一种涡轮叶轮与转轴的螺纹过盈连接方法与连接结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN103244194103244194B(45)授权公告日2015.02.04(21)申请号201310166758.8(22)申请日2013.04.22(73)专利权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号中国北方发动机研究所(72)发明人王正王增全邢卫东王阿娜何洪宋志伟王晋伟(51)Int.Cl.F01D5/02(2006.01)审查员陈力涛权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称一种涡轮叶轮与转轴的螺纹过盈连接方法与连接结构(57)摘要本发明涉及一种涡轮叶轮与转轴的螺纹过盈连接方法和连接结构，通过合理设计钛铝涡轮叶轮与42CrMo转轴的螺纹连接结构和工艺参数，进行钛铝涡轮叶轮内螺纹与配合端面以及42CrMo转轴外螺纹与配合端面的机械加工，采取对钛铝涡轮叶轮螺纹连接部位加热或对42CrMo转轴螺纹连接部位冷却的措施，实现钛铝涡轮叶轮与42CrMo转轴的螺纹装配，对连接在一起的涡轮转轴进行盲孔加工，并将弹性圆柱销装入盲孔中，在此基础上按照涡轮转轴的结构参数对已连接好的涡轮转轴进行其他部位的机械加工。本发明综合了螺纹连接和过盈连接这两种连接方式的优点，能够实现钛铝合金涡轮叶轮与42CrMo合金转轴之间的持久可靠连接，满足增压器涡轮叶轮与转轴的连接强度要求。CN103244194BCN103249BCN103244194B权利要求书1/1页1.一种涡轮叶轮与转轴的螺纹过盈连接方法，其中，转轴端部具有与涡轮叶轮端部螺纹连接的外螺纹部，所述涡轮叶轮端部具有与所述外螺纹部相对应的内螺纹部，转轴还具有一凸缘，该凸缘具有与所述涡轮叶轮端部相配合的配合端面，该方法包括以下步骤：a、根据增压器的涡轮叶轮、转轴以及轴承体的结构参数，确定涡轮叶轮与转轴螺纹连接部分的结构参数，螺纹连接部位具有一定过盈量，从涡轮端看，螺纹旋向与转轴的转动方向相同，其中涡轮叶轮材料是钛铝合金，转轴材料是42CrMo合金；b、涡轮叶轮内螺纹和所述涡轮叶轮端部的端面的机械加工；c、转轴外螺纹和所述配合端面的机械加工；d、涡轮叶轮和转轴的螺纹装配旋紧，形成涡轮转轴；e、涡轮转轴的盲孔机械加工，对完成螺纹装配旋紧连接的涡轮转轴，在B端面进行盲孔加工，盲孔数为3-6个并均匀布置，孔盲孔深度要保证穿过转轴外缘并深入涡轮叶轮内部3-5mm，所述B端面为位于所述凸缘上、背向涡轮叶轮侧的端面；f、弹性圆柱销与涡轮转轴盲孔的装配，将弹性圆柱销装入涡轮转轴的盲孔中，装配后的弹性圆柱销应不超出B端面；g、按照涡轮转轴的结构参数，对已连接好的涡轮转轴进行其他部位的机械加工。2.根据权利要求1所述的涡轮叶轮与转轴的螺纹过盈连接方法，其特征在于：所述涡轮叶轮螺纹连接尺寸参数为M12×1-H7H7-LH，转轴螺纹连接尺寸参数为M12×1-p6p6-LH。3.一种根据权利要求1所述的涡轮叶轮与转轴的螺纹过盈连接方法形成的涡轮叶轮与转轴螺纹过盈连接结构，其特征在于，涡轮叶轮与转轴连接处有与转轴端部螺纹过盈配合的螺纹。2CN103244194B说明书1/3页一种涡轮叶轮与转轴的螺纹过盈连接方法与连接结构技术领域[0001]本发明属于机械设计与制造技术领域，具体涉及一种钛铝增压器涡轮叶轮与转轴的螺纹过盈连接方法。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8.0×103kg/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叶轮和42CrMo合金钢制造的转轴，可以采用摩擦焊接工艺实现涡轮叶轮与转轴的可靠连接，形成涡轮转轴。然而，由于K418材料密度较大，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，特别是对于车用发动机。[0003]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低速性能，涡轮叶轮可以采用比强度较高的铸造钛铝合金材料。钛铝合金材料的密度仅为3.9×103kg/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。但是由于钛铝合金材料属于金属间化合物，采用常规的焊接方法，很难实现钛铝合金涡轮叶轮与42CrMo合金转轴之间的可靠连接，不能够满足增压器涡轮叶轮与转轴的连接强度要求。[0004]在钛铝合金涡轮叶轮与42CrMo合金转轴的连接方面，通过对国内外相关技术资料报道和专利的检索，查找到申请号分别为9712