CN107131049B - 一种适用于极高转速工况的悬浮轴离心增压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于极高转速工况的悬浮轴离心增压器，包括传动单元和风机增压单元；所述传动单元包括悬浮主轴(1)和摩擦轮组(2)，所述摩擦轮组(2)包括轴向相互平行的第一摩擦轮组、第二摩擦轮组和第三摩擦轮组，所述悬浮主轴(1)为阶梯轴，包括负载段(103)、轴向定位段(102)和摩擦传动段(101)，所述轴向定位段(102)的两个端面设计为具有一定倾斜角度的斜面，与之相对应接触的所述所述第二摩擦轮组和第三摩擦轮组的端面也设计为具有一定倾斜角度的斜面，所述风机增压单元包括离心叶轮组(8)、压气机进风口(9)及压气机出风口(10)。本发明的离心增压器，极大地减少了传动部件的摩擦损耗，大大提高了摩擦轮组的稳定性。

Description

一种适用于极高转速工况的悬浮轴离心增压器

技术领域

本发明属于内燃发动机相关配件技术领域，更具体地，涉及一种适用于极高转速工况的悬浮轴离心增压器。

背景技术

为了提高内燃发动机的效率和输出功率，在空气进入到气缸以前，通常需要为其配置增压器，用以将进入气缸的空气压缩，使得在同样的汽缸体积下，能够吸入更多的空气来燃烧更多的燃料，达到增大功率的效果。目前普遍采用的发动机增压器主要有机械增压和电机增压等类别，而机械增压又包括离心式机械增压、螺旋式增压和鲁兹式机械增压等，其中运用较多的是离心增压器。其主要利用发动机引擎主轴来驱动增压器，将进入增压器的空气压缩为高密度空气送入气缸，提高引擎的输出功率。经过多年的研究与应用，离心增压器的技术水平已经得到长足的发展，在其结构不断简化、体积不断缩小的同时，其转速也在不断提高，增压效率也有了显著的进步；但是，离心增压器也存在增压器空载、增压器传输效率较低的缺点。

本申请人在先申请的专利CN 201410580117.1中提出了一种具备行星齿轮机构的高传动比悬浮轴离心增压器，其中通过研究设计传动系统的组成部件及其结构和设置方式，能够获得三级增效激励，能有效克服原有增压器的空载现象、有效解决了增益比和传输效率的瓶颈问题，尤其对高速段的增压效果有了明显的改善。在上述悬浮轴离心增压器中，增压器通过皮带轮从引擎电机接入驱动力，并通过一个太阳齿轮将驱动力传导到三个行星齿轮上，三个行星齿轮再通过传动轴带动三组摩擦轮运动，三组摩擦轮通过摩擦传动的形式带动悬浮中心轴运动，设置在悬浮中心轴端部的波轮跟随中心轴转动，将空气吸入增压器中进行增压。

但是，通过后续数年的工程应用和实际测试表明，在上述悬浮中心轴工作过程中，存在如下不足：

(1)一方面由于波轮高速旋转产生较大的负压，该负压将悬浮中心轴推向摩擦轮托轮轴向限制的端面，从而导致离心增压器的悬浮主轴的台阶端面磨损非常严重，而且随着磨损程度的加剧，离心也轮组容易与压气压气机壳发生碰撞；

(2)三组摩擦轮组件采用的是弹性材料，在对中心轴的支撑和驱动中会存在转动/支撑不均衡而导致的谐振现象，同时还存在弹性轮固有的旋转精度缺陷等问题，这些都会导致波轮旋转的不稳定和不均匀，影响空气吸入和增压效果，导致增压器仍然存在较大的缺陷；

(3)三组摩擦轮分别通过对应的带轮驱动，且三个带轮通过同一皮带驱动而转动，这种结构一方面由于三个带轮在皮带驱动中可能存在的打滑等因素导致三个摩擦轮转动存在速度差，从而导致悬浮中心轴的转动不稳定，使得空气压力不均匀从而影响增压效果。

