一种轻量化车用增压器压气机叶轮的制作方法

文档序号:17101879发布日期:2019-03-14 00:25阅读:383来源:国知局
技术简介:
本专利针对压气机叶轮高速旋转时轴孔与轮背应力集中导致失效的问题,提出通过轮背均布凹槽与底部凸台结合筋肋结构,消除传统台阶过渡,分散离心应力,实现轻量化设计。该方案有效提升叶轮抗疲劳性能与可靠性,降低失效风险。
关键词:压气机叶轮,轻量化结构

本实用新型属于涡轮增压技术领域,具体涉及一种车用增压器压气机叶轮。



背景技术:

废气涡轮增压器经过几十年的实践验证,如今已逐渐成为了一种主流的增压方式。它利用发动机排出的高温废气驱动涡轮旋转,带动同轴的离心压气机叶轮高速旋转,从而将气体预压缩,以提高充气密度,使气缸内喷入更多的燃料进行充分燃烧,发动机就能输出更大的功率。

当增压器工作时,由发动机排出的高温废气冲击涡轮,涡轮旋转带动同轴的叶轮做高速旋转压缩新鲜空气,被压缩气体压力和温度均升高。叶轮压缩气体过程中高温气体与叶轮发生对流换热,而气体流动也会对换热造成影响。叶轮受力过程较复杂,不仅受到高速产生的离心载荷作用,而且还会受到由于压缩气体产生压力载荷和温度载荷的作用。其中离心载荷对叶轮应力状态影响最大,温度载荷次之,压力载荷影响最小。

压气机叶轮工作转速多在100000r/min以上,有的甚至高达250000r/min之上,离心载荷对叶轮产生的应力较大区域有轮背、轴孔、和叶片根部。而轴孔和轮背处的应力较大原因是由于轮背结构设计不合理造成的,改进轮背结构可降低轴孔和轮背处的应力,提高叶轮使用寿命及耐疲劳性能。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供一种轻量化车用增压器压气机叶轮,用于解决因叶轮高速旋转产生的离心应力对叶轮轴孔和轮背的失效性,从而提高压气机叶轮的耐疲劳性,增强增压器整机的可靠性。

为了解决上述技术问题,本实用新型的技术方案是:一种轻量化车用增压器压气机叶轮,包括轮毂、轴孔、轮背,所述轮毂上方一侧布有主流叶片和分流叶片,所述轮毂的另一侧为轮背,所述轮背以轴孔为中心均布有多个凹槽,使所述轴孔周围形成一个向下的底部凸台,相邻凹槽之间通过筋肋隔开,所述筋肋的内侧端与所述底部凸台的外周面相连。

优选地,所述底部凸台的外周轮廓呈梅花状。

优选地,所述凹槽的底部为弧形,外侧浅内侧深。

优选地,所述凹槽呈扇形。

优选地,所述凹槽和筋肋的数量均为六个。

在上述技术方案中,由于轮背以轴孔为中心均布有多个凹槽,轴孔底部凸台与轮背的筋肋无缝结合,这样就不存在传统技术的轮背与轴孔的台阶过渡,因此叶轮在高速旋转下离心应力不会集中在轮背和轴孔区域,对轴孔处的离心应力有很好的规避作用。

因此,采取上述技术方案,具有以下优点:

1.减小因离心应力导致的叶轮轮背和轴孔的失效风险,提高叶轮的抗高/低周疲劳性能;

2. 减轻叶轮的整体质量,提高低速响应性;

3. 减小因叶轮的失效导致的压气机损伤率;

4. 提高增压器的整机可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例中增压器压气机叶轮结构示意图;

图2是图1的仰视结构示意图;

附图标记为:

1——轴孔 2——顶端凸台3——主流叶片

4——分流叶片 5——轮背6——凹槽

7——轮毂 8——底部凸台9——筋肋。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明,实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解所述术语的具体含义。

如图1、2所示的一种轻量化车用增压器压气机叶轮,包括轮毂7、轴孔1、轮背5,所述轮毂7上方一侧布有主流叶片3和分流叶片4,所述轮7的另一侧为轮背5,所述轮背5以轴孔1为中心均布有多个凹槽6,使所述轴孔1周围形成一个向下的底部凸台8,相邻凹槽6之间通过筋肋9隔开,所述筋肋9的内侧端与所述底部凸台8的外周面相连,凹槽6的底部为弧形,外侧浅内侧深。

如图2所示,底部凸台8的外周轮廓呈梅花状,凹槽6呈扇形,凹槽6和筋肋9的数量均为六个,六根筋肋9呈60°均匀分布于轮背5盘面上,底部凸台8与六根筋肋9无缝结合,轮背所形成的六个凹槽6对于叶轮的轻量化有较大贡献。

安装时,将压气机叶轮轴孔1与涡轮转轴同心装配,涡轮转轴上设有限位槽,压气机叶轮与涡轮转轴过盈配合,叶轮顶端凸台2上部在涡轮转轴上装有锁紧螺母防止叶轮轴向窜动。

当压气机工作时,叶轮高速旋转,产生离心应力,由于质量减小,故离心力减小,又因轮背与轴孔的优化结构使离心载荷不会集中在轮背和轴孔处,对于改善高速旋转的叶轮离心载荷有显著的改善效果,提高叶轮抗疲劳性能。

上述实施例为本实用新型较佳的实现方案,除此之外,本实用新型还可以其它方式实现,在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。

为了让本领域普通技术人员更方便地理解本实用新型相对于现有技术的改进之处,本实用新型的一些附图和描述已经被简化,并且为了清楚起见,本申请文件还省略了一些其它元素,本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本实用新型的内容。

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