[實用新型]渦輪增壓器壓氣葉輪與轉子軸的連接結構

有效

• 申請號: 201020055486.6
• 申請日: 2010-01-21
• 公開（公告）號: CN201599248U
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 劉雅黔;王純遠;楊昭洪
• 申請（專利權）人: 重慶德蚨樂機械制造有限公司
• 主分類號: F04D29/28
• 分類號: F04D29/28
• 代理公司: 重慶創新專利商標代理有限公司 50125
• 代理人: 付繼德

技術領域??本實用新型涉及一種渦輪增壓器轉子部件，特別涉及一種渦輪增壓器壓氣葉輪與轉子軸的連接結構。

背景技術??渦輪增壓器是在發動機排量不變的條件下提高汽油或柴油內燃機功率的一種附加裝置，其利用內燃機排氣道排出的廢氣驅動渦輪，渦輪通過轉子軸帶動壓氣葉輪旋轉，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之壓縮進入發動機汽缸，以通過增大空氣密度而加大發動機汽缸的進氣量，隨后加大進油量，使發動機在不增大排量的條件下達到提高功率的目的。

目前，柴油機用渦輪增壓器的轉子部件支撐形式有外支撐和內支撐兩種，外支撐轉子是指轉子軸的兩軸承之間布置壓氣葉輪和渦輪，內支撐是指壓氣葉輪和渦輪懸伸在轉子軸的兩端，或者表述為兩軸承布置在壓氣葉輪和渦輪之間。對于內支撐結構的渦輪增壓器，通常葉輪中心采用通孔以與轉子部件采取過盈配合連接，對于高壓比的壓氣葉輪由于葉輪外徑的線速度增加到葉輪若采用通孔結構形式，其輪背端孔口因為高轉速產生的離心應力過大，葉輪可靠性和壽命急劇降低失去應用的可能。從有限元強度分析的結果只有采用螺紋連接的方式，其實施方式通常是在葉輪的輪背后附加一段半徑較小的回轉體，作為設置螺紋輪轂的實體，實現與轉子部件的螺紋連接。因為采用輪背后螺紋連接的結構，布置上容易實現，且設計計算簡單，葉輪最大應力的位置可以方便的調整和布置，從而可以設計出結構類似，尺寸不同的輪背結構和螺紋連接方式，但這種連接方式的不足之處是葉輪的輪背后附加一段結構使葉輪軸向尺寸增加，重量增加，轉動慣量增大，葉輪加工去除的材料增加，制造成本增加。對于外支撐滾動軸承結構的渦輪增壓器，壓氣葉輪與轉子軸的連接主要有以下兩種方式，一是在葉輪圓柱內孔設有鍵槽，轉子軸的連接配合處布置鍵槽，配合凸出的鍵，葉輪和轉子軸通過鍵和鍵槽的配合面傳遞葉輪工作需要的扭矩；二是葉輪內孔為光孔，在葉輪的進口端面上布置環狀錐形的凹槽構成彈性槽結構，葉輪內孔與轉子軸配合圓柱段采用過盈配合的連接方式，在裝配時將葉輪加熱膨脹后套在轉子軸上，且在套裝前對轉子軸配合段進行噴砂處理形成粗糙毛面，以提高配合接觸面的摩擦系數，達到葉輪與轉子軸的扭矩傳遞目的，環狀錐形凹槽使葉輪的進口端與轉子軸形成彈性壓緊，以改善接觸應力的分布狀態，提高葉輪的緊固的可靠性和使用壽命。而在內支撐結構的高增壓渦輪增壓器應用較普遍的葉輪與轉子軸的螺紋連接方式在外支撐結構的增壓器上沒有采用，原因之一是外支撐轉子軸的動力學特性對葉輪重量和重心位置比較敏感，同時受限于空間尺寸，葉輪輪背不能加布置螺紋的附加實體；其二是幾十年的設計慣例，壓氣葉輪采用設計為彈性槽過盈配合的結構成為理所當然的行業“設計標準”；其三是螺紋連接是完全非線性的接觸問題，有限元分析需要較高的理論基礎和實踐驗證的經驗積累。

隨著柴油機技術的發展，其設計和制造水平也不斷提高。特別是船用柴油機強化程度的不斷提高，導致渦輪增壓器的壓氣壓力和轉速也相應提高，葉輪內孔承受的拉伸應力不斷增加。作為結構簡單的鍵槽連接方式由于接觸應力大，對應用該扭矩傳遞方式的渦輪增壓器而言已經沒有任何安全裕度。雖然采用帶有進口端環狀錐形凹槽彈性的扭矩傳遞結構，通過控制配合的過盈量對于使用要求提高的應用環境，葉輪緊固的可靠性是不會受到影響的，但這種結構葉輪需要經過加熱才能安裝和拆卸，對操作工人的技能要求高，在安裝和拆卸過程中容易發生葉輪過燒而造成報廢的情況，同時，加熱會導致葉輪硬度下降，為防止葉輪在工作過程中疲勞壽命降低，葉輪必須具有足夠硬度，因此，一般在安裝、拆卸兩到三次后，檢查葉輪硬度達不到最低硬度要求，就需要對葉輪作報廢處理，從而導致用戶使用成本增加。

發明內容??本發明的目的就是針對現有技術的不足，提供一種連接牢固、扭矩傳遞可靠、安全裕度大、安裝和拆卸不變形、加工簡單、操作技能要求低、制造成本低的渦輪增壓器壓氣葉輪與轉子軸的連接結構。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種渦輪增壓器壓氣葉輪與轉子軸的連接結構，包括相互固定連接并形成扭矩傳遞關系的壓氣葉輪和轉子軸，所述壓氣葉輪的進口端設有螺紋孔，螺紋孔的螺紋旋向與轉子軸旋轉方向相反，壓氣葉輪的出口端設有與進口端螺紋孔同軸線且直徑大于螺紋孔頂徑的定位孔；所述轉子軸設有螺紋軸、定位軸，螺紋軸與壓氣葉輪的螺紋孔配合可在工作時形成自緊定連接，定位軸與壓氣葉輪的定位孔形成小過盈配合；所述轉子軸還設有軸肩，軸肩位于定位軸末端，軸肩的側面與壓氣葉輪出口端的端面緊密貼合。