(4)高速工况下，摩擦轮高速，带动热空气在基座内转形成涡流而难以排除到机座外部，离心增压器工作时间越长，机座内的热量聚集越多，温度不断升高，尤其是夏季，机座内的温度高达70～80℃，极易造成摩擦副损坏，影响弹性摩擦轮组的使用寿命。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种适用于极高转速工况的悬浮轴离心增压器，在基座的圆孔内增加了强磁组件从而抵消离心叶轮组高速旋转产生的负压，且将中心轴的定位台阶端面设计为与其径向截面有一定的倾斜角度，使原有摩擦轮端面与中心轴定位台阶端面的相对滑动面-面摩擦变为了弧面相向滚动的点-点或线-线滚动摩擦，极大地减少了传动部件的摩擦损耗，同时，采用弹性摩擦轮和刚性支撑轮的组合方式，大大提高了摩擦轮组的稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供一种适用于极高转速工况的悬浮轴离心增压器，包括传动单元和风机增压单元；

所述传动单元包括悬浮主轴和设于其外圆周上的摩擦轮组，所述摩擦轮组包括轴向相互平行的第一摩擦轮组、第二摩擦轮组和第三摩擦轮组，每个摩擦轮组包括至少两个相互平行且同轴设置的摩擦轮，所述第一摩擦轮组均为弹性摩擦轮，用于驱动所述悬浮主轴转动，所述第二摩擦轮组合第三摩擦轮组各自的两个摩擦轮中，至少靠近离心也轮组的一端的摩擦轮为刚性轮，其与所述悬浮主轴刚性接触以用于支撑所述悬浮主轴；

所述悬浮主轴为阶梯轴，包括负载段、轴向定位段和摩擦传动段，所述摩擦传动段为两段，所述第二摩擦轮组和第三摩擦轮组的表面分别与所述摩擦传动段的两段接触，用于带动所述悬浮主轴转动，所述轴向定位段的两个端面设计为具有一定倾斜角度的斜面，与之相对应接触的所述所述第二摩擦轮组和第三摩擦轮组的端面也设计为具有一定倾斜角度的斜面，从而实现点-点或线-线接触滚动摩擦，避免所述悬浮主轴过度磨损,从而造成叶轮与压气机壳发生碰撞；

所述风机增压单元包括离心叶轮组、压气机进风口及压气机出风口，所述离心叶轮组设于所述负载段上，并随所述悬浮主轴高速转动，从而使得气流从所述压气机进风口加速流向压气机出风口，实现增压的功能。

进一步地，所述轴向定位段与摩擦传动段在交界处形成了定位台阶端面，所述定位台阶端面为倾斜角度为β的斜面；所述第二摩擦轮组、第三摩擦轮组与所述轴向定位段的交界处形成接触端面，所述接触端面为倾斜角度为α的斜面，使得所述定位台阶端面与接触端面形成弧面相向滚动的点-点或线-线摩擦，从而减少传动部件的摩擦损耗。

进一步地，所述接触端面的倾斜角度α与所述定位台阶端面的倾斜角度β相同，所述定位台阶端面与接触端面形成弧面相向滚动的线-线摩擦，或者所述接触端面的倾斜角度α与所述定位台阶端面的倾斜角度β不同，所述定位台阶端面与接触端面形成弧面相向滚动的点-点摩擦。

进一步地，所述所述传动单元设于机座内，所述机座与悬浮主轴对应的位置开设有通孔，所述通孔内设有磁性组件，所述磁性组件与所述悬浮主轴之间设有间隙，用于抵消所述离心叶轮组高速旋转产生的负压。

进一步地，所述第一摩擦轮组的中心轴的一端部伸出机座外与带轮固定连接，所述带轮用以通过皮带与外部动力单元动力连接，以通过所述带轮将增压驱动力传递至所述第一摩擦轮组，从而可驱动所述悬浮轴转动。

