本發(fā)明屬于渦輪增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種徑流式增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)及其成型工藝。

背景技術(shù)：

渦輪增壓器是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件之一，渦輪轉(zhuǎn)軸作為渦輪增壓器的核心部件，主要由渦輪和轉(zhuǎn)軸連接而成。目前，增壓器渦輪普遍采用鑄造鎳基高溫合金k418材料(材料密度為8.0×10³kg/m³)，轉(zhuǎn)軸采用42crmo合金鋼材料。對(duì)于由k418材料制造的增壓器渦輪和42crmo合金鋼制造的轉(zhuǎn)軸，可以采用摩擦焊接或電子束焊接工藝實(shí)現(xiàn)渦輪與轉(zhuǎn)軸的可靠連接，形成渦輪轉(zhuǎn)軸。然而，由于k418合金材料密度較大，由k418合金制造的渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也相應(yīng)較大，導(dǎo)致渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)響應(yīng)性較差。為降低渦輪增壓器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、提高廢氣渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)響應(yīng)性和改善發(fā)動(dòng)機(jī)的低速性能，增壓器渦輪可以采用密度較小的鈦鋁合金、陶瓷等新材料。

同時(shí)，對(duì)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的渦輪增壓器而言，由于增壓器渦輪進(jìn)口溫度在1000℃以上，傳統(tǒng)的鎳基高溫合金k418材料將難以滿足使用要求，陶瓷等新材料應(yīng)用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器不僅可以滿足使用溫度要求，而且可以降低渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)響應(yīng)性。

但是，當(dāng)增壓器渦輪采用陶瓷、鈦鋁合金等新材料時(shí)，很難采用摩擦焊接工藝或電子束焊接工藝實(shí)現(xiàn)增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸的可靠連接。因此，當(dāng)增壓器渦輪采用陶瓷、鈦鋁合金等新材料制造時(shí)，渦輪轉(zhuǎn)軸需要采用新結(jié)構(gòu)與新工藝，以充分保證增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸的可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種徑流式增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)及其成型工藝?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)渦輪轉(zhuǎn)軸連接結(jié)構(gòu)的鎖緊，進(jìn)而形成完整的渦輪轉(zhuǎn)軸。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種徑流式增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，包括渦輪、轉(zhuǎn)軸和自鎖環(huán)，所述渦輪與轉(zhuǎn)軸連接的一端設(shè)有渦輪內(nèi)螺紋盲孔，所述渦輪內(nèi)螺紋盲孔的底部設(shè)有工藝環(huán)槽；所述渦輪靠近轉(zhuǎn)軸的端面與渦輪內(nèi)螺紋盲孔之間設(shè)有一段渦輪光孔，所述渦輪光孔上開(kāi)有用于裝配自鎖環(huán)的渦輪環(huán)槽，所述渦輪光孔的直徑大于渦輪內(nèi)螺紋盲孔的內(nèi)螺紋底徑，所述渦輪光孔靠近轉(zhuǎn)軸的端面有用于裝配的渦輪導(dǎo)向倒角；

所述轉(zhuǎn)軸與渦輪連接的一端設(shè)有同渦輪內(nèi)螺紋盲孔相裝配的轉(zhuǎn)軸外螺紋；所述轉(zhuǎn)軸與渦輪連接的一端設(shè)有定位軸肩，所述轉(zhuǎn)軸上有同渦輪光孔相裝配的轉(zhuǎn)軸光軸，所述轉(zhuǎn)軸光軸的直徑大于轉(zhuǎn)軸外螺紋的螺紋頂徑，所述轉(zhuǎn)軸光軸上開(kāi)有裝配自鎖環(huán)的轉(zhuǎn)軸環(huán)槽，所述轉(zhuǎn)軸光軸與轉(zhuǎn)軸外螺紋之間設(shè)有過(guò)渡圓角；

