高可靠性增压器涡轮转轴互锁式连接结构的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种高可靠性增压器涡轮转轴互锁式连接结构，包括转轴、涡轮叶轮和互锁套，所述转轴的一端与涡轮叶轮的一端螺纹连接，所述互锁套同时与转轴和涡轮叶轮螺纹连接。本发明通过采用螺纹互锁式结构，根据增压器涡轮转轴与轴承体的结构参数，在合理设计转轴、涡轮叶轮和互锁套装配部位尺寸参数的基础上，通过转轴、涡轮叶轮和互锁套连接部位的加工与螺纹装配，能够实现增压器涡轮叶轮与转轴之间的高可靠性连接，有效地解决增压器涡轮转轴的连接问题。
【专利说明】
高可靠性増压器涡轮转轴互锁式连接结构
技术领域
[0001]本发明属于涡轮增压器结构设计领域，尤其是涉及一种高可靠性增压器涡轮转轴互锁式连接结构。
【背景技术】
[0002]涡轮转轴是涡轮增压器的核心零部件之一，通常由涡轮叶轮和转轴连接而成。目前车用柴油机增压器的涡轮叶轮普遍采用铸造镍基高温合金K418材料(材料密度为8.0 X103kg/m3)，转轴采用42CrMo合金钢材料。对于由K418材料制造的增压器涡轮叶轮和42CrMo合金钢制造的转轴，可以采用摩擦焊接或电子束焊接实现涡轮叶轮与转轴的可靠连接。
[0003]但是，由于K418材料的密度较大，由K418材料制造的涡轮叶轮转动惯量也较大，导致废气涡轮增压发动机的瞬态响应性较差，特别是对于车用涡轮增压发动机。
[0004]为降低涡轮增压器转子的转动惯量、提高废气涡轮增压发动机的瞬态响应性、减少起动/加速时的冒黑烟现象和改善发动机的低速性能，增压器涡轮叶轮可以采用比强度较高的钛铝合金、陶瓷等新材料。例如，钛铝合金材料密度仅为3.9 X 103kg/m3，同时钛铝合金材料又具有良好的高温性能和抗氧化性能，且弹性模量较大，用钛铝合金材料制造的增压器涡轮叶轮，能够显著降低涡轮增压器转子的转动惯量。
[0005]但是，当增压器涡轮叶轮采用钛铝合金、陶瓷等新材料制造时，很难采用摩擦焊接工艺或电子束焊接工艺实现涡轮叶轮与转轴之间的可靠连接，涡轮转轴的连接强度与可靠性得不到有效保证。
[0006]因此，当增压器涡轮叶轮采用钛铝合金、陶瓷等材料制造时，涡轮叶轮与转轴的连接需要采用新型结构，以保证涡轮转轴的可靠性。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明旨在提出一种高可靠性增压器涡轮转轴互锁式连接结构，以实现增压器涡轮叶轮与转轴之间的可靠连接，可以充分保证增压器涡轮转轴的连接强度与可靠性。
[0008]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0009]高可靠性增压器涡轮转轴互锁式连接结构，包括转轴、涡轮叶轮和互锁套，所述转轴的一端与涡轮叶轮的一端螺纹连接，所述互锁套同时与转轴和涡轮叶轮螺纹连接。
[0010]进一步的，所述转轴的一端设有分别与涡轮叶轮和互锁套相装配的第一外螺纹和第二外螺纹，所述第一外螺纹的径向尺寸小于第二外螺纹的径向尺寸;所述涡轮叶轮与转轴连接的一端轮毂上有和转轴的第一外螺纹相装配的内螺纹盲孔，所述涡轮叶轮与转轴连接的一端轮毂上还设有与互锁套的内螺纹相装配的外螺纹。
[0011]进一步的，所述涡轮叶轮的内螺纹与外螺纹的旋向相反。
[0012]进一步的，所述涡轮叶轮的内螺纹盲孔的底部设有径向的无螺纹的凹槽。
[0013]相对于现有技术，本发明所述的高可靠性增压器涡轮转轴互锁式连接结构具有以下优势:
[0014](I)通过采用螺纹互锁式结构，根据增压器涡轮转轴与轴承体的结构参数，在合理设计转轴、涡轮叶轮和互锁套装配部位尺寸参数的基础上，通过转轴、涡轮叶轮和互锁套连接部位的加工与螺纹装配，能够充分保证涡轮转轴的连接强度，实现增压器涡轮叶轮与转轴之间的高可靠性连接，有效地解决增压器涡轮转轴的连接问题。