进一步地，所述所述第二摩擦轮组和第三摩擦轮组的两个摩擦轮均为刚性轮。

进一步地，所述第二摩擦轮组和第三摩擦轮组中靠近带轮一端的摩擦轮为弹性轮。

进一步地，该离心增压器还包括冷却单元，所述冷却单元包括传动系统冷却进风管、传动系统冷却风管及压气机进风管；

所述机座的两侧壁上分别设有第一开口和第二开口，所述传动系统冷却进风管与所述第一开口连接，用于为所述机座内提供自然风；所述压气机进风管的侧壁上设有第三开口，所述传动系统冷却风管的一端与所述第二开口连接，另一端与所述第三开口连接，从而形成完整的气流管路；

所述离心叶轮组高速旋转产生负压，所述负压用于将所述机座内的高温旋涡气流吸入所述传动系统冷却风管，并进入压气机进风口内，经所述离心叶轮组增压后，送入发动机，从而实现对所述离心增压器的冷却降温。

进一步地，所述冷却单元还包括冷却风机，所述冷却风机的一端与所述传动系统冷却进风管连接，另一端与压气机进风管连接，所述压气机进风管安装于所述压气机壳的一端，所述冷却风机用于为所述机座内提供自然风，实现对其冷却降温，同时用于为所述压气机进风管送入自然风，增加进风量。

进一步地，所述传动系统冷却风管内设有冷却风过滤器，用于对所述高温涡旋气流进行过滤，清除所述高温涡旋气流中的油污。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明的离心增压器，在基座的圆孔内增加了强磁组件从而抵消离心叶轮组高速旋转产生的负压，且将中心轴的定位台阶端面设计为与其径向截面有一定的倾斜角度，使原有摩擦轮端面与中心轴定位台阶端面的相对滑动面-面摩擦变为了弧面相向滚动的点-点或线-线滚动摩擦，极大地减少了传动部件的摩擦损耗，同时，采用弹性摩擦轮和刚性支撑轮的组合方式，大大提高了摩擦轮组的稳定性。

(2)本发明的用于悬浮轴离心增压器的弹/刚性摩擦轮组件中，其作为支撑轮组的摩擦轮组中至少部分摩擦轮采用刚性轮，从而可以大大减小存在的中心轴谐振现象以及弹性轮的旋转精度缺陷，提升增压器的空气吸入和增压效果。

(3)本发明的用于悬浮轴离心增压器的弹/刚性摩擦轮组件中，将用于驱动的摩擦轮组设置为一组，相应地驱动带轮也为一个，而其余两组摩擦轮组仅作为支撑，从而可以有效解决不同驱动轮带来的速差问题。

(4)利用冷却风机将自然风吸入离心增压器的基座内，离心增压器工作时压气机进风管道内产生负压，将机座内的高温涡旋气流吸入压气机的进风管道内进入压气机，经压气机增压后排出机座外部，达到给增压器降温的效果，冷却风量随压气机的转速增高而增大，而且冷却风量越大，冷却效果越佳。

