用于确定排气涡轮增压器的摩擦轴承的轴承间隙的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于确定排气涡轮增压器的摩擦轴承的轴承间隙的方法，这种方法包括以下方法步骤：将该排气涡轮增压器或本体组从静止加速到一个最大转速，并且同时借助一个传感器来记录振动加速度；在至少一个转速处确定该摩擦轴承的固定音调频率；将确定的固定音调频率绘制在一个图中，在该图中预先在实验中确定的多个轴承间隙范围被指配给多个固定音调频率范围；并且确认所确定的固定音调频率是否处于一个轴承间隙目标范围中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
根据权利要求1，本专利技术涉及一种用于确定排气涡轮增压器的径向摩擦轴承的轴承间隙的方法。
技术介绍
径向摩擦轴承是排气涡轮增压器中通常使用的一种类型的轴承。主要在浮动的(旋转的)与固定的(不旋转的)轴承衬套之间存在区别。在运行中，它们构成了一种振动系统，这种振动系统的特性既受到这些单独零件的几何形状影响又受到润滑油的特性影响。旋转的结果是，在润滑油膜中会产生涡流，而这些涡流还以术语半频漩涡 (half-frequency vortex)、油旋流(oil whirl)或油膜振荡(oil whip)而为人所知，并且能够引起自激振动。在被旋转轴激励时，如果一方面超过了某些振动加速度水平而另一方面该排气涡流增压器被安排在低噪音发动机的环境中的话，那么具有这样一个摩擦轴承的系统的自然频率就在声学上变得很重要。为了抑制与之相关联的令人烦恼的噪声，例如其频率主要处于200Hz与1500Hz之间的范围内的所谓固定音调(constant tone)，可以采取措施来影响这个系统的自然频率。而轴承间隙构成了一种特别有影响的手段。它可以是外轴承间隙和/或内轴承间隙。为了能够确保这些摩擦轴承衬套与轴或轴承壳体之间的轴承间隙，当前必须对这些轴承衬套和这些轴以及轴承壳体的多个孔都进行测量，以便能够组合出适合的工件配对来满足对应的对于轴承间隙的要求。然而，这种过程非常复杂并且由此增加了生产成本。
技术实现思路
因此本专利技术的一个目的是开发一种，这种方法可以用一种简单的并且技术上可靠的方式来确定排气涡轮增压器中摩擦轴承的轴承间隙。这一目的是通过权利要求1的特征来实现。在此，在本专利技术的范围内所进行的检验已经显示出，在摩擦轴承中在轴承间隙与固定音调的产生(水平以及频率)之间存在着一种联系。进一步的影响参数包括剩余不平衡(remaining imbalance)的数值以及油刚度(oil stiffness)，而这种刚度是取决于油的压力、油的温度以及油的粘度。根据本专利技术，轴承间隙与固定音调的频率之间的这种联系被利用来确定轴承间隙。据此，本专利技术允许获得带有非常紧密的公差的轴承间隙，而无需几何测量以及在限定的界限内对这些单个零件的选配。根据本专利技术的这种方法的具体优点包括以下事实，即不必为了确定轴承间隙而拆卸该排气涡轮增压器的轴承。根据本专利技术，有利地能够在这个过程中确定或者检验内轴承间隙(在轴承衬套孔与轴之间)和外轴承间隙(在轴承衬套外径与轴承壳体之间)二者， 以便做出选择。3因此，本专利技术可以确保这些所制造的并且经过平衡的排气涡轮增压器生产一个在某些界限内的轴承间隙，并且用于这个轴承间隙的这些统一的界限值是可以被观测到的。根据本专利技术的这种方法可以同样用于磨损和撕裂测量(wear-and-tear measurement)，其中无需拆卸排气涡轮增压器就可以监测和确定轴承间隙的改变。各从属权利要求包含本专利技术的多个有利的改进。固定音调的频率优选是在排气涡轮增压器或者其本体组(这个排气涡轮增压器的所有部件，但没有压缩机壳体和涡轮机壳体并且没有控制部件)的生产过程中、在一个可操作的平衡台架上、在进行平衡之后确定的。为此，可以使用一个传感器来确定在转速增大时发生的振动加速度。然后，使用一个限定的频率分辨率在预先选定的、可以良好地测量由内轴承间隙和/或外轴承间隙所导致的固定音调的一个或者两个转速处进行频率分析(傅里叶变换)。