[0015](2)涡轮叶轮的内螺纹与外螺纹采用相反的旋向，并在涡轮转轴上加装互锁套，可以充分实现涡轮转轴连接结构的自锁，防止涡轮转轴发生松脱，能够有效地保证涡轮转轴的连接强度。
[0016]本发明的另一目的在于提出一种高可靠性增压器涡轮转轴互锁式连接方法，以实现上述高可靠性增压器涡轮转轴互锁式连接结构。
[0017]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0018]一种高可靠性增压器涡轮转轴互锁式连接方法，包括如下步骤:
[0019]a.确定转轴、涡轮叶轮和互锁套的装配部位的尺寸参数；
[0020]b.加工所述转轴上与涡轮叶轮相装配的第一外螺纹和涡轮叶轮上与转轴的外螺纹相装配的内螺纹盲孔；
[0021]c.所述转轴的第一外螺纹与涡轮叶轮的内螺纹盲孔的螺纹旋紧装配；
[0022]d.同时加工转轴同互锁套相装配的第二外螺纹，以及涡轮叶轮同互锁套相装配的外螺纹；
[0023]e.加工互锁套的内螺纹；
[0024]f.所述互锁套的内螺纹依次与转轴的第二外螺纹和涡轮叶轮的外螺纹进行旋紧装配。
[0025]进一步的，所述步骤b中加工的涡轮叶轮与转轴相装配的内螺纹同涡轮叶轮与互锁套相装配的外螺纹的旋向相反。
[0026]所述高可靠性增压器涡轮转轴互锁式连接结构方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
【附图说明】
[0027]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0028]图1为本发明实施例所述增压器涡轮转轴互锁式连接结构的示意图；
[0029]图2为本发明实施例所述转轴的结构示意图；
[0030]图3为本发明实施例所述涡轮叶轮的结构示意图；
[0031 ]图4为本发明实施例所述互锁套的结构示意图。
[0032]附图标记说明:
[0033]1-转轴，2-涡轮叶轮，3-互锁套。
【具体实施方式】
[0034]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0035]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0036]一种高可靠性增压器涡轮转轴互锁式连接结构，如图1所示，包括转轴1、涡轮叶轮2和互锁套3，所述转轴I的一端与涡轮叶轮2的一端螺纹连接，所述互锁套3同时与转轴I和涡轮叶轮2螺纹连接。
[0037]如图2至4所示，本发明实施例所述转轴I的一端设有分别与涡轮叶轮2和互锁套3相装配的第一外螺纹和第二外螺纹，所述第一外螺纹的径向尺寸小于第二外螺纹的径向尺寸;所述涡轮叶轮2与转轴I连接的一端轮毂上有和转轴I的第一外螺纹相装配的内螺纹盲孔，所述涡轮叶轮2与转轴I连接的一端轮毂上还设有与互锁套3的内螺纹相装配的外螺纹。
[0038]所述涡轮叶轮2的内螺纹与外螺纹的旋向相反，与互锁套3装配后，可以充分实现涡轮转轴连接结构的自锁，防止涡轮转轴发生松脱，能够有效地保证涡轮转轴的连接强度。
[0039]所述涡轮叶轮2的内螺纹盲孔的底部设有径向的无螺纹的凹槽。
[0040]上述高可靠性增压器涡轮转轴互锁式连接结构的连接方法，包括如下步骤:
