本發(fā)明涉及止推軸承領域，具體涉及一種用于渦輪增壓器的抗高脈動的大阻尼浮動式止推軸承。

背景技術：

發(fā)動機的高溫廢氣進入渦輪增壓器，推動渦輪做功，使與其同軸相連的壓氣機工作，提供給發(fā)動機更多的高壓、高密度新鮮空氣，從而提高發(fā)動機功率、扭矩，降低排放。隨著社會的發(fā)展進步，節(jié)能減排要求日益嚴格，渦輪增壓發(fā)動機已廣泛應用于汽車、船舶及航空等領域，其中由于單缸機和兩缸機的排氣具有高脈動的特點，使得渦輪增壓器轉子在一個循環(huán)工況內(nèi)受到較強的軸向脈動載荷沖擊，導致其可靠性和使用壽命極大衰減。

傳統(tǒng)的渦輪增壓器止推軸承如專利cn201010103835和cn201310746039所公開的，都固定在中間體上，兩面設有油楔面，同時在渦輪轉軸上設有止推臺肩和止推片，在轉軸高速旋轉時，油楔面形成動壓油膜實現(xiàn)渦輪增壓器轉子的軸向承載作用。已經(jīng)公開的關于止推軸承改進發(fā)明主要集中在兩方面：一是提高承載能力，延長使用壽命；二是減小發(fā)動機長時怠速時的壓端漏油。如專利cn201280047183發(fā)明了一種徑向收口的止推軸承提高止推承載能力，專利cn201280063414的滑動推力軸承也能夠擴大其承載能力，保證可靠性，延長使用壽命，專利cn201320827562公開的新型止推軸承改善了油孔設計，使進油通暢，增強潤滑從而提高使用壽命，專利cn201380017643公開了一種錐形凸臺式止推軸承，凸臺斜面的角度會隨軸向負載的變化而實時調(diào)節(jié)，大負載時大承載力延長使用壽命，小負載時小的摩擦功耗，提高機械效率。在減小壓端泄露方面，專利cn201310274295將壓端的止推面移至了轉軸中段，專利cn201410015671將傳統(tǒng)的兩邊分散回油改為中間集中回油，兩種方法均在一定程度上減小了壓端漏油風險。

上述已公開的止推軸承能夠有效提高止推軸承承載，并在一定程度上減小壓端漏油，但均不能很好的適應高脈動下的廢氣載荷沖擊工況，基于上述原因，本發(fā)明提供了一種能夠抗高脈動的大阻尼浮動式止推軸承。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是克服上述已有技術存在的不足，提供一種用于渦輪增壓器的浮動式止推軸承，由于其具有較大的阻尼，因此具備承載高脈動的軸向沖擊載荷的能力。在用于高脈沖排氣發(fā)動機時，能夠有效承載和吸收脈動沖擊，提高工作可靠性，延長使用壽命。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的抗高脈動的大阻尼浮動式止推軸承，為雙面止推軸承，實施方式為：

抗高脈動的大阻尼浮動式止推軸承為周期性對稱圓環(huán)結構，兩側設有若干個均布油槽。

所述的浮動式止推軸承兩側的油槽鏡像對稱，一側為正槽，一側為倒槽，并與中心線呈一定夾角θ，角度大小主要取決于設計轉速，轉速越高，角度越小，尤其是符合如下關系：

所述θ角與設計轉速nd的關系為：

θ＝90-arctan(πndr/60)

式中，r為軸承中心到油槽底部的距離。

使所述油槽在工作時形成動壓油膜，承載軸向力，緩沖軸向脈動的效果最好。所述的油槽由外向內(nèi)應指向轉軸旋轉方向，即指向與轉軸旋轉方向一致，促使動壓油膜形成。

區(qū)別于傳統(tǒng)的渦輪增壓器止推軸承，所述的浮動式止推軸承安裝與渦輪增壓器核心體組件上，沿軸向留有0.06～0.14mm的總竄動量。同時可以繞轉軸自由旋轉。因此在增壓器工作時，形成動壓油膜，承載軸向力，緩沖軸向脈動。

所述的浮動式止推軸承通常由兩片為一組，安裝于增壓器的封油蓋和中間體之間，并由軸封套隔開。進而形成四個止推油膜，從壓端到渦端依次編號為止推油膜i、ii、iii和iv。

所述的軸封套隨轉軸以轉速ω旋轉，由于浮動式止推軸承在旋轉方向無約束，因此，在止推油膜ii和iii的帶動下，浮動式止推軸承以小于ω的轉速ωa旋轉，兩者之間存在相對運動。動壓止推油膜ii和iii的承載力和阻尼會隨轉速的升高而增大。

所述的浮動式止推軸承以轉速ωa旋轉，封油蓋和軸承體靜止不動，止推油膜i和iv的承載力和阻尼同樣隨轉速升高而增大。

所述的浮動式止推軸承阻尼為粘彈性阻尼，運動規(guī)律遵守運動方程，具有的阻尼能為2πβωa²m。其中，β為振幅衰減的常數(shù)，a是振幅，m為轉子質(zhì)量。

