一种陶瓷增压器涡轮转轴及其成型工艺.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CN106996309A(43)申请公布日2017.08.01(21)申请号201710184504.7(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.F01D5/00(2006.01)F01D25/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种陶瓷增压器涡轮转轴及其成型工艺(57)摘要本发明涉及一种陶瓷增压器涡轮转轴，包括涡轮、转轴和卡环，所述涡轮上有涡轮外螺纹、涡轮光轴、涡轮环槽和涡轮定位凸台，所述转轴上有转轴内螺纹孔、转轴光孔、转轴环槽、转轴导向倒角和转轴工艺环槽，所述卡环为弹性开口环且有卡环导向倒角和卡环装配工艺斜面。在确定涡轮、转轴和卡环结构尺寸并完成涡轮、转轴和卡环加工的基础上，将卡环放置在涡轮的环槽中，然后再将装有卡环的涡轮同转轴通过螺纹旋紧装配在一起，保证卡环装配在涡轮和转轴的环槽中，实现对涡轮转轴连接结构的锁紧，形成完整的涡轮转轴。该发明可以实现陶瓷增压器涡轮转轴的可靠连接，提高涡轮转轴的可靠性。CN106996309ACN106996309A权利要求书1/1页1.一种陶瓷增压器涡轮转轴结构，包括涡轮、转轴和卡环，所述涡轮靠近转轴的一端轮毂上从内向外依次设有涡轮外螺纹和涡轮光轴，所述涡轮外螺纹的螺纹旋向同增压器涡轮转轴工作时的旋转方向相反；所述涡轮光轴上设有用于装配卡环的涡轮环槽，所述涡轮光轴的直径小于或等于涡轮外螺纹的螺纹底径；所述转轴靠近涡轮的一端设有同涡轮外螺纹相装配的转轴内螺纹孔，所述转轴内螺纹孔的底部有同涡轮光轴相装配的转轴光孔，所述转轴光孔上设有用于装配卡环的转轴环槽，所述转轴内螺纹孔与转轴光孔之间设有转轴工艺环槽，所述转轴工艺环槽和转轴环槽之间的转轴光孔上有用于装配卡环的转轴导向倒角；所述卡环为弹性开口环，所述卡环的一端外侧有用于装配的卡环导向倒角，所述卡环的卡环导向倒角的角度同转轴导向倒角的角度相同，所述卡环另一端外侧有用于防重复定位的卡环装配工艺斜面；所述涡轮和转轴通过涡轮外螺纹和转轴内螺纹孔旋紧装配在一起时，所述卡环同时装配在涡轮环槽和转轴环槽中。2.根据权利要求1所述的一种陶瓷增压器涡轮转轴结构，其特征在于：所述涡轮外螺纹与轮背之间有涡轮定位凸台和过渡圆弧。3.根据权利要求1所述的一种陶瓷增压器涡轮转轴结构，其特征在于：所述卡环的卡环装配工艺斜面的法线方向同卡环的轴线夹角在3°-15°之间。4.根据权利要求1所述的陶瓷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、转轴和卡环的尺寸参数；b、涡轮、转轴和卡环的加工；c、涡轮与卡环的装配；d、涡轮与转轴的螺纹旋紧装配。5.根据权利要求3所述的成型工艺，其特征在于：在步骤c中，将卡环放置在涡轮光轴上的涡轮环槽中，卡环的装配工艺斜面靠近涡轮外螺纹一侧，卡环导向倒角则远离涡轮外螺纹一侧。6.根据权利要求3所述的成型工艺，其特征在于：在步骤d中：将步骤c中装有卡环的涡轮同转轴通过螺纹旋紧装配在一起，保证涡轮上的外端面与转轴上的外端面相贴合，使卡环装配在涡轮环槽和转轴环槽中，形成完整的涡轮转轴。2CN106996309A说明书1/4页一种陶瓷增压器涡轮转轴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，具体涉及一种陶瓷增压器涡轮转轴。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零部件，主要由涡轮和转轴连接而成。目前，涡轮增压器的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。对于由镍基高温合金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陶瓷等新材料。[0003]此外，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等新材料时，由于陶瓷等新材料与42CrMo合金钢材料的相容性较差，很