高可靠性增壓器渦輪轉軸互鎖式連接結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高可靠性增壓器渦輪轉軸互鎖式連接結構，包括轉軸、渦輪葉輪和互鎖套，所述轉軸的一端與渦輪葉輪的一端螺紋連接，所述互鎖套同時與轉軸和渦輪葉輪螺紋連接。本發(fā)明通過采用螺紋互鎖式結構，根據(jù)增壓器渦輪轉軸與軸承體的結構參數(shù)，在合理設計轉軸、渦輪葉輪和互鎖套裝配部位尺寸參數(shù)的基礎上，通過轉軸、渦輪葉輪和互鎖套連接部位的加工與螺紋裝配，能夠實現(xiàn)增壓器渦輪葉輪與轉軸之間的高可靠性連接，有效地解決增壓器渦輪轉軸的連接問題。
【專利說明】
高可靠性増壓器渦輪轉軸互鎖式連接結構
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于渦輪增壓器結構設計領域，尤其是涉及一種高可靠性增壓器渦輪轉軸互鎖式連接結構。
【背景技術】
[0002]渦輪轉軸是渦輪增壓器的核心零部件之一，通常由渦輪葉輪和轉軸連接而成。目前車用柴油機增壓器的渦輪葉輪普遍采用鑄造鎳基高溫合金K418材料(材料密度為8.0 X103kg/m3)，轉軸采用42CrMo合金鋼材料。對于由K418材料制造的增壓器渦輪葉輪和42CrMo合金鋼制造的轉軸，可以采用摩擦焊接或電子束焊接實現(xiàn)渦輪葉輪與轉軸的可靠連接。
[0003]但是，由于K418材料的密度較大，由K418材料制造的渦輪葉輪轉動慣量也較大，導致廢氣渦輪增壓發(fā)動機的瞬態(tài)響應性較差，特別是對于車用渦輪增壓發(fā)動機。
[0004]為降低渦輪增壓器轉子的轉動慣量、提高廢氣渦輪增壓發(fā)動機的瞬態(tài)響應性、減少起動/加速時的冒黑煙現(xiàn)象和改善發(fā)動機的低速性能，增壓器渦輪葉輪可以采用比強度較高的鈦鋁合金、陶瓷等新材料。例如，鈦鋁合金材料密度僅為3.9 X 103kg/m3，同時鈦鋁合金材料又具有良好的高溫性能和抗氧化性能，且彈性模量較大，用鈦鋁合金材料制造的增壓器渦輪葉輪，能夠顯著降低渦輪增壓器轉子的轉動慣量。
[0005]但是，當增壓器渦輪葉輪采用鈦鋁合金、陶瓷等新材料制造時，很難采用摩擦焊接工藝或電子束焊接工藝實現(xiàn)渦輪葉輪與轉軸之間的可靠連接，渦輪轉軸的連接強度與可靠性得不到有效保證。
[0006]因此，當增壓器渦輪葉輪采用鈦鋁合金、陶瓷等材料制造時，渦輪葉輪與轉軸的連接需要采用新型結構，以保證渦輪轉軸的可靠性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種高可靠性增壓器渦輪轉軸互鎖式連接結構，以實現(xiàn)增壓器渦輪葉輪與轉軸之間的可靠連接，可以充分保證增壓器渦輪轉軸的連接強度與可靠性。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的:
[0009]高可靠性增壓器渦輪轉軸互鎖式連接結構，包括轉軸、渦輪葉輪和互鎖套，所述轉軸的一端與渦輪葉輪的一端螺紋連接，所述互鎖套同時與轉軸和渦輪葉輪螺紋連接。
[0010]進一步的，所述轉軸的一端設有分別與渦輪葉輪和互鎖套相裝配的第一外螺紋和第二外螺紋，所述第一外螺紋的徑向尺寸小于第二外螺紋的徑向尺寸;所述渦輪葉輪與轉軸連接的一端輪轂上有和轉軸的第一外螺紋相裝配的內(nèi)螺紋盲孔，所述渦輪葉輪與轉軸連接的一端輪轂上還設有與互鎖套的內(nèi)螺紋相裝配的外螺紋。
[0011]進一步的，所述渦輪葉輪的內(nèi)螺紋與外螺紋的旋向相反。
[0012]進一步的，所述渦輪葉輪的內(nèi)螺紋盲孔的底部設有徑向的無螺紋的凹槽。
[0013]相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所述的高可靠性增壓器渦輪轉軸互鎖式連接結構具有以下優(yōu)勢:
[0014](I)通過采用螺紋互鎖式結構，根據(jù)增壓器渦輪轉軸與軸承體的結構參數(shù)，在合理設計轉軸、渦輪葉輪和互鎖套裝配部位尺寸參數(shù)的基礎上，通過轉軸、渦輪葉輪和互鎖套連接部位的加工與螺紋裝配，能夠充分保證渦輪轉軸的連接強度，實現(xiàn)增壓器渦輪葉輪與轉軸之間的高可靠性連接，有效地解決增壓器渦輪轉軸的連接問題。