所述自鎖環(huán)為彈性開(kāi)口環(huán)，所述自鎖環(huán)靠近渦輪的一側(cè)有用于裝配的自鎖環(huán)導(dǎo)向倒角，所述自鎖環(huán)的自鎖環(huán)導(dǎo)向倒角的倒角角度同渦輪導(dǎo)向倒角的倒角角度相同；

所述轉(zhuǎn)軸與渦輪通過(guò)轉(zhuǎn)軸外螺紋和渦輪內(nèi)螺紋盲孔旋接在一起，所述自鎖環(huán)裝配在渦輪環(huán)槽和轉(zhuǎn)軸環(huán)槽中。

進(jìn)一步的，所述渦輪內(nèi)螺紋盲孔的螺紋旋向同渦輪轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)工作時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。

進(jìn)一步的，所述自鎖環(huán)導(dǎo)向倒角朝向渦輪的一側(cè)。

上述徑流式增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)的成型工藝，包括以下步驟：

a、確定渦輪、轉(zhuǎn)軸和自鎖環(huán)的尺寸參數(shù)：根據(jù)增壓器的渦輪轉(zhuǎn)軸和軸承體的結(jié)構(gòu)參數(shù)，確定渦輪同轉(zhuǎn)軸和自鎖環(huán)裝配的內(nèi)螺紋盲孔、光孔、環(huán)槽與導(dǎo)向倒角的尺寸，確定轉(zhuǎn)軸同渦輪和自鎖環(huán)裝配的外螺紋、光軸、過(guò)渡圓角、環(huán)槽與軸肩的尺寸，確定自鎖環(huán)的內(nèi)徑、外徑、寬度、開(kāi)口角度和導(dǎo)向倒角的尺寸；

b、渦輪、轉(zhuǎn)軸和自鎖環(huán)的加工：按照步驟a確定的渦輪、轉(zhuǎn)軸和自鎖環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，進(jìn)行渦輪內(nèi)螺紋盲孔、光孔、環(huán)槽與導(dǎo)向倒角的加工，進(jìn)行轉(zhuǎn)軸外螺紋、光軸、過(guò)渡圓角、環(huán)槽與軸肩的加工，進(jìn)行自鎖環(huán)的加工；

c、轉(zhuǎn)軸與自鎖環(huán)的裝配：將自鎖環(huán)放置在轉(zhuǎn)軸的環(huán)槽中，自鎖環(huán)的導(dǎo)向倒角朝向渦輪一側(cè)，如圖5所示；

d、渦輪與轉(zhuǎn)軸的螺紋旋緊裝配：將步驟c中裝有自鎖環(huán)的轉(zhuǎn)軸同渦輪通過(guò)螺紋旋緊裝配在一起，保證自鎖環(huán)裝配在渦輪的環(huán)槽和轉(zhuǎn)軸的環(huán)槽中，實(shí)現(xiàn)對(duì)渦輪轉(zhuǎn)軸連接結(jié)構(gòu)的鎖緊，形成完整的渦輪轉(zhuǎn)軸，如圖5所示。

本發(fā)明的有益效果是：

一種徑流式增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)及其成型工藝，采用螺紋與自鎖環(huán)組合結(jié)構(gòu)，根據(jù)增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸與軸承體的結(jié)構(gòu)參數(shù)，在合理確定渦輪、轉(zhuǎn)軸和自鎖環(huán)尺寸參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)渦輪、轉(zhuǎn)軸和自鎖環(huán)的加工與裝配，可以實(shí)現(xiàn)增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸的可靠連接，能夠有效地解決增壓器渦輪采用陶瓷、鈦鋁合金等新材料時(shí)所面臨的渦輪轉(zhuǎn)軸連接問(wèn)題。渦輪采用內(nèi)螺紋可以大幅度降低增壓器渦輪輪轂部位的應(yīng)力，提高渦輪的許用工作轉(zhuǎn)速。將自鎖環(huán)分別裝配在渦輪和轉(zhuǎn)軸的環(huán)槽中，可以實(shí)現(xiàn)渦輪與轉(zhuǎn)軸螺紋連接結(jié)構(gòu)的鎖緊，防止渦輪與轉(zhuǎn)軸的螺紋連接結(jié)構(gòu)發(fā)生松脫。渦輪與自鎖環(huán)上均有導(dǎo)向倒角，便于渦輪、轉(zhuǎn)軸和自鎖環(huán)之間的裝配。轉(zhuǎn)軸上的定位軸肩可有效提高渦輪轉(zhuǎn)軸的連接剛度。