附图说明

图1为本发明实施例一种适用于极高转速工况的悬浮轴离心增压器的结构示意图；

图2为本发明实施例一种适用于极高转速工况的悬浮轴离心增压器的中心轴的结构关系示意图；

图3为本发明实施例的悬浮中心轴与摩擦轮的接触关系局部放大图；

图4为本发明实施例的定位台阶端面与摩擦轮端面的接触关系局部放大图；

图5为本发明一个实施例的弹/刚性摩擦轮组件的弹性摩擦轮组的从带轮驱动端角度下的端面示意图；

图6为本发明另一个实施例的弹/刚性摩擦轮组件的弹性摩擦轮组的从带轮驱动端相反角度下的端面示意图；

图7为本发明实施例一种负压冷却系统的原理图；

图8为本发明实施例一种负压冷却系统的结构示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-悬浮主轴、101-摩擦传动段、102-轴向定位段、103-负载段、1021-定位台阶端面、2-摩擦轮组、3-磁性组件、4-带轮、5-传动轴、6-固定螺母、7-固定螺栓、8-离心叶轮组、9-压气机进风口、10-压气机出风口、11-压气机壳、12-机座、13-毡垫、α-摩擦圈端面倾斜角度、β-定位台阶端面倾斜角度、14-传动系统冷却进风管、15-传动系统冷却风管、16-冷却风过滤器、17-压气机进风管、18-冷却风机、19-发动机空气滤清器、20-弹性摩擦轮、21-刚性支撑轮、22-压气机进风管、201-摩擦圈、2011-摩擦圈端面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明实施例一种具有轴向限制特性的悬浮轴离心增压器的结构示意图。如图1所示，该离心增压器包括传动单元、风机增压单元以及冷却单元。针对现有机械增压器进行分析发现轴端叶轮在工作时产生进气负压,高达约80Kpa，将中心轴拉向一端,造成过度磨损存在的中心轴与摩擦轮端面碰撞、磨损等问题。如图1所示，传动单元包括带轮4、传动轴5、摩擦轮组2和悬浮主轴1。其中，带轮4可以通过譬如传动带等于发动机的动力部分连接，由此获得驱动力。传动轴5与带轮4连接，用于带动摩擦轮组2转动。

图2为本发明实施例一种具有轴向限制特性的悬浮轴离心增压器的中心轴的结构关系示意图；图3为本发明实施例的悬浮中心轴与摩擦轮的接触关系局部放大图；图4为本发明实施例的定位台阶端面与摩擦轮端面的接触关系局部放大图。如图2～4所示的一个优选实施例中悬浮轴离心增压器的悬浮主轴1，其整体结构为多段式台阶轴结构，其端部为轴径最小的负载段103，其周向上套设有离心叶轮组8，离心叶轮组8采用固定螺母6固定在负载段103上，用于将空气吸入增压器的风机增压单元进行增压。

悬浮主轴1的中后段也为台阶轴结构，其中包含有轴径最大的轴向定位段102和轴径仅小于轴向定位段102轴径的摩擦传动段101，摩擦传动段101为两段，两段摩擦传动段101沿同一轴线分设于轴向定位段102的两侧，其中一段与所述离心叶轮组8连接，用于通过摩擦传动的方式将驱动力传输到负载段103，带动离心叶轮组8转动，另一段与机座顶壁间隔一定距离。由于波轮高速旋转产生较大的负压，该负压将悬浮中心轴推向摩擦轮的端面，从而使得悬浮中心轴的轴向定位段台阶端面与摩擦轮的端面发生碰撞，极易造成悬浮中心轴或摩擦轮的端面损坏。为此，本发明在所述机座的顶壁上开设有通孔，所述通孔可以为圆形、方形或其他形状，具体根据实际需求确定。在所述通孔内，设有磁性组件3，该磁性组件为永磁体，且该磁性组件与所述悬浮主轴1的端面之间设有磁隙，该磁隙的大小根据所述离心叶轮组8产生的负压大小确定。优选地，所述间隙为0.5～3mm。磁体对悬浮主轴产生约50-60Kpa的拉力，能够实时抵消由于叶轮不同转速产生的负压，实现对中心轴的限制，避免所述悬浮主轴过度磨损,从而造成叶轮与压壳发生碰撞，提高使用寿命约3-5倍。

在本发明的优选实施例中，该磁性组件为电磁体，通过压力传感器控制电磁体的电流大小，从而控制电磁体的磁力大小，从而实时抵消由于叶轮不同转速产生的负压，实现对中心轴的限制，从而避免中心轴台阶与机座的端面发生碰撞。