[0015](2)渦輪葉輪的內(nèi)螺紋與外螺紋采用相反的旋向，并在渦輪轉軸上加裝互鎖套，可以充分實現(xiàn)渦輪轉軸連接結構的自鎖，防止渦輪轉軸發(fā)生松脫，能夠有效地保證渦輪轉軸的連接強度。
[0016]本發(fā)明的另一目的在于提出一種高可靠性增壓器渦輪轉軸互鎖式連接方法，以實現(xiàn)上述高可靠性增壓器渦輪轉軸互鎖式連接結構。
[0017]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的:
[0018]一種高可靠性增壓器渦輪轉軸互鎖式連接方法，包括如下步驟:
[0019]a.確定轉軸、渦輪葉輪和互鎖套的裝配部位的尺寸參數(shù)；
[0020]b.加工所述轉軸上與渦輪葉輪相裝配的第一外螺紋和渦輪葉輪上與轉軸的外螺紋相裝配的內(nèi)螺紋盲孔；
[0021]c.所述轉軸的第一外螺紋與渦輪葉輪的內(nèi)螺紋盲孔的螺紋旋緊裝配；
[0022]d.同時加工轉軸同互鎖套相裝配的第二外螺紋，以及渦輪葉輪同互鎖套相裝配的外螺紋；
[0023]e.加工互鎖套的內(nèi)螺紋；
[0024]f.所述互鎖套的內(nèi)螺紋依次與轉軸的第二外螺紋和渦輪葉輪的外螺紋進行旋緊裝配。
[0025]進一步的，所述步驟b中加工的渦輪葉輪與轉軸相裝配的內(nèi)螺紋同渦輪葉輪與互鎖套相裝配的外螺紋的旋向相反。
[0026]所述高可靠性增壓器渦輪轉軸互鎖式連接結構方法相對于現(xiàn)有技術所具有的優(yōu)勢相同，在此不再贅述。
【附圖說明】
[0027]構成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0028]圖1為本發(fā)明實施例所述增壓器渦輪轉軸互鎖式連接結構的示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明實施例所述轉軸的結構示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明實施例所述渦輪葉輪的結構示意圖；
[0031 ]圖4為本發(fā)明實施例所述互鎖套的結構示意圖。
[0032]附圖標記說明:
[0033]1-轉軸，2-渦輪葉輪，3-互鎖套。
【具體實施方式】
[0034]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0035]下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0036]一種高可靠性增壓器渦輪轉軸互鎖式連接結構，如圖1所示，包括轉軸1、渦輪葉輪2和互鎖套3，所述轉軸I的一端與渦輪葉輪2的一端螺紋連接，所述互鎖套3同時與轉軸I和渦輪葉輪2螺紋連接。
[0037]如圖2至4所示，本發(fā)明實施例所述轉軸I的一端設有分別與渦輪葉輪2和互鎖套3相裝配的第一外螺紋和第二外螺紋，所述第一外螺紋的徑向尺寸小于第二外螺紋的徑向尺寸;所述渦輪葉輪2與轉軸I連接的一端輪轂上有和轉軸I的第一外螺紋相裝配的內(nèi)螺紋盲孔，所述渦輪葉輪2與轉軸I連接的一端輪轂上還設有與互鎖套3的內(nèi)螺紋相裝配的外螺紋。
[0038]所述渦輪葉輪2的內(nèi)螺紋與外螺紋的旋向相反，與互鎖套3裝配后，可以充分實現(xiàn)渦輪轉軸連接結構的自鎖，防止渦輪轉軸發(fā)生松脫，能夠有效地保證渦輪轉軸的連接強度。
[0039]所述渦輪葉輪2的內(nèi)螺紋盲孔的底部設有徑向的無螺紋的凹槽。
[0040]上述高可靠性增壓器渦輪轉軸互鎖式連接結構的連接方法，包括如下步驟:
[0041 ] a.確定轉軸1、渦輪葉輪2和互鎖套3的裝配部位的尺寸參數(shù);具體而言是:根據(jù)增壓器渦輪葉輪2、轉軸I以及軸承體的結構參數(shù)，確定轉軸I分別與渦輪葉輪2和互鎖套3相裝配的第一外螺紋和第二外螺紋的尺寸，確定渦輪葉輪2與轉軸I相裝配的內(nèi)螺紋盲孔尺寸以及與互鎖套3相裝配的外螺紋尺寸，渦輪葉輪2內(nèi)螺紋與外螺紋的旋向相反，確定互鎖套3同轉軸I與渦輪葉輪2相裝配的內(nèi)螺紋尺寸。本實施例增壓器渦輪葉輪2的直徑為Φ95πιπι，軸承體渦輪端軸孔直徑為Φ 27mm，根據(jù)渦輪葉輪2、轉軸I和軸承體的結構參數(shù)，確定的轉軸I與渦輪葉輪2相裝配的第一外螺紋尺寸為M12Xl-p6p6-LH，轉軸I與互鎖套3相裝配的第二外螺紋的尺寸為Μ20Χ1-ρ6ρ6;確定的渦輪葉輪2與轉軸I相裝配的內(nèi)螺紋尺寸為MUXl-HTHT-LH， 渦輪葉輪 I 與互鎖套 3 相裝配的外螺紋尺寸為 M20 X 1-ρ6ρ6; 確定的互鎖套 3 同轉軸I以及渦輪葉輪2相裝配的內(nèi)螺紋尺寸為M20 X 1-H7H7。
[0042]b.根據(jù)步驟a確定的轉軸I與渦輪葉輪2的尺寸參數(shù)，加工所述轉軸I上與渦輪葉輪2相裝配的第一外螺紋和渦輪葉輪2上與轉軸I的外螺紋相裝配的內(nèi)螺紋盲孔；
[0043]c.所述轉軸I的第一外螺紋與渦輪葉輪2的內(nèi)螺紋盲孔的螺紋旋緊裝配；
[0044]d.對步驟c中轉軸I與渦輪葉輪2裝配在一起形成的渦輪轉軸，同時加工轉軸I同互鎖套3相裝配的第二外螺紋，以及渦輪葉輪2同互鎖套3相裝配的外螺紋;其中所述渦輪葉輪2與互鎖套3相裝配的外螺紋同步驟b中加工的渦輪葉輪2與轉軸I相裝配的內(nèi)螺紋的旋向相反；
[0045]e.按照步驟a確定的互鎖套3同轉軸I與渦輪葉輪2相裝配的內(nèi)螺紋尺寸，加工互鎖套3的內(nèi)螺紋；
[0046]f.所述互鎖套3的內(nèi)螺紋依次與轉軸I的第二外螺紋和渦輪葉輪2的外螺紋進行旋緊裝配。
[0047]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.高可靠性增壓器渦輪轉軸互鎖式連接結構，其特征在于:包括轉軸(I)、渦輪葉輪(2)和互鎖套(3)，所述轉軸(I)的一端與渦輪葉輪(2)的一端螺紋連接，所述互鎖套(3)同時與轉軸(I)和渦輪葉輪(2)螺紋連接。2.根據(jù)權利要求1所述的高可靠性增壓器渦輪轉軸互鎖式連接結構，其特征在于:所述轉軸(I)的一端設有分別與渦輪葉輪(2)和互鎖套(3)相裝配的第一外螺紋和第二外螺紋，所述第一外螺紋的徑向尺寸小于第二外螺紋的徑向尺寸； 所述渦輪葉輪(2)與轉軸(I)連接的一端輪轂上有和轉軸(I)的第一外螺紋相裝配的內(nèi)螺紋盲孔，所述渦輪葉輪(2)與轉軸(I)連接的一端輪轂上還設有與互鎖套(3)的內(nèi)螺紋相裝配的外螺紋。3.根據(jù)權利要求2所述的高可靠性增壓器渦輪轉軸互鎖式連接結構，其特征在于:所述渦輪葉輪(2)的內(nèi)螺紋與外螺紋的旋向相反。4.根據(jù)權利要求2所述的高可靠性增壓器渦輪轉軸互鎖式連接結構，其特征在于:所述渦輪葉輪(2)的內(nèi)螺紋盲孔的底部設有徑向的無螺紋的凹槽。5.—種高可靠性增壓器渦輪轉軸互鎖式連接方法，其特征在于包括如下步驟: a.確定轉軸(1)、渦輪葉輪(2)和互鎖套(3)的裝配部位的尺寸參數(shù)； b.加工所述轉軸(I)上與渦輪葉輪(2)相裝配的第一外螺紋和渦輪葉輪(2)上與轉軸(I)的外螺紋相裝配的內(nèi)螺紋盲孔； c.所述轉軸(I)的第一外螺紋與渦輪葉輪(2)的內(nèi)螺紋盲孔的螺紋旋緊裝配； d.同時加工轉軸(I)同互鎖套(3)相裝配的第二外螺紋，以及渦輪葉輪(2)同互鎖套(3)相裝配的外螺紋； e.加工互鎖套(3)的內(nèi)螺紋； f.所述互鎖套(3)的內(nèi)螺紋依次與轉軸(I)的第二外螺紋和渦輪葉輪(2)的外螺紋進行旋緊裝配。6.根據(jù)權利要求5所述的加工方法，其特征在于:所述步驟b中加工的渦輪葉輪(2)與轉軸(I)相裝配的內(nèi)螺紋同渦輪葉輪(2)與互鎖套(3)相裝配的外螺紋的旋向相反。
【文檔編號】F01D5/02GK105863740SQ201610177301
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】王正, 王增全, 邢衛(wèi)東, 王阿娜, 李靜
【申請人】中國北方發(fā)動機研究所(天津)