附圖說(shuō)明

圖1是渦輪結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是自鎖環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是自鎖環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是徑流式增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)示意圖。

1渦輪2轉(zhuǎn)軸3自鎖環(huán)4渦輪內(nèi)螺紋盲孔5渦輪光孔

6渦輪環(huán)槽7渦輪導(dǎo)向倒角8轉(zhuǎn)軸外螺紋9轉(zhuǎn)軸定位軸肩

10轉(zhuǎn)軸光軸11轉(zhuǎn)軸環(huán)槽12自鎖環(huán)導(dǎo)向倒角

具體實(shí)施方式

一種徑流式增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，包括渦輪1、轉(zhuǎn)軸2和自鎖環(huán)3，如圖1所示，所述渦輪1與轉(zhuǎn)軸2連接的一端設(shè)有渦輪內(nèi)螺紋盲孔4，所述渦輪內(nèi)螺紋盲孔4的底部設(shè)有工藝環(huán)槽，所述渦輪1的內(nèi)螺紋盲孔4的螺紋旋向同渦輪轉(zhuǎn)軸工作時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反；所述渦輪1靠近轉(zhuǎn)軸2的端面與渦輪內(nèi)螺紋盲孔4之間設(shè)有一段渦輪光孔5，所述渦輪光孔5上開(kāi)有用于裝配自鎖環(huán)3的渦輪環(huán)槽6，所述渦輪光孔5的直徑大于渦輪內(nèi)螺紋盲孔4的內(nèi)螺紋底徑，所述渦輪光孔5靠近轉(zhuǎn)軸2的端面有用于裝配的渦輪導(dǎo)向倒角7，所述渦輪導(dǎo)向倒角7的倒角角度推薦值為15°-30°；如圖2所示，所述轉(zhuǎn)軸2與渦輪1連接的一端設(shè)有同渦輪內(nèi)螺紋盲孔4相裝配的轉(zhuǎn)軸外螺紋8；所述轉(zhuǎn)軸2與渦輪1連接的一端設(shè)有定位軸肩9，所述轉(zhuǎn)軸2上有同渦輪光孔5相裝配的轉(zhuǎn)軸光軸10，所述轉(zhuǎn)軸光軸10的直徑大于轉(zhuǎn)軸外螺紋8的螺紋頂徑，所述轉(zhuǎn)軸光軸10上開(kāi)有裝配自鎖環(huán)3的轉(zhuǎn)軸環(huán)槽11，所述轉(zhuǎn)軸光軸10與轉(zhuǎn)軸外螺紋8之間設(shè)有過(guò)渡圓角；如圖3、圖4所示，所述自鎖環(huán)3為彈性開(kāi)口環(huán)，所述自鎖環(huán)3靠近渦輪1的一側(cè)有用于裝配的自鎖環(huán)導(dǎo)向倒角12，所述自鎖環(huán)導(dǎo)向倒角12朝向渦輪1的一側(cè)；所述自鎖環(huán)3的自鎖環(huán)導(dǎo)向倒角12的倒角角度同渦輪導(dǎo)向倒角7的倒角角度相同；如圖5所示，所述轉(zhuǎn)軸2與渦輪1通過(guò)轉(zhuǎn)軸外螺紋8和渦輪內(nèi)螺紋盲孔4旋接在一起，所述自鎖環(huán)3裝配在渦輪環(huán)槽6和轉(zhuǎn)軸環(huán)槽11中。

