[發明專利]復合式增壓器渦輪轉軸及其加工裝配方法

有效

• 申請號: 201610176104.7
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105666144B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 王正;王增全;王阿娜;何洪;劉燁
• 申請（專利權）人: 中國北方發動機研究所（天津）
• 主分類號: B23P23/04
• 分類號: B23P23/04;B23P15/00;F16C3/02
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司12211
• 代理人: 馬倩倩

技術領域

本發明屬于增壓器結構技術領域，尤其是涉及一種復合式增壓器渦輪轉軸及其加工裝配方法。

背景技術

渦輪轉軸是渦輪增壓器的核心零部件之一，通常由渦輪葉輪和轉軸連接而成。目前，柴油機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8.0×10³kg/m³)，轉軸采用42CrMo合金鋼材料。對于由K418材料制造的增壓器渦輪葉輪和42CrMo合金鋼制造的轉軸，可以采用摩擦焊接或電子束焊接直接將渦輪葉輪與轉軸連接在一起形成渦輪轉軸。然而，由于K418材料密度較大，由K418材料制造的渦輪葉輪轉動慣量也較大，導致渦輪增壓發動機的瞬態響應性較差，特別是對于車用發動機。

為降低渦輪增壓器轉子的轉動慣量、提高廢氣渦輪增壓發動機的瞬態響應性、減少起動/加速時的冒黑煙現象和改善發動機的低速性能，增壓器渦輪葉輪可以采用比強度較高的鈦鋁合金、陶瓷等新材料。例如，鈦鋁合金材料密度僅為3.9×10³kg/m³，同時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子的轉動慣量。但是，當增壓器渦輪葉輪采用鈦鋁合金、陶瓷等新材料制造時，很難直接采用焊接工藝實現渦輪葉輪與轉軸之間的可靠連接，渦輪轉軸的連接強度得不到有效保證。

因此，為保證增壓器渦輪轉軸的可靠性，對于采用鈦鋁合金、陶瓷等材料制造的增壓器渦輪葉輪，需要研究新型渦輪轉軸結構與加工裝配方法，以實現渦輪葉輪與轉軸的可靠連接。

發明內容

本發明旨在提出一種復合式增壓器渦輪轉軸，以保證渦輪葉輪與轉軸的連接強度，滿足增壓器對渦輪轉軸的可靠性要求。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

復合式增壓器渦輪轉軸結構，包括轉軸1、過渡套2、渦輪葉輪3和銷釘4，所述轉軸1的一端有與過渡套2焊接的環形凸臺；所述過渡套2選用可以通過焊接工藝與轉軸1連接在一起的材料，所述過渡套2的一端有與轉軸1焊接的環形凸臺，所述過渡套2的另一端有與渦輪葉輪3裝配的螺紋盲孔，所述過渡套2的螺紋盲孔底部沿周向均布有安裝銷釘4的通孔；所述渦輪葉輪3靠近轉軸一端的輪轂上有與過渡套2裝配的外螺紋，所述渦輪葉輪3靠近轉軸一端的輪轂端面沿周向均布有安裝銷釘4的盲孔；所述銷釘4的一部分安裝在過渡套2的通孔，另一部分安裝在渦輪葉輪3靠近轉軸一端輪轂的盲孔。

進一步的，所述過渡套2的螺紋盲孔的底部設有徑向的無螺紋的凹槽。

進一步的，所述過渡套2與渦輪葉輪3通過螺紋裝配連接在一起，所述銷釘4安裝在已完成螺紋裝配的過渡套2與渦輪葉輪3上，所述轉軸1與過渡套2通過環形凸臺焊接連接在一起。

本發明的另一目的在于，提出一種復合式增壓器渦輪轉軸加工裝配方法，為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種復合式增壓器渦輪轉軸加工裝配方法，包括以下步驟：

a、確定轉軸、過渡套、渦輪葉輪和銷釘的結構參數：根據增壓器渦輪轉軸與軸承體的結構參數，確定轉軸與過渡套焊接的環形凸臺尺寸，確定過渡套與轉軸焊接的環形凸臺尺寸以及與渦輪葉輪裝配的螺紋盲孔尺寸和安裝銷釘的均布通孔尺寸及數量，確定渦輪葉輪與過渡套裝配的外螺紋尺寸以及輪轂端面均布盲孔的尺寸與數量，確定銷釘的尺寸與數量。

b、轉軸與渦輪葉輪連接部位加工以及過渡套與銷釘的加工：按照步驟a確定的結構參數，加工轉軸的環形凸臺，加工過渡套與轉軸焊接的環形凸臺以及與渦輪葉輪裝配的螺紋盲孔，加工渦輪葉輪與過渡套裝配的外螺紋，加工銷釘。

c、過渡套與渦輪葉輪的螺紋旋緊裝配：將步驟b中加工好的渦輪葉輪與過渡套通過螺紋旋緊裝配在一起；

d、過渡套均布通孔與渦輪葉輪輪轂端面均布盲孔的加工：按照步驟a確定的尺寸參數，在步驟c中完成螺紋裝配的過渡套與渦輪葉輪上加工安裝銷釘的均布通孔與盲孔。

e、將銷釘安裝在已完成螺紋裝配的過渡套與渦輪葉輪上，對過渡套與渦輪葉輪的螺紋連接結構進行鎖緊。

f、轉軸與過渡套的焊接連接：將轉軸同步驟e中完成螺紋裝配與銷釘鎖緊的過渡套通過環形凸臺焊接連接在一起，形成完整的渦輪轉軸。

相對于現有技術，本發明具有以下優勢：