高可靠性增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸互鎖式連接結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)軸互鎖式連接結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)軸、渦輪葉輪和互鎖套，所述轉(zhuǎn)軸的一端與渦輪葉輪的一端螺紋連接，所述互鎖套同時(shí)與轉(zhuǎn)軸和渦輪葉輪螺紋連接。本發(fā)明通過采用螺紋互鎖式結(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)，在合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)軸、渦輪葉輪和互鎖套裝配部位尺寸參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過轉(zhuǎn)軸、渦輪葉輪和互鎖套連接部位的加工與螺紋裝配，能夠?qū)崿F(xiàn)增壓器渦輪葉輪與轉(zhuǎn)軸之間的高可靠性連接，有效地解決增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸的連接問題。
【專利說明】
高可靠性増壓器渦輪轉(zhuǎn)軸互鎖式連接結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于渦輪增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高可靠性增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸互鎖式連接結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪轉(zhuǎn)軸是渦輪增壓器的核心零部件之一，通常由渦輪葉輪和轉(zhuǎn)軸連接而成。目前車用柴油機(jī)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(zhuǎn)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(zhuǎn)軸，可以采用摩擦焊接或電子束焊接實(shí)現(xiàn)渦輪葉輪與轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動慣量也較大，導(dǎo)致廢氣渦輪增壓發(fā)動機(jī)的瞬態(tài)響應(yīng)性較差，特別是對于車用渦輪增壓發(fā)動機(jī)。
[0004]為降低渦輪增壓器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量、提高廢氣渦輪增壓發(fā)動機(jī)的瞬態(tài)響應(yīng)性、減少起動/加速時(shí)的冒黑煙現(xiàn)象和改善發(fā)動機(jī)的低速性能，增壓器渦輪葉輪可以采用比強(qiáng)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(shí)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(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。
[0005]但是，當(dāng)增壓器渦輪葉輪采用鈦鋁合金、陶瓷等新材料制造時(shí)，很難采用摩擦焊接工藝或電子束焊接工藝實(shí)現(xiàn)渦輪葉輪與轉(zhuǎn)軸之間的可靠連接，渦輪轉(zhuǎn)軸的連接強(qiáng)度與可靠性得不到有效保證。
[0006]因此，當(dāng)增壓器渦輪葉輪采用鈦鋁合金、陶瓷等材料制造時(shí)，渦輪葉輪與轉(zhuǎn)軸的連接需要采用新型結(jié)構(gòu)，以保證渦輪轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸互鎖式連接結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)增壓器渦輪葉輪與轉(zhuǎn)軸之間的可靠連接，可以充分保證增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸的連接強(qiáng)度與可靠性。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0009]高可靠性增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸互鎖式連接結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)軸、渦輪葉輪和互鎖套，所述轉(zhuǎn)軸的一端與渦輪葉輪的一端螺紋連接，所述互鎖套同時(shí)與轉(zhuǎn)軸和渦輪葉輪螺紋連接。
[0010]進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)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(zhuǎn)軸連接的一端輪轂上有和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸連接的一端輪轂上還設(shè)有與互鎖套的內(nèi)螺紋相裝配的外螺紋。
[0011]進(jìn)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(jìn)一步的，所述渦輪葉輪的內(nèi)螺紋盲孔的底部設(shè)有徑向的無螺紋的凹槽。
[0013]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的高可靠性增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸互鎖式連接結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)勢:
[0014](I)通過采用螺紋互鎖式結(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)，在合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)軸、渦輪葉輪和互鎖套裝配部位尺寸參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸的連接強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)增壓器渦輪葉輪與轉(zhuǎn)軸之間的高可靠性連接，有效地解決增壓器渦輪轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸上加裝互鎖套，可以充分實(shí)現(xiàn)渦輪轉(zhuǎn)軸連接結(jié)構(gòu)的自鎖，防止渦輪轉(zhuǎn)軸發(fā)生松脫，能夠有效地保證渦輪轉(zhuǎn)軸的連接強(qiáng)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(zhuǎn)軸互鎖式連接方法，以實(shí)現(xiàn)上述高可靠性增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸互鎖式連接結(jié)構(gòu)。
[0017]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0018]一種高可靠性增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸互鎖式連接方法，包括如下步驟:
[0019]a.確定轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸上與渦輪葉輪相裝配的第一外螺紋和渦輪葉輪上與轉(zhuǎn)軸的外螺紋相裝配的內(nèi)螺紋盲孔；