上述徑流式增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)的成型工藝，包括以下步驟：

a、確定渦輪1、轉(zhuǎn)軸2和自鎖環(huán)3的尺寸參數(shù)：根據(jù)增壓器的渦輪轉(zhuǎn)軸和軸承體的結(jié)構(gòu)參數(shù)，確定渦輪1同轉(zhuǎn)軸2和自鎖環(huán)3裝配的渦輪內(nèi)螺紋盲孔4、渦輪光孔5、渦輪環(huán)槽6與渦輪導(dǎo)向倒角7的尺寸；確定轉(zhuǎn)軸2同渦輪1和自鎖環(huán)3裝配的轉(zhuǎn)軸外螺紋8、轉(zhuǎn)軸光軸10、轉(zhuǎn)軸過(guò)渡圓角、轉(zhuǎn)軸環(huán)槽11與轉(zhuǎn)軸定位軸肩9的尺寸，確定自鎖環(huán)3的內(nèi)徑、外徑、寬度、開(kāi)口角度和自鎖環(huán)導(dǎo)向倒角12的尺寸。例如，某增壓器渦輪直徑為ф95mm，軸承體渦輪端軸孔直徑為ф27mm,渦輪轉(zhuǎn)軸工作時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)橛倚?，根?jù)渦輪轉(zhuǎn)軸和軸承體的結(jié)構(gòu)參數(shù)，確定的渦輪內(nèi)螺紋盲孔4的尺寸為m12×1-h7h7-lh，渦輪光孔5的直徑為ф14mm，渦輪環(huán)槽6的深為1.7mm、寬為1.5mm，渦輪導(dǎo)向倒角7的角度為30°；確定的轉(zhuǎn)軸外螺紋8的尺寸為m12×1-p6p6-lh，轉(zhuǎn)軸光軸10的尺寸為ф14mm，轉(zhuǎn)軸環(huán)槽11的深為2.2mm、寬為1.5mm，轉(zhuǎn)軸定位軸肩9的直徑為ф26mm；確定的自鎖環(huán)3在裝配狀態(tài)下的內(nèi)徑為ф16mm、外徑為ф12mm、寬度為1.5mm、自鎖環(huán)導(dǎo)向倒角12的角度為30°。

b、渦輪1、轉(zhuǎn)軸2和自鎖環(huán)3的加工：按照步驟a確定的渦輪1、轉(zhuǎn)軸2和自鎖環(huán)3的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，進(jìn)行渦輪1的渦輪內(nèi)螺紋盲孔4、渦輪光孔5、渦輪環(huán)槽6與渦輪導(dǎo)向倒角7的加工，進(jìn)行轉(zhuǎn)軸2的轉(zhuǎn)軸外螺紋8、轉(zhuǎn)軸光軸10、過(guò)渡圓角、轉(zhuǎn)軸環(huán)槽11與轉(zhuǎn)軸定位軸肩11的加工，進(jìn)行自鎖環(huán)3的加工；

c、轉(zhuǎn)軸2與自鎖環(huán)3的裝配：將自鎖環(huán)3放置在轉(zhuǎn)軸環(huán)槽11中，自鎖環(huán)導(dǎo)向倒角12朝向渦輪1的一側(cè)，如圖5所示；

d、渦輪1與轉(zhuǎn)軸2的螺紋旋緊裝配：將步驟c中裝有自鎖環(huán)3的轉(zhuǎn)軸2同渦輪1通過(guò)螺紋旋緊裝配在一起，保證自鎖環(huán)3裝配在渦輪環(huán)槽6和轉(zhuǎn)軸環(huán)槽11中，實(shí)現(xiàn)對(duì)渦輪轉(zhuǎn)軸連接結(jié)構(gòu)的鎖緊，形成完整的渦輪轉(zhuǎn)軸，如圖5所示。

以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。