[发明专利]一种推力轴承系统

说明书

本发明涉及一种推力轴承系统，主轴的一端设有分体式推力轴承和一体式推力套，分体式推力轴承包括压叶轮侧推力轴承和涡轮侧推力轴承，压叶轮侧推力轴承的工作面设有压叶轮侧止推面，与一体式推力套的对应平面形成压力轮侧耦合面；涡轮侧推力轴承的工作面设有涡轮侧止推面，与一体式推力套对应平面形成涡轮侧耦合面，解决了压叶轮侧的漏油问题。同时采用一体式推力套结构，大大提高了推力结构的稳定性，进一步减少了涡轮增压器转子系统的零件数量，降低了制造成本，便于安装和维修保养。

技术领域

本发明涉及涡轮增压器的技术领域，具体地说是一种推力轴承系统,尤其是一种用于涡轮增压器的推力轴承系统。

背景技术

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。

推力轴承系统是车用涡轮增压器的关键部件之一。现代车用涡轮增压器的轴承系统一般分为两部分：推力轴承部分和径向轴承部分。径向轴承套设在主轴上且与主轴和中间体之间存在间隙，形成双层油膜。涡轮增压器工作时两侧叶轮会产生轴向推力，由设置在压气机一侧的推力轴承系统承受。为了减少摩擦，在整体式推力轴承中间设置进油孔，在两侧的止推面上设置油路，以保证止推面的润滑和冷却。

具体来说，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。其中涡轮、主轴、推力环、推力套、压叶轮和锁紧螺母共同构成了转子系统。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。为了方便阐述，本文将轴承系统分为径向轴承部分和推力轴承部分。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。推力套、推力环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。在推力轴承两侧设有止推面，分别与推力套和推力环的对应平面形成耦合面。转子系统旋转时，润滑油在耦合面内部产生动压以承受转子系统的轴向力。耦合面的工作原理在相关专业文献中有详细阐述。润滑油进入中间体之后分成三路： 最左侧的润滑油经过推力轴承内部的油孔后进入推力轴承两侧的耦合面，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。

但在实际的使用过程中，现有推力轴承结构会使得大量润滑油从推力轴承靠近压叶轮一侧流出，导致润滑油不可避免地泄漏至压叶轮侧。同时还存在整个推力结构零件数目较多，结构复杂的问题，推力结构也比较不稳定。

又比如图2所示，推力轴承的内孔与推力环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止推面，分别与推力套和推力环相应的平面形成两个耦合面。最左侧的润滑油经过推力轴承上的油孔进入环形油腔，然后经过左右两个耦合面进入回油腔。推力套和推力环高速旋转，使耦合面内的润滑油产生动压，以承受转子系统的轴向力。涡轮增压器的转速很高，由于摩擦作用会在耦合面上产生大量热量，润滑油对耦合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阐述。由于大量润滑油通过压叶轮侧耦合面流出，为防止润滑油泄漏到压叶轮侧，图2中虽然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。

因此，市场上急需要一种可以解决压叶轮侧漏油的推力轴承系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的推力轴承系统，通过设置分体式推力轴承和一体式推力套，改变了推力轴承结构，解决了压叶轮侧的漏油问题，提升了推力结构的稳定性。