在所获得的频谱中，在一个先前固定的频率范围或者两个先前固定的频率范围内搜寻一个带有大振幅的曲线最大值。在每个频率范围中找到的这个最大值就构成了一个所寻求的固定音调频率，并且可以按照其频率而被指配给这个内轴承间隙或外轴承间隙。多次检验已经示出，取决于涡轮增压器的类型，存在着一种特别适合的转速，这种转速导致一个可以很好地测量的固定音调并且允许毫无岐义地确定这个固定音调。通过举例方式而言，具有大约40mm叶轮直径的一个排气涡轮增压器在150000rpm处具有这样一个稳定的范围。然而，这种原理还允许其他的转速，例如120000rpm或者甚至180000rpm。此外，使用一个传感器来记录一个加速度-振动信号构成了一个优选实施方案， 其中这个传感器有利地应被附接到压缩机壳体侧。虽然附接到涡轮机壳体或轴承壳体侧是在原则上可行的，但由于在所述位置处可得的信号较弱，这并不是优选的。取决于试验台架的实施方案，可以使得带有其已经组装的壳体的、完整的排气涡轮增压器或者仅仅本体组经受这种加强，其中在后者的情况下要求有特殊的试验台架壳体 (所谓的主壳体)。附图说明本专利技术的进一步的细节、优点和特征将从以下附图的多个示图的说明中显现出来，在附图中图1示出了一个展示了在转速增大的过程中振动加速度随时间变化的示图；图2示出了一个展示了在180000rpm恒定转速下的频率分析的图示；图3示出了用于解释固定音调频率与内轴承间隙之间的关系的一个图示；图4示出了用不同的频率分辨率确定的多个固定音调最大值(例如在150000rpm 的涡轮增压器转速处)；图5示出了 100个涡轮增压器的测量结果的图示，其中绘制出了指定给这些涡轮增压器的固定音调频率，并且其中以示例性的方式进一步给出了三个轴承间隙范围；并且图6示出了一个排气涡轮增压器的透视的、部分切开的视图。参考符号清单1涡轮增压器2涡轮机壳体3压缩机壳体4涡轮机转子5调节环6叶片支承环7导向叶片8叶片轴9供给通道10轴向适配器11致动安排12控制壳体13用于导向叶片7的空间14顶杆元件15涡轮机壳体2的环状部分16间隔件/隔离瓣17压缩机转子18导向叶片栅/导叶19轴承壳体LSKJSOOOOrpm转速的轴承间隙曲线LSK2150000rpm转速的轴承间隙曲线LSpLS2, LS3轴承间隙范围具体实施例方式在图6中展示的排气涡轮增压器1具有可以从在本说明书最后的参考符号清单中获悉的这些特征，其中在图6中展示的涡轮增压器1的情况下，术语“本体组”应被理解为含义是指除涡轮机壳体2、压缩机壳体3以及控制部件11、12和14之外的所有部件。如果要按照根据本专利技术的这种方法来确定这样一个涡轮增压器1的轴承间隙的话，那么首先组装在图6中可见的这个本体组。然后在一个平衡台架上平衡这个本体组，在附图中没有展示这个平衡台架的更多细节。取决于这个平衡台架的设计，本体组可以已经包含了完成这个涡轮增压器所要求的壳体和控制部件。在进行平衡之后，本体组或涡轮增压器在一个转速增大过程中从静止被加速到最大转速。而在这个转速增大过程中确定了摩擦轴承的振动加速度水平。为此，借助于一个传感器(在图1中被称为“BA传感器”)，可以将这些振动加速度例如针对涡轮增压器1在这个增速过程中所要求的时间而作图。取决于摩擦轴承的类型，随后在一个或者两个转速处借助傅里叶变换来对这个BA 传感器所存储的时间信号进行分析。有待使用的这个转速或这些转速是基于一个等效的涡轮增压器类型、在类似的测试台架条件下(涡轮增压器的附接、传感器的位置、供油的类型)预先确定的。图2示出了对一个在180000rpm恒定转速下(对应于3000Hz频率，借助傅里叶变换而确定)的涡轮增压器进行的频率分析。除了在3000Hz处的、反映了这个涡轮增压器的旋转频率的这个最大值，还可以识别出在1085Hz处的、表征了固定音调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·沃尔特，A·西勒，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：