由于轴径不同，轴向定位段102与摩擦传动段101在交界处形成了定位台阶端面1021，由于中心轴的轴向定位段台阶端面与摩擦轮的端面相对运动为面面接触摩擦，导致离心增压器的悬浮中心轴的台阶端面磨损非常严重。因此，本发明将定位台阶端面1021设计为呈一定倾斜角度的斜面，即定位台阶端面1021与悬浮主轴1的径向截面之间有一定的倾斜角度β。

悬浮主轴1与摩擦轮组2之间通过接触摩擦传动，在一个优选实施例中，摩擦轮2为多组套圈同轴套设，其从外及里可以优选为摩擦圈、弹性橡胶圈和铝合金轮芯，摩擦圈201位于摩擦轮的最外圈，摩擦圈的环形周面与中心轴1的摩擦传动段101表面接触设置，用于和悬浮主轴1接触摩擦传动。相应地，两个相对端面分别对应布置在轴向定位段102两端的两个定位台阶端面处，即每个摩擦轮的摩擦圈201的环形周面与悬浮主轴1的摩擦传动段101的环形周面接触设置，且摩擦圈201靠近轴向定位段102的摩擦圈端面2011与轴向定位段102上的定位台阶端面1021匹配设置。相应的，摩擦圈201的端面2011与摩擦轮2的径向截面之间呈一定的倾斜角度α。

在本发明的优选实施例中，摩擦圈端面2011的倾斜角度α与定位台阶端面1021的倾斜角度β匹配设置，倾斜角度α和β的角度值可以根据实际需要具体设置，两者可以相同，也可以不同。在一个优选实施例中，摩擦圈端面2011的倾斜角度α与定位台阶端面1021的倾斜角度β相同，摩擦圈端面2011与定位台阶端面1021接触设置，当摩擦轮2带动中心轴1运动时，摩擦圈端面2011与定位台阶端面1021之间进行线-线滚动摩擦。进一步地，在一个优选实施例中，定位台阶端面的倾斜角度β的角度值为10°，当然β的值也可以为其他数值，如5°、6°、7°、8°等，优选β的数值范围为5°～10°；相应地，摩擦圈端面2011的倾斜角度α的角度值也为10°，当然α的值也能为其他数值，如5°、6°、7°、8°等，优选α的数值范围为5°～10°。

图5为本发明一个实施例的弹/刚性摩擦轮组件的弹性摩擦轮组的从带轮驱动端角度下的端面示意图；图6为本发明另一个实施例的弹/刚性摩擦轮组件的弹性摩擦轮组的从带轮驱动端相反角度下的端面示意图。如图5和图6所示，在本发明的较佳实施例中，摩擦轮组2包含3组，每组优选是两个摩擦轮，两个摩擦轮相互平行且同轴设置，形成一个摩擦轮对。三个摩擦轮组2轴线相互平行并沿周向分布在悬浮中心轴1外，即悬浮轴1设置在三个摩擦轮组2之间，悬浮轴1轴线与摩擦轮组2的轴线相互平行，三个摩擦轮组2的各摩擦轮外周面均与该悬浮轴接触。

在本发明的较佳实施例中，三个摩擦轮组沿所述悬浮主轴周向成120度布置。当然本发明中对三个摩擦轮组的布置方式并不限于此，只要沿主轴外周布置即可，角度可以根据实际情况具体选择。

本方案中，其中一个摩擦轮组包括两个摩擦轮，分别沿轮组中轴设置在两端，其中一段与离心叶轮组8靠近，另一端与带轮4靠近，两摩擦轮均为弹性轮20，其包括位于外周的摩擦圈201，其作为动力驱动轮组，用于与悬浮轴弹性接触并进而驱动悬浮轴1转动。具体地，该摩擦轮组2的中轴端部伸出箱体外设置有带轮4，带轮4通过皮带与外部动力单元连接，带轮4的转动带动该摩擦轮组2转动，进而驱动悬浮轴1转动。

