一种径流式增压器涡轮转轴结构及其成型工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106988784A(43)申请公布日2017.07.28(21)申请号201710184492.8(22)申请日2017.03.24(71)申请人中国北方发动机研究所（天津）地址300400天津市北辰区永进道96号(72)发明人王正王增全邢卫东王阿娜(74)专利代理机构天津滨海科纬知识产权代理有限公司12211代理人马倩倩(51)Int.Cl.F01D5/02(2006.01)B23P15/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种径流式增压器涡轮转轴结构及其成型工艺(57)摘要本发明涉及一种径流式增压器涡轮转轴结构及其成型工艺，包括涡轮、转轴和自锁环，所述涡轮上有内螺纹盲孔、光孔、环槽和导向倒角，所述转轴上有外螺纹、定位轴肩、光轴、环槽，所述自锁环为弹性开口环并有导向倒角。通过合理确定涡轮、转轴和自锁环的结构尺寸，并进行涡轮、转轴和自锁环的加工，然后将涡轮、转轴和自锁环装配在一起，进而形成完整的涡轮转轴。该发明能够有效地解决增压器涡轮采用陶瓷、钛铝合金等新材料时所面临的涡轮转轴连接问题，可以实现增压器涡轮转轴的可靠连接，充分保证涡轮转轴的连接强度与刚度。CN106988784ACN106988784A权利要求书1/1页1.一种径流式增压器涡轮转轴结构，其特征在于：包括涡轮、转轴和自锁环，所述涡轮与转轴连接的一端设有涡轮内螺纹盲孔，所述涡轮内螺纹盲孔的底部设有工艺环槽；所述涡轮靠近转轴的端面与涡轮内螺纹盲孔之间设有一段涡轮光孔，所述涡轮光孔上开有用于装配自锁环的涡轮环槽，所述涡轮光孔的直径大于涡轮内螺纹盲孔的内螺纹底径，所述涡轮光孔靠近转轴的端面有用于装配的涡轮导向倒角；所述转轴与涡轮连接的一端设有同涡轮内螺纹盲孔相装配的转轴外螺纹；所述转轴与涡轮连接的一端设有定位轴肩，所述转轴上有同涡轮光孔相装配的转轴光轴，所述转轴光轴的直径大于转轴外螺纹的螺纹顶径，所述转轴光轴上开有装配自锁环的转轴环槽，所述转轴光轴与转轴外螺纹之间设有过渡圆角；所述自锁环为弹性开口环，所述自锁环靠近涡轮的一侧有用于装配的自锁环导向倒角，所述自锁环的自锁环导向倒角的倒角角度同涡轮导向倒角的倒角角度相同；所述转轴与涡轮通过转轴外螺纹和涡轮内螺纹盲孔旋接在一起，所述自锁环装配在涡轮环槽和转轴环槽中。2.根据权利要求1所述的一种径流式增压器涡轮转轴结构，其特征在于：所述涡轮内螺纹盲孔的螺纹旋向同涡轮转轴结构工作时的转动方向相反。3.根据权利要求1所述的一种径流式增压器涡轮转轴结构，其特征在于：所述自锁环导向倒角朝向涡轮的一侧。4.根据权利要求1所述的径流式增压器涡轮转轴结构的成型工艺，包括以下步骤：a、确定涡轮、转轴和自锁环的尺寸参数；b、涡轮、转轴和自锁环的加工；c、转轴与自锁环的装配；d、涡轮与转轴的螺纹旋紧装配。5.根据权利要求4所述的成型工艺，其特征在于：在步骤c中将自锁环放置在转轴环槽中，自锁环导向倒角朝向涡轮一侧。6.根据权利要求4所述的成型工艺，其特征在于：在步骤d中将步骤c中装有自锁环的转轴同涡轮通过螺纹旋紧装配在一起，保证自锁环装配在涡轮环槽和转轴环槽中，实现对涡轮转轴连接结构的锁紧。2CN106988784A说明书1/3页一种径流式增压器涡轮转轴结构及其成型工艺技术领域[0001]本发明属于涡轮增压器结构设计领域，具体涉及一种径流式增压器涡轮转轴结构及其成型工艺。背景技术[0002]涡轮增压器是涡轮增压发动机的关键部件之一，涡轮转轴作为涡轮增压器的核心部件，主要由涡轮和转轴连接而成。目前，增压器涡轮普遍采用铸造镍基高温合金K418材料(材料密度为8.0×103kg/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和42CrMo合金钢制造的转轴，可以采用摩擦焊接或电子束焊接工艺实现涡轮与转轴的可靠连接，形成涡轮转轴。然而，由于K418合金材料密度较大，由K418合金制造的涡轮转动惯量也相应较大，导致涡轮增压发动机的瞬态响应性较差。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和改善发动机的低速性能，增压器涡轮可以采用密度较小的钛铝合金、陶瓷等新材料。[0003]同时，对于汽油发动机所使用的涡轮增压器而言，由于增压器涡轮进口温度在1000℃以上，传统的镍基高温合金K418材料将难以满足使用要求，陶瓷等新材料应用于汽油发动机涡轮增压器不仅可以满足使用温度要求，而且可以降低涡轮的转动惯量，提高涡轮增压发动机的瞬态响应性。[0004]但是，当增压器涡轮采用陶瓷、钛铝合金等新材料时，很难采用摩擦焊接工艺或电子束焊接工艺实现增压器涡轮转轴的可靠连接。因此，当增压器涡轮采用陶瓷、钛铝合金等新材料制造时，