專利名稱：增壓流道槽自潤滑動靜壓氣浮軸承支承的渦輪增壓器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種靜壓氣浮軸承支承的渦輪增壓器，屬于軸承技術及渦輪增壓技術領域。
背景技術：
渦輪增壓器是近年來迅速發展起來的一種利用尾氣排放壓力來提高發動機進氣壓力、從而提高發動機效率的高新技術產品，在汽車、輪船和火車等交通運輸工具發動機中得到廣泛的應用和普及。渦輪增壓器的轉速越高，其增壓效果越好，對發動機效率的提高越明顯。渦輪增壓器的核心技術是軸承支承。渦輪增壓器的軸承支承主要是常規的滾動軸承和滑動軸承兩種。常規軸承支承的渦輪增壓器其轉速不能無限制提高，且必須通過潤滑油來潤滑，軸承的使用壽命有限。因此，渦輪增壓器發展的技術瓶頸是軸承支承。
氣浮軸承是20世紀中期迅速發展起來的一項高科技產品，它與常規油質潤滑軸承(滾動軸承或油質滑動軸承)相比，具有很多良好的特性，如高轉速、高精度、低功耗、無污染、壽命長、環境適應性強等優點。因此廣泛應用于國防、能源、機床及醫療等行業，尤其是在超高速旋轉機械和超精密儀器技術領域更有明顯的優越性。因此，氣浮軸承支承的渦輪增壓器是現有渦輪增壓器的理想替代品。
目前，氣浮軸承潤滑主要有兩種基本的潤滑方式， 一種是靜壓氣浮軸承，另一種是動壓氣浮軸承；動壓氣浮軸承潤滑主要有兩種最基本的結構形式，一種是軸流槽式，另一種是彈性泊片式。無論是靜壓氣浮軸承還是動壓氣浮軸承，其原理都是依靠氣體潤滑，軸承就是利用氣體的粘度，提高間隙中的氣體壓力，從而將軸懸浮起來的軸承(參見文獻[日]十合晉一 著，韓煥臣譯《氣動軸承——設計、制作與應用》，宇航出版社，1988)。軸流槽式動壓氣浮軸承是在軸頸表面加工成氣流槽道，并且動靜間隙呈楔狀的相對移動表面沿移動方向間隙逐漸變小，利用氣體的粘性作用，在相對移動的楔形表面拖帶產生壓力使軸懸浮起來(參見文獻[蘇]B.H德洛芝道維奇著，鄭麗珠譯，《動壓氣浮軸承》，國防工業出版社，1982);泊片式動壓氣浮軸承則是根據氣彈結構耦合作用原理設計的軸承，利用動靜混合壓力氣膜和泊片彈性力的耦合作用使軸懸浮起來(參見文獻池長青著，《流體力學潤滑》，國防工
業出版社，1998)。上述氣浮軸承的優點是結構簡單，便于維護，在許多情況下應用也很有效；但是，上述氣浮軸承在端部均沒有考慮增加推力面，因此轉子軸頸安裝到氣浮軸承上并組成增壓渦輪器之后，轉子軸頸沒有沿軸向的定位，在壓氣輪或渦輪受到的外力作用下，轉子軸頸會出現嚴重的軸向振動；同時靜壓氣浮軸承的承載力低，被支承的旋轉體重量不能過高；上述兩種動壓氣浮軸承，由于其結構特點，都存在起停短時間對接觸面耐磨性能要求高，軸頸表面易發生動靜部件碰摩或磨損，軸承易出故障。
實用新型內容
本實用新型的目的是為了解決現有的氣浮軸承存在的轉子軸頸易出現嚴重的軸向振動、靜壓氣浮軸承的承載力低、動壓氣浮軸承的軸頸表面易發生碰摩或磨損造成軸承易出故障的問題，進而提供一種增壓流道槽自潤滑動靜壓氣浮軸承支承的渦輪增壓器。