优选地，该作为动力驱动轮组的摩擦轮组2设置在悬浮轴1的上方。

另外两个摩擦轮组2中的每一个也优选包括两个摩擦轮，分别沿轮组中轴设置在两端，其中一端(即传动轴5前端)与离心叶轮组8靠近，另一端(即传动轴5前端)与带轮4靠近。每一个摩擦轮组2的两摩擦轮中其中一个是刚性轮，其摩擦圈201与悬浮轴1刚性接触，以用于支撑悬浮轴1的转动。

如图5所示，在一个较佳实施例中，两摩擦轮组2的各自靠近离心叶轮组8一端的摩擦轮为刚性轮，靠近带轮4一端的摩擦轮也为刚性轮。

如图6所示，在另一个较佳实施例中，两摩擦轮组2的各自靠近离心叶轮组8一端的摩擦轮为刚性轮，而靠近带轮4一端的摩擦轮为弹性轮。

本方案中，3组摩擦轮中布置在传动轴5前端的摩擦轮均保持在同一平面内，这样当它们转动时的运动轨迹也处于同一个平面内，并且三个摩擦轮的中心点连线优选构成等边三角形，三个摩擦轮的边缘作为三个支撑点来共同支撑悬浮主轴1，并通过三个摩擦轮的接触带动起转动。上述三组摩擦轮中布置在传动轴5后端面的摩擦轮同样均保持在另一个平面内，并以前述相同的方式对悬浮主轴的后端进行支撑，从而与前摩擦轮共同作用以执行传动过程。悬浮主轴1由于在其前后端分别于3个前摩擦轮和3个后摩擦轮的表面形成接触摩擦，由此在无需轴承的情况下，也能执行同步高速旋转。

风机增压单元包括压气机壳11、开设在压气机壳11上的压气机进风口9和径向出风口10以及设置在压气机壳11内部的离心叶轮组8。其中，所述离心叶轮组8套设于悬浮主轴的尾端(图1中所示为左端)，由此在悬浮主轴1的带动下同步高速旋转，产生负压，从而使得气流从压气机进风口9加速流程径向出风口10，从而起到增压的功能。

离心增压器产品的弹性摩擦轮组件在高速旋转工作时产生大量的热量，机座内形成余热涡流，散热效果不好，极易造成摩擦副损坏，影响弹性摩擦轮组的使用寿命。本发明中还设置有冷却单元来执行冷却和降温处理。图7为本发明实施例一种负压冷却系统的原理图。如图7所示，其基本原理是采用负压吸走机座内的余热涡流，从而达到良好的散热效果。具体而言，自然风经发动机空气滤清器过滤，再经冷却风机加速后，沿其中一个方向进入从传动系统冷却进风管进入机座内，随着摩擦轮组高速旋转，并带走机座内聚集的高温涡旋气流，由于离心叶轮组在高速旋转工况下，产生较大负压，从而使得机座内的高温涡旋气流进入传动系统冷却风管5，然后再进入压气机进风口，同时，经过冷却风机加速后的自然风沿压气机进风管进入压气机进风口，自然风和冷却后的气流一起经离心叶轮组高速旋转加压后，经压气机出风口送入发动机，从而实现对离心增压器的冷却降温。

图8为本发明实施例一种负压冷却系统的结构示意图。如图8所示，该系统包括：传动系统冷却进风管14、传动系统冷却风管15、压气机进风管22、冷却风机18以及发动机空气滤清器19。该负压冷却系统安装与离心增压器的机座12和压气机壳11上，其中，机座12的两侧面分别开有第一开口和第二开口，传动系统冷却进风管14的一端与冷却风机18连接，另一端与第一开口连接。压气机进风管22的一端与冷却风机18连接，另一端与压气机壳11连接，压气机进风管22的其中一个侧面开有第三开口，传动系统冷却风管15的一端与第二开口连接，另一端与第三开口连接，从而形成完整的气流管路。

