[发明专利]轴流式涡轮增压器双浮环推力轴承结构

说明书

本发明公开了一种轴流式涡轮增压器双浮环推力轴承结构，包括主轴、油封座、压气机端轴承支撑体和轴承套，所述压气机端轴承支撑体与主轴之间设有径向轴承，所述压气机端轴承支撑体与轴承套之间设有主止推轴承，所述主止推轴承为双面承载浮动结构，所述压气机端轴承支撑体与油封座之间设有辅助推力轴承，所述辅助推力轴承为双面承载浮动结构。本发明在相同的环形面积下，浮动式辅助推力轴承轴向承载能力是固定式辅助推力轴承轴向承载能力的两倍，保证轴流增压器长期工作结构稳定及安全工作；双浮环推力轴承结构突破原有限制，可根据应用需要，设计出满足轴向双向均需要承受大的轴向载荷的轴承结构，增加实现需求的设计自由度。

技术领域

本发明涉及轴流式涡轮增压器推力轴承结构技术领域，具体涉及一种轴流式涡轮增压器双浮环推力轴承结构。

背景技术

轴流增压器随着工作压比提高，增压器的推力轴承承受的轴向推力越来越大。增压器的推力轴承结构包括主止推轴承及其摩擦副、辅助推力轴承及其摩擦副及油路等结构。轴流增压器在正常工作状态下，涡轮动叶片和涡轮盘承受的轴向气动载荷与压气机叶轮承受的轴向气动载荷的方向一致，导致增压器转子轴向窜动至压气机端，其轴向载荷合力由主止推轴承承载及其摩擦副承载。增压器在紧急停车、突然卸载等边界工况运行时，增压器的转子由于惯性，转子推向涡轮端，由辅助推力轴承及其摩擦副承载推向涡轮端的轴向载荷。

如图1和图2所示，现有承担正常工作状态下轴向推力载荷的主止推轴承5为浮动式双面承载结构，包括主轴1、油封座2、油封座摩擦副面2a、径向轴承3、辅助推力轴承3a、压气机端轴承支撑体4、压气机端轴承支撑体摩擦副面4a、主止推轴承5、轴承套摩擦副面5a和轴承套6，辅助推力轴承3a为固定式单面承载结构，单面承载端面设计在径向轴承3的端面。这种轴承结构在轴流增压器压比大于4.5及以上高压比高转速工作时，在紧急停车、突然卸载等边界工况运行时，固定式辅助推力轴承存在由于承载力不足导致辅助推力轴承接触磨损的缺陷或隐患。增压器长期转运导致转子轴向游动量过大，造成叶轮与壳体碰擦更大的故障隐患，影响增压器正常运行。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种轴流式涡轮增压器双浮环推力轴承结构。本发明采用的技术手段如下：

一种轴流式涡轮增压器双浮环推力轴承结构，包括主轴、油封座、压气机端轴承支撑体和轴承套，所述压气机端轴承支撑体与主轴之间设有径向轴承，所述压气机端轴承支撑体与轴承套之间设有盘状环形结构的主止推轴承，所述主止推轴承为双面承载浮动结构，所述压气机端轴承支撑体与油封座之间设有盘状环形结构的辅助推力轴承，所述辅助推力轴承为双面承载浮动结构。

进一步地，所述油封座上设有分别与辅助推力轴承的端面和内侧面配合的油封座摩擦副面和油封座环面，所述辅助推力轴承套于油封座环面外且与油封座环面之间存在间隙，所述间隙在半径方向上为0.05mm～1mm。

进一步地，所述轴承套包括筒状的轴承套主体和轴承套端部的凸缘，所述轴承套主体朝向油封座一侧，所述径向轴承和主止推轴承均套于轴承座主体上，所述轴承套主体的外壁为轴承套环面，所述主止推轴承与轴承套环面之间存在间隙，所述间隙在半径方向上为0.05mm～1mm。

进一步地，所述轴承套包括筒状的轴承套主体和轴承套端部的凸缘，所述轴承套主体朝向远离油封座的一侧，所述径向轴承和主止推轴承套于主轴上，所述主止推轴承与主轴之间存在间隙，所述间隙在半径方向上为0.05mm～1mm。

进一步地，所述主止推轴承和所述辅助推力轴承的承载面上设有周向依次间隔设置的油槽、楔形面和平面，所述油槽为轴承径向的槽，所述楔形面为从平面到油槽边缘逐渐内凹的斜面。

进一步地，相邻油槽在环形轴承的内径边缘和外径边缘之间的中心线处的周向距离为b，环形轴承的外半径和内半径的差值为a，油槽的宽度为c，b为a～4/3a，c为0.15b～0.2b，且c的最小值为2mm。