[0021]c.所述轉(zhuǎn)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(shí)加工轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸的第二外螺紋和渦輪葉輪的外螺紋進(jìn)行旋緊裝配。
[0025]進(jìn)一步的，所述步驟b中加工的渦輪葉輪與轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸互鎖式連接結(jié)構(gòu)方法相對于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)勢相同，在此不再贅述。
【附圖說明】
[0027]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0028]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸互鎖式連接結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述渦輪葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述互鎖套的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]附圖標(biāo)記說明:
[0033]1-轉(zhuǎn)軸，2-渦輪葉輪，3-互鎖套。
【具體實(shí)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(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0035]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0036]一種高可靠性增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸互鎖式連接結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括轉(zhuǎn)軸1、渦輪葉輪2和互鎖套3，所述轉(zhuǎn)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(shí)與轉(zhuǎn)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(shí)施例所述轉(zhuǎn)軸I的一端設(shè)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(zhuǎn)軸I連接的一端輪轂上有和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸I連接的一端輪轂上還設(shè)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(shí)現(xiàn)渦輪轉(zhuǎn)軸連接結(jié)構(gòu)的自鎖，防止渦輪轉(zhuǎn)軸發(fā)生松脫，能夠有效地保證渦輪轉(zhuǎn)軸的連接強(qiáng)度。
[0039]所述渦輪葉輪2的內(nèi)螺紋盲孔的底部設(shè)有徑向的無螺紋的凹槽。
[0040]上述高可靠性增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸互鎖式連接結(jié)構(gòu)的連接方法，包括如下步驟:
[0041 ] a.確定轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸I以及軸承體的結(jié)構(gòu)參數(shù)，確定轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)軸I與渦輪葉輪2相裝配的內(nèi)螺紋尺寸。本實(shí)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(zhuǎn)軸I和軸承體的結(jié)構(gòu)參數(shù)，確定的轉(zhuǎn)軸I與渦輪葉輪2相裝配的第一外螺紋尺寸為M12Xl-p6p6-LH，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)軸I與渦輪葉輪2的尺寸參數(shù)，加工所述轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸I的外螺紋相裝配的內(nèi)螺紋盲孔；
[0043]c.所述轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸I與渦輪葉輪2裝配在一起形成的渦輪轉(zhuǎn)軸，同時(shí)加工轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)軸I的第二外螺紋和渦輪葉輪2的外螺紋進(jìn)行旋緊裝配。
[0047]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.高可靠性增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸互鎖式連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括轉(zhuǎn)軸(I)、渦輪葉輪(2)和互鎖套(3)，所述轉(zhuǎn)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(shí)與轉(zhuǎn)軸(I)和渦輪葉輪(2)螺紋連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高可靠性增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸互鎖式連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)軸(I)的一端設(shè)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(zhuǎn)軸(I)連接的一端輪轂上有和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸(I)連接的一端輪轂上還設(shè)有與互鎖套(3)的內(nèi)螺紋相裝配的外螺紋。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高可靠性增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸互鎖式連接結(jié)構(gòu)，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(quán)利要求2所述的高可靠性增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸互鎖式連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述渦輪葉輪(2)的內(nèi)螺紋盲孔的底部設(shè)有徑向的無螺紋的凹槽。5.—種高可靠性增壓器渦輪轉(zhuǎn)軸互鎖式連接方法，其特征在于包括如下步驟: a.確定轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)軸(I)的外螺紋相裝配的內(nèi)螺紋盲孔； c.所述轉(zhuǎn)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(shí)加工轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸(I)的第二外螺紋和渦輪葉輪(2)的外螺紋進(jìn)行旋緊裝配。6.根據(jù)權(quán)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(zhuǎn)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(jī)研究所(天津)