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涡轮增压器中浮动轴承与滚珠轴承的优劣

来源:无敌汽车网 文:DEEP 图:网络 鸣谢: 审:R.P

2011-11-15

[导读] 相信大部分人一提起涡轮增压器的结构,第一反应都会是涡轮机或者是压气机,并且都会认为涡轮机和压气机才是厂家们的技术核心所在。似乎我们还漏了一个“不甚起眼”的零件,不错,就是涡轮轴。肩负着最高转速超过150000转的转速,拥有精深的加工工艺、高超的模具加工水准、耐超高温和超磨损的材料选用,整个选材制造使用流程要求如此严苛的涡轮轴才是每个涡轮增压器厂家最为核心的部分。而起到支撑涡轮轴的涡轮轴承,正是这篇文章的主角。

相信大部分人一提起涡轮增压器的结构,第一反应都会是涡轮机或者是压气机,并且都会认为涡轮机和压气机才是厂家们的技术核心所在。似乎我们还漏了一个“不甚起眼”的零件,不错,就是涡轮轴。肩负着最高转速超过150000转的转速,拥有精深的加工工艺、高超的模具加工水准、耐超高温和超磨损的材料选用,整个选材制造使用流程要求如此严苛的涡轮轴才是每个涡轮增压器厂家最为核心的部分。而起到支撑涡轮轴的涡轮轴承,正是这篇文章的主角。

涡轮增压器的轴承结构关系到涡轮工作的可靠性与耐用度问题。涡轮增压器轴承主要分为两类,一类为浮动轴承(俗称的波司轴承),另一类则为滚珠轴承。现代汽车的涡轮增压器轴承大多使用浮动轴承,无他,耐用实惠耳。浮动轴承实际上是套在轴上的圆环,圆环与轴以及圆环与轴承座之间都有间隙,形成双层油膜。圆环浮在轴与轴承座之间。一般内层间隙为0.05mm左右,外层间隙大约为0.1mm。轴承壁厚约3.0-4.5mm,用锡铅青铜合金制造,轴承表面镀一层厚度约为0.005-0.008mm的铅锡合金或金属铟。增压器工作时,轴承在轴与轴承座之间转动。因此,我们可以发现浮动轴承的缺点:涡轮轴高转运转阻力大,机油压力和品质要求高,对涡轮轴的动态控制不稳定。

图:涡轮增压器浮动轴承的截面示意图

图:重视耐久性的德国涡轮生产厂家KKK的产品基本都是以浮动轴承为主,图为国内非常流行的K04涡轮套件

滚珠轴承更多可见在性能车型上,顾名思义,滚珠轴承就是在涡轮轴上安装滚珠,取代浮动轴承中的机油的位置。滚珠轴承的优势所在刚好是浮动轴承的对立面:摩擦力更小,涡轮迟滞的效应更低,对动力极限的压榨更有利;可以有效地对涡轮轴的动态进行控制;机油压力以及品质可以稍为降低,间接提高了涡轮的寿命。其缺点也显而易见,就是寿命不及浮动轴承,一般7万到8万公里就到寿命极限,而且维修费用贵,维修困难。不过,由于滚珠轴承在提升动力方面极具诱惑力,所以滚珠轴承依然是性能车型上的主流装备。

图:Garrett GT28RS涡轮本体,采用的就是滚珠轴承结构

图:IHI 推出的STI限量版S203涡轮本体,采用的也是滚珠轴承结构

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