如图8所示，在本发明的优选实施例中，发动机空气滤清器19安装与冷却风机18的一侧，用于对自然风进行过滤，去除其中的颗粒物等杂质。

在本发明的优选实施例中，由于离心叶轮组8高速旋转产生的负压，将机座内的高温涡旋气流吸入气机进风管22中，大大增加了压气机进风口9的进风量，同时，冷却风机将自然风吸入压气机进风管22中，进一步增大了进风量，从而解决了传统冷却系统进风量不足的问题，而且冷却风量越大，冷却效果越佳。通过实验对比分析，本发明与现有技术的冷却效果对比如表1所示。

表1本发明的冷却效果对比表

	现有技术	本发明
			摩擦轮组转速	72000	72000
机座内温度	80～120℃	65℃

如表1所示，具有负压冷却系统的离心增压器较普通的离心增压器，机座内的温度可以降低20～50℃，大大提高了提高了冷却效果，延长了离心增压器的使用寿命。

在本发明的一个优选实施例中，在传动系统冷却风管15内设置了冷却风过滤器16。由于摩擦轮组2高速旋转，机座12内热空气不能及时排出，随摩擦轮组2一起高速旋转，产生涡流，离心增压器的工作时间越长，机座4内的温度越高，尤其是夏季，机座12内的温度可达80℃，机座4内的润滑油脂在如此高温下，容易融化并进入热气流中，这些油污如果随气流一起进入发动机，极易造成发动机故障，影响汽车安全。为此，本发明在对离心增压器进行冷却的同时，在传动系统冷却风管15内设置了冷却风过滤器16，机座12内的高温涡旋热流经过传动系统冷却风管15时，被冷却风过滤器16过滤后，再进入压气机进风口9，最后经增压后进入发动机，很好的清除了油污，避免压气机长时间聚集油污，影响正常工作。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于极高转速工况的悬浮轴离心增压器，其特征在于，包括传动单元和风机增压单元；

所述传动单元包括悬浮主轴（1）和设于其外圆周上的摩擦轮组（2），所述摩擦轮组（2）包括轴向相互平行的第一摩擦轮组、第二摩擦轮组和第三摩擦轮组，每个摩擦轮组包括至少两个相互平行且同轴设置的摩擦轮；

所述第一摩擦轮组均为弹性摩擦轮，用于驱动所述悬浮主轴（1）转动，所述第二摩擦轮组和第三摩擦轮组各自的两个摩擦轮中，至少靠近离心叶轮组（8）的一端的摩擦轮为刚性轮，其与所述悬浮主轴（1）刚性接触以用于支撑所述悬浮主轴（1）；

所述悬浮主轴（1）为阶梯轴，包括负载段（103）、轴向定位段（102）和摩擦传动段（101），所述摩擦传动段（101）为两段，所述第二摩擦轮组和第三摩擦轮组的表面分别与所述摩擦传动段（101）的两段接触，用于带动所述悬浮主轴（1）转动，所述轴向定位段（102）的两个端面设计为具有一定倾斜角度的斜面，与之相对应接触的所述第二摩擦轮组和第三摩擦轮组的端面也设计为具有一定倾斜角度的斜面，从而实现点-点或线-线接触滚动摩擦，避免所述悬浮主轴（1）过度磨损,从而造成叶轮与压气机壳（11）发生碰撞；