[0041 ] a.确定转轴1、涡轮叶轮2和互锁套3的装配部位的尺寸参数;具体而言是:根据增压器涡轮叶轮2、转轴I以及轴承体的结构参数，确定转轴I分别与涡轮叶轮2和互锁套3相装配的第一外螺纹和第二外螺纹的尺寸，确定涡轮叶轮2与转轴I相装配的内螺纹盲孔尺寸以及与互锁套3相装配的外螺纹尺寸，涡轮叶轮2内螺纹与外螺纹的旋向相反，确定互锁套3同转轴I与涡轮叶轮2相装配的内螺纹尺寸。本实施例增压器涡轮叶轮2的直径为Φ95πιπι，轴承体涡轮端轴孔直径为Φ 27mm，根据涡轮叶轮2、转轴I和轴承体的结构参数，确定的转轴I与涡轮叶轮2相装配的第一外螺纹尺寸为M12Xl-p6p6-LH，转轴I与互锁套3相装配的第二外螺纹的尺寸为Μ20Χ1-ρ6ρ6;确定的涡轮叶轮2与转轴I相装配的内螺纹尺寸为MUXl-HTHT-LH， 涡轮叶轮 I 与互锁套 3 相装配的外螺纹尺寸为 M20 X 1-ρ6ρ6; 确定的互锁套 3 同转轴I以及涡轮叶轮2相装配的内螺纹尺寸为M20 X 1-H7H7。
[0042]b.根据步骤a确定的转轴I与涡轮叶轮2的尺寸参数，加工所述转轴I上与涡轮叶轮2相装配的第一外螺纹和涡轮叶轮2上与转轴I的外螺纹相装配的内螺纹盲孔；
[0043]c.所述转轴I的第一外螺纹与涡轮叶轮2的内螺纹盲孔的螺纹旋紧装配；
[0044]d.对步骤c中转轴I与涡轮叶轮2装配在一起形成的涡轮转轴，同时加工转轴I同互锁套3相装配的第二外螺纹，以及涡轮叶轮2同互锁套3相装配的外螺纹;其中所述涡轮叶轮2与互锁套3相装配的外螺纹同步骤b中加工的涡轮叶轮2与转轴I相装配的内螺纹的旋向相反；
[0045]e.按照步骤a确定的互锁套3同转轴I与涡轮叶轮2相装配的内螺纹尺寸，加工互锁套3的内螺纹；
[0046]f.所述互锁套3的内螺纹依次与转轴I的第二外螺纹和涡轮叶轮2的外螺纹进行旋紧装配。
[0047]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.高可靠性增压器涡轮转轴互锁式连接结构，其特征在于:包括转轴(I)、涡轮叶轮(2)和互锁套(3)，所述转轴(I)的一端与涡轮叶轮(2)的一端螺纹连接，所述互锁套(3)同时与转轴(I)和涡轮叶轮(2)螺纹连接。2.根据权利要求1所述的高可靠性增压器涡轮转轴互锁式连接结构，其特征在于:所述转轴(I)的一端设有分别与涡轮叶轮(2)和互锁套(3)相装配的第一外螺纹和第二外螺纹，所述第一外螺纹的径向尺寸小于第二外螺纹的径向尺寸； 所述涡轮叶轮(2)与转轴(I)连接的一端轮毂上有和转轴(I)的第一外螺纹相装配的内螺纹盲孔，所述涡轮叶轮(2)与转轴(I)连接的一端轮毂上还设有与互锁套(3)的内螺纹相装配的外螺纹。3.根据权利要求2所述的高可靠性增压器涡轮转轴互锁式连接结构，其特征在于:所述涡轮叶轮(2)的内螺纹与外螺纹的旋向相反。4.根据权利要求2所述的高可靠性增压器涡轮转轴互锁式连接结构，其特征在于:所述涡轮叶轮(2)的内螺纹盲孔的底部设有径向的无螺纹的凹槽。5.—种高可靠性增压器涡轮转轴互锁式连接方法，其特征在于包括如下步骤: a.确定转轴(1)、涡轮叶轮(2)和互锁套(3)的装配部位的尺寸参数； b.加工所述转轴(I)上与涡轮叶轮(2)相装配的第一外螺纹和涡轮叶轮(2)上与转轴(I)的外螺纹相装配的内螺纹盲孔； c.所述转轴(I)的第一外螺纹与涡轮叶轮(2)的内螺纹盲孔的螺纹旋紧装配； d.同时加工转轴(I)同互锁套(3)相装配的第二外螺纹，以及涡轮叶轮(2)同互锁套(3)相装配的外螺纹； e.加工互锁套(3)的内螺纹； f.所述互锁套(3)的内螺纹依次与转轴(I)的第二外螺纹和涡轮叶轮(2)的外螺纹进行旋紧装配。6.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于:所述步骤b中加工的涡轮叶轮(2)与转轴(I)相装配的内螺纹同涡轮叶轮(2)与互锁套(3)相装配的外螺纹的旋向相反。
【文档编号】F01D5/02GK105863740SQ201610177301
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】王正, 王增全, 邢卫东, 王阿娜, 李静
【申请人】中国北方发动机研究所(天津)