[发明专利]一种插销紧轴式叶轮及该叶轮与涡轮轴的连接结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种叶轮及叶轮与涡轮轴的连接结构，更具体地说，涉及一种增压器内的插销紧轴式叶轮及该叶轮与涡轮轴的连接结构。

背景技术

增压器是提高进入汽缸内的可燃混合气或空气压力的装置。如图4所示，增压器的动作基本原理是，涡轮（6）利用内燃机废气中的能量产生旋转，而这个运动将部分能量经过涡轮轴（2）传递给连在涡轮轴（2）另一端的叶轮（1），当叶轮（1）在增压器内转动时，将推动（或压缩）外界空气进入内燃机。由于压缩的作用，空气的密度得到提高，从而提高了内燃机气缸内的进气量，使得功率提高和高效燃烧成为可能。同时，在中间体（5）内安装有浮动轴承（4）、止推轴承（3）和润滑系统，用以支撑由叶轮（1）和涡轮（6）组成的转子总成能够高速旋转运动，保持稳定，而且限制其轴向位移，避免与涡壳或压壳发生摩擦，造成损坏。

由于涡轮增压器运转的快慢，是根据发动机需求的扭矩和排放要求而定的，而在各种转速下，这些要求是随着工况瞬息变化的。这些变化使得涡轮增压器转子总成在各种高低速之间被强迫性调整，这意味着叶轮和涡轮内部承受着剧烈的应力变化，造成材料机械疲劳。这种疲劳在高应力区会最先形成，造成部分材料剥离，使得涡轮增压器无法继续工作。为了延长涡轮增压器的寿命增加可靠性，就必须对每一个零部件进行分析，找出高应力之处，设法改善。经验和分析表明，叶轮的轴孔，是造成高应力的主要原因。可以说，整个转子组件的寿命长短取决于叶轮和涡轮轴的连接方式，而目前有二种常用的连接方式：通孔和盲孔。通孔式结构简单，如中国专利申请号201210100765.3，申请公布日为2012年8月1日，发明创造名称为：一种压缩机叶轮与轴的连接装置和方法，该申请案涉及一种压缩机叶轮与轴的连接装置和方法，属于压缩机技术领域，压缩机叶轮与轴的连接装置包括叶轮，叶轮绕轴线旋转且包括有在轴向方向延伸的具有外表面的叶轮杆轴，外表面在包括轴线的截面内具有锥形轮廓并在垂直于轴线的截面内具有非圆形对称轮廓，叶轮杆轴还包括轴向方向延伸的开口；齿轮轴，齿轮轴包括在所述轴向上延伸的孔，其中孔为在齿轮轴旋转时接受叶轮杆轴并啮合叶轮杆轴；螺栓插在叶轮开口和孔中用于将叶轮连接到齿轮轴；其中，螺栓和孔通过施必牢螺纹啮合。该申请案将螺栓和齿轮轴通过施必牢螺纹进行啮合，保证了在高速运转时转子组件的可靠性，但其不足之处在于：该申请案的叶轮最大应力区位于叶轮中间的螺栓处，螺栓易产生机械疲劳，降低了使用寿命。

由上述可见，通孔式远不如盲孔式，所以在需要低速大扭矩或承受扭矩变化剧烈的发动机上，经常使用盲孔叶轮的技术，譬如Jean Luc等人在美国专利号：4986733中所提出的无通孔式叶轮设计，如图1所示，它是用内螺纹（101）与涡轮轴（2）上的螺牙（201）紧密连接在一起的，这种通过螺纹连接叶轮（1）的设计，对部件的制造是相对耗时而且昂贵的，因为需要在叶轮（1）和涡轮轴（2）上都需要加工出精密的螺纹。同时，由于各种加工尺寸的原因，使得这种连接方式无法应用在外径较小的叶轮（1）上。再者，由于转子总成是靠螺纹来完成固定，这种连接方式对螺纹和锁紧的方式要求很高，原因是要避免转子总成的不平衡量过大。因此，一种新的叶轮连接理念被提出来，根据这种理念，叶轮具有盲孔，但无螺纹。因此，涡轮轴轴端也就没有螺纹的需求。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中增压器转子总成的不平衡量过大，增压器的寿命低、可靠性差，且用螺纹连接的方式，加工精度要求高，制造耗时、昂贵，并且不能应用于外径较小的叶轮上的不足，提供一种插销紧轴式叶轮及该叶轮与涡轮轴的连接结构，采用本发明提供的技术方案，不仅叶轮与涡轮轴加工容易、组装快速、转子总成的不平衡量低、经济效益高，而且叶轮与涡轮轴的加工尺寸限制小，可以应用于外径很小的叶轮上，同时本发明的技术方案可以有效地改善增压器的性能和延长疲劳寿命。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种插销紧轴式叶轮，包括叶片、鼻锥和设置在叶轮尾段的盲孔，所述的盲孔的轴线与叶轮的轴线重合，所述的叶轮尾段均匀地开设有一条以上的窄槽。

作为本发明进一步的改进，所述的窄槽的一端延伸至叶轮的末端，另一端加工出直径大于窄槽宽度的圆孔。

作为本发明进一步的改进，所述的鼻锥外形为流线型。

作为本发明进一步的改进，所述的窄槽设置为3或4或6条。

作为本发明进一步的改进，所述的叶轮的材质为铝或铝合金。