本實用新型的技術方案是增壓流道槽自潤滑動靜壓氣浮軸承支承的渦輪增壓器包括壓氣輪、轉子軸頸、殼體、渦輪、四個減振彈性圈和兩個氣浮軸承體，渦輪增壓器還包括推力盤，所述轉子軸頸的上端套裝有壓氣輪，所述轉子軸頸的下端套裝有渦輪，所述兩個氣浮軸承體由上到下依次套裝在轉子軸頸的中部，且兩個氣浮軸承體的推力面相對設置，所述推力盤套裝在兩個氣浮軸承體的推力面之間的轉子軸頸上，所述殼體套裝在兩個氣浮軸承體上，殼體上開有供氣孔，每個氣浮軸承體的兩端外壁上開有兩個環形槽，每個減振彈性圈安裝在相應的環形槽內，每個氣浮軸承體的推力面上開有以推力面的中心為放射起點的多個第一增壓流道槽，相鄰的兩個第一增壓流道槽之間開有L型供氣孔，所述L型供氣孔與殼體上的供氣孔連通，每個氣浮軸承體上由上到下開有兩排靜壓供氣孔，每排靜壓供氣孔的多個靜壓供氣孔沿氣浮軸承體的圓周方向均勻排布，且位于同一水平面上，每個靜壓供氣孔均沿氣浮軸承體的內圓的法線方向與氣浮軸承體的圓形內腔相通，每個氣浮軸承體的圓形內腔表面上由上到下開有兩排第二增壓流道槽，且兩排增壓流道槽呈八字形排布，每排第二增壓流道槽的多個第二增壓流道槽沿氣浮軸承體的圓形內腔的圓周方向均勻排布，每個第二增壓流道槽的外緣開至浮軸承體的兩端。
本實用新型與現有技術相比具有以下有益效果本實用新型增加了推力盤，并通過氣浮軸承體支承，不僅極大地提高了動靜部件短時間接觸面耐磨性能，降低了工質含雜質和溫度等指標要求，而且顯著克服了轉子軸頸的軸向振動，降低了氣浮軸承的故障率，能夠有效的提高渦輪增壓器的承載能力和運行穩定性，提高了渦輪增壓器的轉速，為氣浮軸承及渦輪增壓器的使用范圍進一步拓寬提供了技術支持。
圖1是本實用新型的整體結構主視剖視圖，圖2是本實用新型的氣浮軸
承體的結構示意圖，圖3是圖2的A-A剖視圖，圖4是氣浮軸承體推力面示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一結合圖l-圖4說明本實施方式，本實施方式的增壓流
道槽自潤滑動靜壓氣浮軸承支承的渦輪增壓器包括壓氣輪l、轉子軸頸2、殼體5、渦輪6、四個減振彈性圈7和兩個氣浮軸承體8，渦輪增壓器還包括推力盤3，所述轉子軸頸2的上端套裝有壓氣輪1，所述轉子軸頸2的下端套裝有渦輪6，所述兩個氣浮軸承體8由上到下依次套裝在轉子軸頸2的中部，且兩個氣浮軸承體8的推力面8-1相對設置，所述推力盤3套裝在兩個氣浮軸承體8的推力面8-1之間的轉子軸頸2上，所述殼體5套裝在兩個氣浮軸承體8上，殼體5上開有供氣孔4，每個氣浮軸承體8的兩端外壁上開有兩個環形槽8-2，每個減振彈性圈7安裝在相應的環形槽8-2內，每個氣浮軸承體8的推力面8-l上開有以推力面8-l的中心為放射起點的多個第一增壓流道槽ll，相鄰的兩個第一增壓流道槽11之間開有L型供氣孔10，所述L型供氣孔10與殼體5上的供氣孔4連通，每個氣浮軸承體8上由上到下開有兩排靜壓供氣孔，每排靜壓供氣孔的多個靜壓供氣孔12沿氣浮軸承體8的圓周方向均勻排布，且位于同一水平面上，每個靜壓供氣孔12均沿氣浮軸承體8的內圓的法線方向與氣浮軸承體8的圓形內腔相通，每個氣浮軸承體8的圓形內腔表面