在排氣脈動作用下，當增壓器軸向力指向渦端時，止推油膜iii和iv共同作用，兩者的合成阻尼大于常規(guī)的單面承載止推軸承。當軸向力指向壓端時，止推油膜i和ii共同作用，兩者的同樣具有較大的合阻尼。當用于高脈動排氣發(fā)動機時，排氣脈動變化可能會導致增壓器軸向力方向的脈動變化，此時采用帶有浮動式止推軸承的渦輪增壓器，其浮動式止推軸承分別有兩個承載油膜，具有較大的合阻尼，能夠進行有效承載，并吸收軸向力的脈沖振動，因此，對提高工作可靠性，延長使用壽命極為有利。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

(1)浮動式止推軸承為雙面止推軸承，在轉子軸向力朝向一邊時，雙側動壓油膜同時起作用，承載能力大，阻尼減振效果好。

(2)浮動式止推軸承在旋轉方向無約束，在增壓器轉軸旋轉帶動下，能以低于轉軸轉速的速度旋轉，止推面相對轉速減小，有利于降低摩擦功耗。

(3)采用兩片浮動式止推軸承為一組安裝于渦輪增壓器上，在兩個軸向力方向，均可實現(xiàn)雙面承載，承載能力大，阻尼減振效果好，極大程度的適用于高脈沖排氣發(fā)動機增壓系統(tǒng)，提高可靠性，延長使用壽命。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的浮動式止推軸承平面視圖。

圖2是采用浮動式止推軸承的渦輪增壓器核心體組件剖視圖。

圖3是止推油膜i、ii、iii和iv說明示意圖。

圖4是單個浮動式止推軸承雙面止推油膜合承載力隨轉速變化規(guī)律。

圖5是單個浮動式止推軸承雙面止推油膜合阻尼隨轉速變化規(guī)律。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

本發(fā)明提供一種抗高脈動的大阻尼浮動式止推軸承10，如圖1所示，為雙面止推軸承。

所述的抗高脈動的大阻尼浮動式止推軸承10為周期性對稱圓環(huán)結構，兩側設有若干個油槽101，沿周向均勻分布。

所述的油槽101將環(huán)面102分為若干個相等的止推承載面103。

所述的浮動式止推軸承兩側的油槽101鏡像對稱，一側為正槽，一側為倒槽，并與中心線呈一定夾角θ，角度θ大小主要取決于設計轉速，轉速越高，角度θ越小，反之亦然。

尤其是符合如下關系：

所述θ角與設計轉速nd的關系為：

θ＝90-arctan(πndr/60)

式中，r為軸承中心到油槽底部的距離。

使所述油槽在工作時形成動壓油膜，承載軸向力，緩沖軸向脈動的效果最好。

給一個具體的轉速，計算出來。

所述的油槽101由外向內(nèi)應指向轉軸旋轉方向ω，即油槽指向與轉軸旋轉方向一致，保證動壓油膜供油充分。

如圖2所示，所述的浮動式止推軸承10由兩片為一組，分別為10.a和10.b，安裝于封油蓋303和中間體301之間，并由軸封套304的臺肩305隔開，且沿軸向留有0.06～0.14mm的總竄動量。由于浮動式止推軸承10可以繞轉軸自由旋轉，進而形成四個止推油膜，分別為：封油蓋303面10與浮動式止推軸承10.a面11之間的止推油膜i，浮動式止推軸承10.a面12與臺肩305面13之間的止推油膜ii，臺肩305的面14與浮動式止推軸承10.b面15之間的止推油膜iii，以及浮動式止推軸承10.b面16與中間體301面17之間的油膜iv，見圖3。

所述的面13隨轉軸以轉速ω旋轉，由于浮動式止推軸承10.a在旋轉方向無約束，因此，在止推油膜ii的帶動下，以小于ω的轉速ωa旋轉，面13與面12之間相對運動。所述的面11會以轉速ωa旋轉，面10為靜止面。

當轉速比ωa/ω為0.5時，浮動式止推軸承10.a的雙面動壓止推油膜i和ii(或浮動式止推軸承10.b的雙面動壓止推油膜iii和iv)的合承載力，隨轉速變化關系如圖4所示。其變化規(guī)律與常規(guī)止推軸承的一致，都隨轉速升高而增大，但其承載能力約為常規(guī)止推軸承的1.25倍。

當轉速比ωa/ω為0.5時，浮動式止推軸承10.a的雙面動壓止推油膜i和ii(或浮動式止推軸承10.b的雙面動壓止推油膜iii和iv的合阻尼)，隨轉速變化關系如圖5所示?；九c轉速呈線性關系，浮動式止推軸承10的和阻尼約為常規(guī)止推軸承的2倍。

在排氣脈動作用下，當增壓器軸向力指向壓端時，止推油膜i和ii共同作用，兩者的合成阻尼大于常規(guī)的單面承載止推軸承。當增壓器軸向力指向渦端時，止推油膜iii和iv共同作用，兩者的同樣具有較大的合阻尼。當用于高脈動排氣發(fā)動機時，排氣的脈動變化可能會引起增壓器軸向力方向的脈動變化，此時采用兩片浮動式止推軸承10具有較大的合阻尼，能夠進行有效承載，并吸收軸向力的脈沖振動，因此，對提高工作可靠性，延長使用壽命極為有利。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍內(nèi)。