所述轴向定位段（102）与摩擦传动段（101）在交界处形成了定位台阶端面（1021），所述定位台阶端面（1021）为倾斜角度为

的斜面；所述第二摩擦轮组、第三摩擦轮组与所述轴向定位段（102）的交界处形成接触端面（2011），所述接触端面（2011）为倾斜角度为/>

的斜面，使得所述定位台阶端面（1021）与接触端面（2011）形成弧面相向滚动的点-点或线-线摩擦，从而减少传动部件的摩擦损耗；

所述接触端面（2011）的倾斜角度

与所述定位台阶端面（1021）的倾斜角度/>

相同，所述定位台阶端面（1021）与接触端面（2011）形成弧面相向滚动的线-线摩擦，或者所述接触端面（2011）的倾斜角度/>

与所述定位台阶端面（1021）的倾斜角度/>

不同，所述定位台阶端面（1021）与接触端面（2011）形成弧面相向滚动的点-点摩擦，β的数值范围为5°～10°，α的数值范围为5°～10°；

所述风机增压单元包括离心叶轮组（8）、压气机进风口（9）及压气机出风口（10），所述离心叶轮组（8）设于所述负载段（103）上，并随所述悬浮主轴（1）高速转动，从而使得气流从所述压气机进风口（9）加速流向压气机出风口（10），实现增压的功能。

2.根据权利要求1所述的一种适用于极高转速工况的悬浮轴离心增压器，其特征在于，所述传动单元设于机座（12）内，所述机座（12）与悬浮主轴（1）对应的位置开设有通孔，所述通孔内设有磁性组件（3），所述磁性组件（3）与所述悬浮主轴（1）之间设有间隙，用于抵消所述离心叶轮组（8）高速旋转产生的负压；

所述磁性组件为电磁体，通过压力传感器控制电磁体的电流大小，从而控制电磁体的磁力大小。

3.根据权利要求2所述的一种适用于极高转速工况的悬浮轴离心增压器，其特征在于，所述第一摩擦轮组的中心轴的一端部伸出机座（12）外与带轮（4）固定连接，所述带轮（4）用以通过皮带与外部动力单元动力连接，以通过所述带轮（4）将增压驱动力传递至所述第一摩擦轮组，从而可驱动所述悬浮轴转动。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种适用于极高转速工况的悬浮轴离心增压器，其特征在于，所述第二摩擦轮组和第三摩擦轮组的两个摩擦轮均为刚性轮。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种适用于极高转速工况的悬浮轴离心增压器，其特征在于，所述第二摩擦轮组和第三摩擦轮组中靠近带轮一端的摩擦轮为弹性轮。

6.根据权利要求2或3所述的一种适用于极高转速工况的悬浮轴离心增压器，其特征在于，还包括冷却单元，所述冷却单元包括传动系统冷却进风管（14）、传动系统冷却风管（15）及压气机进风管（22）；

所述机座（12）的两侧壁上分别设有第一开口和第二开口，所述传动系统冷却进风管（14）与所述第一开口连接，用于为所述机座内提供自然风；所述压气机进风管（22）的侧壁上设有第三开口，所述传动系统冷却风管（15）的一端与所述第二开口连接，另一端与所述第三开口连接，从而形成完整的气流管路；

所述离心叶轮组（8）高速旋转产生负压，所述负压用于将所述机座（12）内的高温旋涡气流吸入所述传动系统冷却风管（15），并进入压气机进风口（9）内，经所述离心叶轮组（8）增压后，送入发动机，从而实现对所述离心增压器的冷却降温。

7.根据权利要求6所述的一种适用于极高转速工况的悬浮轴离心增压器，其特征在于，所述冷却单元还包括冷却风机（18），所述冷却风机（18）的一端与所述传动系统冷却进风管（14）连接，另一端与压气机进风管（22）连接，所述压气机进风管（22）安装于所述压气机壳（11）的一端，所述冷却风机（18）用于为所述机座（12）内提供自然风，实现对其冷却降温，同时用于为所述压气机进风管（22）送入自然风，增加进风量。

8.根据权利要求6所述的一种适用于极高转速工况的悬浮轴离心增压器，其特征在于，所述传动系统冷却风管（15）内设有冷却风过滤器（16），用于对所述高温涡旋气流进行过滤，清除所述高温涡旋气流中的油污。

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