上由上到下開有兩排第二增壓流道槽13，且兩排增壓流道槽13呈八字形排布，每排第二增壓流道槽13的多個第二增壓流道槽9沿氣浮軸承體8的圓形內腔的圓周方向均勻排布，每個第二增壓流道槽9的外緣9-1開至浮軸承體8的兩
丄山順。
具體實施方式
二結合圖1說明本實施方式，本實施方式的氣浮軸承體8為碳石墨合金氣浮軸承體、碳纖維氣浮軸承體或聚四氟乙烯氣浮軸承體。如此設置，氣浮軸承體耐磨、耐高溫且自潤滑性能更好。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖1說明本實施方式，本實施方式的減振彈性圈7為橡膠減振彈性圈、金屬橡膠減振彈性圈或彈性復合材料減振彈性圈。如此設置，減振效果更好。其它組成和連接關系與具體實施方式
一或二相同。
參見圖l-圖4，本實用新型的氣浮軸承體8材料選擇，即根據氣浮軸承應
用的溫度、壓力及工質等條件，合理選擇耐磨、耐高溫及自潤滑性能的材料
作為氣浮軸承體8的材料，氣浮軸承的流體動壓結構設計，即根據氣浮軸承
應用溫度、壓力及工質等條件，以及軸旋轉、渦動的轉速條件與承擔載荷性
質，確定第一增壓流道槽11和第二增壓流道槽9的壓比，完成兩排靜壓供氣孔和L型供氣孔的結構設計；采用橡膠圈、金屬橡膠及彈性復合材料制成的減振彈性圈7完成氣浮軸承體8的減振設計；轉子軸頸2的設計，即根據氣浮軸承體8的內徑，確定合理的轉子軸頸2與氣浮軸承體8內徑之間的間隙，進而確定轉子軸頸2的外徑，并在兩個氣浮軸承體8之間設計推力盤3，渦輪增壓器的加工與制造，即根據氣浮軸承和渦輪增壓器的結構設計的工藝要求，選擇能滿足精度要求的設備進行制造、加工及裝配。本實用新型的核心技術是在氣浮軸承體8上開有兩排靜壓供氣孔，每排靜壓孔采用垂向供氣結構；氣浮軸承內表面開設第二增壓流道槽9。工作原理是根據氣浮軸承與轉子軸頸2動靜部件的結構特點，首先利用外部供氣吹動壓氣輪1，在動靜間隙流道處，利用轉子軸頸2旋轉帶動流體增壓與外部供氣壓力耦合作用產生的動力使轉子軸頸2懸浮起來；與此同時，氣浮軸承體8端部的推力面8-1上的L型供氣孔10和第一增壓流道槽11內的空氣被旋轉的轉子軸頸2帶動起來，在推力面8-1和轉子軸頸2上的推力盤3之間形成動壓，防止壓氣輪1和渦輪6 外力導致的轉子軸頸2的軸向振動；氣浮軸承體8上開有兩排靜壓供氣孔，
并采用節流垂向供氣結構，對轉子軸頸2的浮起提供了靜壓承載及阻尼作用；
氣浮軸承體8上的第二增壓流道槽9和第一增壓流道槽11實現了用轉子軸頸 2的旋轉帶動氣體增壓的效果，為轉子軸頸2的浮起提供了動壓承載作用，同 時極大地提高了動靜部件短時間接觸面耐磨性能，降低了工質含雜質和溫度 等指標要求，降低了氣浮軸承的故障率，能夠有效的提高渦輪增壓器的承載 能力和運行穩定性，提高了渦輪增壓器的轉速；針對渦輪增壓器的使用條件， 合理選擇耐磨、耐高溫性能的自潤滑材料作為氣浮軸承體8的材料，更加有 效的解決了轉子軸頸2與第二增壓流道槽9之間及推力盤3與第一增壓流道 槽11之間的動靜部件短時間接觸以及氣浮軸承體8表面相對高速運動的磨損 問題；減振彈性圈7采用彈性橡膠圈、金屬橡膠或彈性復合材料制成以達到 更好的減振效果，進一步提高渦輪增壓器的和氣浮軸承體8的承載運行穩定 性。
