进入中间体之后分成3路：最左侧的润滑油经过推力轴承上的油孔后进入推力轴承两侧的推力面，对推力轴承部分进行润滑和冷却；中间和右侧的润滑油分别经过中间体上的油孔进入两个径向轴承的内外油膜面，对径向轴承部分进行润滑和冷却。图2对推力轴承部分进行更进一步的详细说明，推力轴承的内孔与推力垫片左侧较小的外圆柱面形成一个环形的油腔。推力轴承左右两侧设置有油楔面，分别于推力套和推力垫片相应的平面形成两个推力面。最左侧的润滑油经过推力轴承上的油孔进入环形油腔，然后经过左右两个推力面进入回油腔。涡轮增压器的转速很高，由于摩擦作用会在推力面上产生大量热量，润滑油对推力面有润滑和冷却的作用。关于推力轴承的工作原理，在涡轮增压器的相关文献中已有详细描述。由于大量润滑油通过左侧推力面流出，为防止润滑油泄漏到压叶轮侧，图2中设置了导油板将润滑油导入回油腔。但仍有部分润滑油会经过导油板与推力套之间的间隙进入背板与导油板之间，进而通过活塞环处的间隙泄漏到压叶轮侧，润滑油的泄漏风险很高。同时，现有技术的推力轴承结构，经过推力面的润滑油流量是由进油压力和润滑油的流动阻力决定，与涡轮增压器的转速无关（或关系较小）。当增压器转速较高时，推力面的工作温度升高，导致润滑油粘度降低，涡轮增压器能够承受的轴向力降低。进一步，现有技术的推力轴承结构，需要在推力轴承上打孔，甚至可能需要更复杂的结构，其制造成本较高。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供了一种涡轮增压器用的推力轴承结构及其使用方法，通过改变推力套的结构，在推力套的两侧分别设置第一、第二推力轴承，同时推力套设有油孔，解决了压叶轮侧的漏油问题。本专利技术的目的可以通过下述技术方案来实现：一种涡轮增压器用的推力轴承结构，推力轴承结构设置于转子系统中，用以承受转子系统的轴向力，转子系统设有进油口和回油腔，其特征在于，推力轴承结构包括一个推力套，推力套的两侧分别设置第一、第二推力轴承，第一、第二推力轴承与推力套对应的工作面设有油楔面，推力套的两侧工作面为推力面，推力套设有径向油孔和轴向油孔，径向油孔与轴向油孔之间互相连通，使得进入推力套的润滑油经过径向油孔、轴向油孔和推力套两侧的推力面后汇聚到回油腔。优选的，第一推力轴承的一侧面设有第一油楔面和回油槽，第一推力轴承呈圆盘状，其中心处设有通孔，用以套设在推力套上，第一油楔面沿着通孔的圆周方向布置；第一推力轴承的另一侧面为甩油面，甩油面与推力套的外圆面、背板一起形成甩油腔，外圆面设有与甩油面相配合的推力套甩油槽。进一步，第一油楔面呈连续或者间断的凸面，凸面的形状为扇形或者圆环状，第二推力轴承的侧面设有与第一油楔面对应的第二油楔面，第二油楔面为连续或者间断的凸面，凸面的形状为扇形或者圆环状。进一步，推力套包括圆筒状的套筒部和圆环状的导油部，导油部内设有多组两两配对的径向油孔和轴向油孔，径向油孔与轴向油孔之间的相交角度为45-135度；转子系统中设有主轴，主轴上套设有径向轴承，推力套、第二推力轴承、主轴与径向轴承共同围合形成第一油腔，径向油孔与第一油腔相连通。更进一步，推力套甩油槽为方形槽、弧形槽或者三角形凹槽。导油部设有2-10组两两配对的径向油孔和轴向油孔，这些径向油孔和轴向油孔沿着周向均匀分布，径向油孔和轴向油孔为圆形油孔、椭圆形油孔、半圆形油孔或者方形油孔。一种涡轮增压器用的推力轴承结构的使用方法，其特征在于，使用步骤如下：a、推力套设置于主轴上，推力套的两侧端分别设置第一推力轴承和第二推力轴承，推力套和第一、第二推力轴承构成推力轴承结构，用以承受转子系统的轴向力；b、涡轮增压器工作时，涡轮会带动整个转子系统高速旋转，一部分润滑油会进入推力套、第二推力轴承、主轴和径向轴承共同组成的第一油腔内，然后再经过推力套的径向油孔和轴向油孔，进入推力套的左右两侧推力面，最终润滑油沿径向流出左右两侧推力面，汇聚至回油腔；c、有少量润滑油经过第一推力轴承和推力套之间的径向间隙进入第一推力轴承的左侧，这部分润滑油在经过甩油槽时，被甩入背板与第一推力轴承之间的甩油腔，最终进入回油腔。转子系统由涡轮、主轴、推力套、压叶轮和锁紧螺母共同构，转子系统中轴承部分包括推力轴承结构和径向轴承结构，其中主轴、径向轴承、定位销和中间体构成径向轴承结构，用以承受转子系统的径向力。