具有降低軸向載荷功能的壓氣機葉輪的制作方法
【專利摘要】一種具有降低軸向載荷功能的壓氣機葉輪，包括輪轂、五～七片長葉片和五～七片短葉片，長葉片和短葉片的數量一樣，長葉片和短葉片呈交錯狀均勻分布在括輪轂上，長葉片氣流出口頂部的外圓輪廓直徑和短葉片氣流出口頂部的外圓輪廓直徑同為D2，輪轂的輪盤直徑為D3，D3小于D2，長葉片的氣流出口頂部和短葉片的氣流出口頂部的側端面與輪轂的輪盤外圓端面相交處采用圓弧過渡，以減少葉輪應力集中。本發明提供的壓氣機葉輪，在保持原增壓器壓氣機性能的前提下，通過減小葉輪輪盤面積來減小作用在葉輪輪背面的載荷，降低了由葉輪輪背面指向葉輪正面方向載荷，減小了止推軸承渦端面的承載力，有效的改善了渦輪增壓器的運行狀況。
【專利說明】具有降低軸向載荷功能的壓氣機葉輪

【技術領域】
[0001]本發明涉及渦輪增壓器壓氣【技術領域】，特別是一種渦輪增壓器壓氣機葉輪。

【背景技術】
[0002]渦輪增壓技術是利用發動機排出廢氣的能量，通過渦輪旋轉帶動渦輪葉輪轉動變為機械功，與渦輪葉輪同軸的壓氣機葉輪也以同樣的速度高速運轉，將新鮮空氣壓縮后，送入發動機氣缸，提高發動機氣缸的空氣密度和充氣量，從而提高了發動機的功率，改善了燃油的燃燒條件，使燃油充分燃燒，因而降低了燃油消耗，減少了排入大氣的廢氣中有害物的比例，進而最終實現環保節能，提高發動機功率的作用，同時對發動機在高原工作時起到恢復功率的作用。
[0003]現有的壓氣機葉輪如附圖1所示，包括輪轂1、復數片長葉片2和復數片短葉片3，長葉片2和短葉片3的數量一樣，長葉片2和短葉片3呈交錯狀均勻分布在括輪轂I上，長葉片2氣流出口頂部2-1的外圓輪廓直徑和短葉片3氣流出口頂部3-1的外圓輪廓直徑同為D2，D2小于輪轂I的輪盤直徑Dl。隨著渦輪增壓器向高轉速、高壓比方向發展，整個渦輪增壓器軸承系統經受著嚴峻的考驗，壓氣機壓比升高，導致了由渦輪增壓器渦端指向壓端的軸向載荷增加，葉輪的軸向載荷主要是指壓氣機進口對葉輪正面的壓力Pl和葉輪輪背間隙內的壓力P2，壓氣機輪背間隙內壓力P2在增壓器正常運轉時均高于進口壓力P1，當葉輪輪背間隙內壓力P2產生的軸向載荷超出止推軸承所能承受的極限時，渦輪轉子系統與止推軸承直接接觸發生干磨，在高轉速作用下，止推軸承很快磨損失效，渦輪增壓器出現燒機。在渦輪增壓器行業領域，為克服軸向載荷增大主要從兩個方面入手，一是通過設計新的止推軸承表面結構，增大油膜的承載力，使止推軸承所能承受的軸向載荷數值增大，這種解決方法并不能降低壓氣機葉輪輪背的軸向載荷，當葉輪輪背的軸向載荷過大時，渦輪轉子系統與止推軸承還是會產生直接接觸發生干磨；二是通過增大渦輪箱流道A/R值，達到間接降低軸向載荷的目的，但由此產生的問題是，增大渦輪箱流道后，發動機的低速性能會受到較大影響，與當前發動機側重于低速性能相違背。


【發明內容】

[0004]本發明的目的是克服現有技術的上述不足而提供一種具有降低軸向載荷功能的壓氣機葉輪。
[0005]本發明的技術方案是:一種具有降低軸向載荷功能的壓氣機葉輪，包括輪轂、五?七片長葉片和五?七片短葉片，長葉片和短葉片的數量一樣，長葉片和短葉片呈交錯狀均勻分布在括輪轂上，長葉片氣流出口頂部的外圓輪廓直徑和短葉片氣流出口頂部的外圓輪廓直徑同為D2，輪轂的輪盤直徑為D3，D3小于D2，長葉片的氣流出口頂部和短葉片的氣流出口頂部的側端面與輪轂的輪盤外圓端面相交處采用圓弧過渡，以減少葉輪應力集中。
[0006]本發明與現有技術相比具有如下特點:
1、在保持原增壓器壓氣機性能的前提下，通過減小輪盤面積來減小作用在葉輪輪背面的載荷，降低了由葉輪輪背面指向葉輪正面方向載荷，減小了止推軸承渦端面的承載力，有效的改善了渦輪增壓器的運行狀況。
[0007]2、改進后的葉輪，可直接在原葉輪毛坯上機加，不需要重新開模，便于生產，降低了成本。
[0008]以下結合附圖和【具體實施方式】對本發明的詳細結構作進一步描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]附圖1為現有的壓氣機葉輪結構示意圖；
附圖2為附圖1中的A-A剖視圖；
附圖3為本發明提供的壓氣機葉輪結構示意圖；
附圖4為附圖3中的B-B剖視圖。

【具體實施方式】
[0010]一種具有降低軸向載荷功能的壓氣機葉輪，包括輪轂1、七片長葉片2和七片短葉片3，長葉片2和短葉片3呈交錯狀均勻分布在括輪轂I上，長葉片2氣流出口頂部2-1的外圓輪廓直徑和短葉片3氣流出口頂部3-1的外圓輪廓直徑同為D2，輪轂I的輪盤直徑為D3，D3小于D2，長葉片2的氣流出口頂部2_1和短葉片3的氣流出口頂部3_1的側端面與輪轂I的輪盤外圓端面相交處采用圓弧4過渡，以減少葉輪應力集中。
[0011]由于作用于葉輪的軸向載荷主要由壓氣機進口葉輪正面壓力P1、葉輪輪背間隙內的壓力P2及氣體與葉輪的接觸面積決定，而壓氣機葉輪輪背間隙內壓力P2在增壓器正常運轉時均高于進口壓力P1，當葉輪輪背面積減小后，作用在葉輪輪背表面載荷下降幅度將大于作用在葉輪正表面載荷下降的幅度，由此導致由葉輪輪背指向葉輪正面方向載荷降低，減小了止推軸承承受的載荷力，有效的改善了渦輪增壓器的運行狀況。
【權利要求】
1.一種具有降低軸向載荷功能的壓氣機葉輪，包括輪轂、五?七片長葉片和五?七片短葉片，長葉片和短葉片的數量一樣，長葉片和短葉片呈交錯狀均勻分布在括輪轂上，長葉片氣流出口頂部的外圓輪廓直徑和短葉片氣流出口頂部的外圓輪廓直徑同為02，其特征是:輪轂的輪盤直徑為03，03小于02，長葉片的氣流出口頂部和短葉片的氣流出口頂部的側端面與輪轂的輪盤外圓端面相交處采用圓弧過渡，以減少葉輪應力集中。
【文檔編號】F04D29/28GK104314863SQ201410590690
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月29日 優先權日:2014年10月29日
【發明者】胡遼平, 李慶斌, 楊迪, 曹剛, 閆海東, 劉振 申請人:湖南天雁機械有限責任公司