權利要求1、一種增壓流道槽自潤滑動靜壓氣浮軸承支承的渦輪增壓器，它包括壓氣輪(1)、轉子軸頸(2)、殼體(5)、渦輪(6)、四個減振彈性圈(7)和兩個氣浮軸承體(8)，其特征在于渦輪增壓器還包括推力盤(3)，所述轉子軸頸(2)的上端套裝有壓氣輪(1)，所述轉子軸頸(2)的下端套裝有渦輪(6)，所述兩個氣浮軸承體(8)由上到下依次套裝在轉子軸頸(2)的中部，且兩個氣浮軸承體(8)的推力面(8-1)相對設置，所述推力盤(3)套裝在兩個氣浮軸承體(8)的推力面(8-1)之間的轉子軸頸(2)上，所述殼體(5)套裝在兩個氣浮軸承體(8)上，殼體(5)上開有供氣孔(4)，每個氣浮軸承體(8)的兩端外壁上開有兩個環形槽(8-2)，每個減振彈性圈(7)安裝在相應的環形槽(8-2)內，每個氣浮軸承體(8)的推力面(8-1)上開有以推力面(8-1)的中心為放射起點的多個第一增壓流道槽(11)，相鄰的兩個第一增壓流道槽(11)之間開有L型供氣孔(10)，所述L型供氣孔(10)與殼體(5)上的供氣孔(4)連通，每個氣浮軸承體(8)上由上到下開有兩排靜壓供氣孔，每排靜壓供氣孔的多個靜壓供氣孔(12)沿氣浮軸承體(8)的圓周方向均勻排布，且位于同一水平面上，每個靜壓供氣孔(12)均沿氣浮軸承體(8)的內圓的法線方向與氣浮軸承體(8)的圓形內腔相通，每個氣浮軸承體(8)的圓形內腔表面上由上到下開有兩排第二增壓流道槽(13)，且兩排增壓流道槽(13)呈八字形排布，每排第二增壓流道槽(13)的多個第二增壓流道槽(9)沿氣浮軸承體(8)的圓形內腔的圓周方向均勻排布，每個第二增壓流道槽(9)的外緣(9-1)開至浮軸承體(8)的兩端。
2、 根據權利要求1所述增壓流道槽自潤滑動靜壓氣浮軸承支承的渦輪增壓器，其特征在于所述氣浮軸承體(8)為碳石墨合金氣浮軸承體、碳纖維氣浮軸承體或聚四氟乙烯氣浮軸承體。
3、 根據權利要求1或2所述增壓流道槽自潤滑動靜壓氣浮軸承支承的渦輪增壓器，其特征在于所述減振彈性圈(7)為橡膠減振彈性圈、金屬橡膠減振彈性圈或彈性復合材料減振彈性圈。
專利摘要增壓流道槽自潤滑動靜壓氣浮軸承支承的渦輪增壓器，它涉及一種靜壓氣浮軸承支承的渦輪增壓器。本實用新型解決了現有的氣浮軸承存在的轉子軸頸易出現軸向振動、承載力低、軸頸表面易發生碰摩或磨損造成軸承的故障的問題。本實用新型的推力盤套裝在兩個氣浮軸承體的推力面之間的轉子軸頸上，每個氣浮軸承體的推力面上開有以推力面的中心為放射起點的多個第一增壓流道槽，每個氣浮軸承體的圓形內腔表面上開有兩排第二增壓流道槽，每排第二增壓流道槽的多個第二增壓流道槽沿氣浮軸承體的圓形內腔的圓周方向均勻排布。本實用新型提高了動靜部件短時間接觸面耐磨性能，克服了轉子軸頸的軸向振動，降低了氣浮軸承的故障率，提高渦輪增壓器的承載能力。
文檔編號F16C32/06GK201396194SQ200920099820
公開日2010年2月3日 申請日期2009年5月11日 優先權日2009年5月11日
發明者馬惠秋 申請人:馬惠秋