相对于现有技术，本专利技术的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：1、本专利技术所述的改进方案，在推力套的两侧分别设置第一、第二推力轴承，推力套于第一、第二推力轴承对应的两侧工作面为推力面，推力套设有径向油孔和轴向油孔，使得进入推力套的润滑油经过径向油孔、轴向油孔和推力套两侧的推力面后汇聚到回油腔，使得第一推力轴承靠近压叶轮一侧仅有很少的润滑油流出，从而解决了压叶轮侧的漏油问题；2、本专利技术的技术方案中，第一、第二推力轴承与推力套对应的工作面设有油楔面，油楔面呈连续或者间断的凸面，凸面的形状为扇形或者圆环状，在离心力的作用下，使得经过推力面的润滑油流量随着涡轮增压器的转速提高而增加，可以有效降低高转速时推力面的工作温度，提高轴向承载能力；3、本专利技术的第一、第二推力轴承仅在单侧面设有油楔面，不需要额外打孔或设置油路，降低了制造成本；4、本技术方案中，第一推力轴承的另一侧面为甩油面，甩油面与推力套的外圆面、背板一起形成甩油腔，外圆面设有与甩油面相配合的推力套甩油槽，使得少量进入甩油面的润滑油，在经过推力套的甩油槽时，被甩入甩油腔内，最终进入回油腔；5、本专利技术的结构精巧，布置合理，加工便捷，便于安装和使用，使用效果出色，利于推广和应用。附图说明图1为现有技术的结构示意图。图2为现有技术的局部放大示意图。图3为本专利技术一实施例的结构示意图。图4为本专利技术的推力套与第一、第二推力轴承配合的放大结构示意图。图5为本专利技术一实施例的推力套的剖视图。图6为本专利技术一实施例的第一推力轴承结构示意图。图7为本专利技术一实施例的第二推力轴承结构示意图。图8为本专利技术另一实施例的结构示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮增压器用的推力轴承结构，推力轴承结构设置于转子系统中，用以承受转子系统的轴向力，转子系统设有进油口和回油腔，其特征在于，推力轴承结构包括一个推力套，推力套的两侧分别设置第一、第二推力轴承，第一、第二推力轴承与推力套对应的工作面设有油楔面，推力套的两侧工作面为推力面，推力套设有径向油孔和轴向油孔，径向油孔与轴向油孔之间互相连通，使得进入推力套的润滑油经过径向油孔、轴向油孔和推力套两侧的推力面后汇聚到回油腔。

【技术特征摘要】
1.一种涡轮增压器用的推力轴承结构，推力轴承结构设置于转子系统中，用以承受转子系统的轴向力，转子系统设有进油口和回油腔，其特征在于，推力轴承结构包括一个推力套，推力套的两侧分别设置第一、第二推力轴承，第一、第二推力轴承与推力套对应的工作面设有油楔面，推力套的两侧工作面为推力面，推力套设有径向油孔和轴向油孔，径向油孔与轴向油孔之间互相连通，使得进入推力套的润滑油经过径向油孔、轴向油孔和推力套两侧的推力面后汇聚到回油腔。2.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器用的推力轴承结构，其特征在于，第一推力轴承的一侧面设有第一油楔面和回油槽,油楔面与轴向油孔位于同一径向位置，第一推力轴承呈圆盘状，其中心处设有通孔，用以套设在推力套上，第一油楔面沿着通孔的圆周方向布置；第一推力轴承的另一侧面为甩油面，甩油面与推力套的外圆面、背板一起形成甩油腔，外圆面设有与甩油面相配合的推力套甩油槽。3.根据权利要求2所述的一种涡轮增压器用的推力轴承结构，其特征在于，第一油楔面呈连续或者间断的凸面，凸面的形状为扇形或者圆环状，每个凸面的高度沿转子旋转方向逐渐增加；第二推力轴承的侧面设有与第一油楔面对应的第二油楔面，第二油楔面为连续或者间断的凸面，凸面的形状为扇形或者圆环状，每个凸面的高度沿转子旋转方向逐渐增加。4.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器用的推力轴承结构，其特征在于，推力套包括圆筒状的套筒部和圆环状的导油部，导油部内设有多组两两配对的径向油孔和轴向油孔，径向油孔与轴向油孔之间的相交角度为45-135度；转子系统中设有主轴，主轴上套设有径向轴承，推力套、第二推力轴承、主轴与径向轴承共同围合形成第一油腔，径向油孔与第一油腔相连通。5.根据权利要求2所述的一种涡轮增压器用的推力轴承结构，其特征在于，推力套甩油槽为方形槽、弧形槽或者三角形凹槽。6.根据权利要求4所述的一种涡轮增压器用的推力轴承结构，其特征在于，导油部设有2-10组两两配对的径向油孔和轴向油孔，这些径向油孔和轴向油孔沿着周向均匀分布，径向油孔和轴向油孔为圆形油孔、椭圆形油孔、半圆形油孔或者方形油孔。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：段凯磊，王燕青，刘伟，靳彩妍，沈彬，
申请(专利权)人：奕森科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31