可拆卸式渦輪增壓器整體動(dòng)平衡測試用蝸殼的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可拆卸式渦輪增壓器整體動(dòng)平衡測試用蝸殼，屬于機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的蝸殼通過鑄造加工而成，包括連接體、中間體和排氣道。連接體和排氣道通過螺紋安裝于中間體的兩側(cè)，通過特殊構(gòu)型設(shè)計(jì)，可以調(diào)節(jié)改變連接體階梯狀內(nèi)壁的尺寸以及排氣道內(nèi)壁的曲面形狀和尺寸，使階梯狀尺寸與被測渦輪底座尺寸相吻合，使排氣道內(nèi)壁的曲面形狀尺寸與被測渦輪的葉片形狀尺寸相配合，在不改變中間體的情況下，使蝸殼適用于不同尺寸渦輪的測試。具有改善渦輪動(dòng)平衡檢測的經(jīng)濟(jì)性；使多組渦輪機(jī)的動(dòng)平衡檢測的過程變得更為簡潔，提高渦輪動(dòng)平衡檢測的效率；適應(yīng)于不同型號(hào)渦輪直徑的蝸殼便于蝸殼的維修的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】可拆卸式渦輪增壓器整體動(dòng)平衡測試用蝸殼
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可拆卸式渦輪增壓器整體動(dòng)平衡測試用蝸殼，屬于機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]由于渦輪增壓器具有很多優(yōu)點(diǎn)，能夠提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性能，所以絕大部分分柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和部分汽油發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了廢氣渦輪增壓技術(shù)。
[0003]渦輪增壓器的渦輪是一個(gè)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的兩邊懸臂的雙支點(diǎn)轉(zhuǎn)子。渦輪增壓器轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速通常在60000r/min—160000r/min之間。轉(zhuǎn)子不平衡會(huì)引起轉(zhuǎn)子軸的撓曲和內(nèi)應(yīng)力，是增壓器產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪聲，加速軸承和密封零件的磨損，降低增壓器的效率，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起葉輪和殼體碰撞，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子損壞。由轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作狀態(tài)決定了增壓器轉(zhuǎn)子必須具備較高的動(dòng)平衡精度。
[0004]為了保證渦輪增壓器在運(yùn)行過程中的安全性、可靠性，必須要對(duì)渦輪增壓器的性能進(jìn)行性能檢測，其中很重要的一方面就是渦輪增壓器的動(dòng)平衡檢測。渦輪增壓器運(yùn)行的過程中，渦輪的旋轉(zhuǎn)速度通常在十萬轉(zhuǎn)以上，在如此高的轉(zhuǎn)速下，渦輪具有較大的動(dòng)能，渦輪與渦輪蝸殼之間的間隙較小，在0.5mm左右，如果不能精確保證渦輪平衡運(yùn)轉(zhuǎn)，渦輪可能會(huì)發(fā)生振動(dòng)，從而極有可能導(dǎo)致渦輪葉片與渦輪蝸殼之間發(fā)生碰撞，損壞渦輪增壓器，這對(duì)渦輪增壓器的性能具有較大的威脅。所有通過動(dòng)平衡檢測，保證渦輪能夠平衡運(yùn)轉(zhuǎn)具有較大的意義。
[0005]目前，在國內(nèi)外渦輪增壓器動(dòng)平衡機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上，對(duì)于每一種型號(hào)的渦輪，都會(huì)采用不同型號(hào)的蝸殼與之匹配，從而進(jìn)行試驗(yàn)，這就要求對(duì)于每一個(gè)進(jìn)行動(dòng)平衡測試的渦輪增壓器，都要制造相應(yīng)的蝸殼，于此同時(shí)，每一種尺寸的渦輪進(jìn)行動(dòng)平衡檢測時(shí)，都要重新拆裝整個(gè)蝸殼，這種做法既不經(jīng)濟(jì)，也沒有效率，所以將蝸殼做成尺寸可調(diào)的模式具有很多優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的渦輪增壓器動(dòng)平衡試驗(yàn)中，每進(jìn)行一種型號(hào)的渦輪增壓器的動(dòng)平衡試驗(yàn)，都對(duì)應(yīng)需要更換一個(gè)工藝動(dòng)平衡渦輪蝸殼的復(fù)雜方式，提出的一種可拆卸式渦輪增壓器整體動(dòng)平衡測試用蝸殼。對(duì)于一定尺寸范圍內(nèi)的渦輪，只需要更換渦輪與蝸殼之間相互配合的部分，從而減少了制作蝸殼的成本，提高了效率。
[0007]一種可拆卸式渦輪增壓器整體動(dòng)平衡測試用蝸殼，通過鑄造加工而成，包括連接體、中間體和排氣道。連接體和排氣道通過螺紋安裝于中間體的兩側(cè)。
[0008]所述中間體為中空的實(shí)體，端口處制作進(jìn)氣口，與進(jìn)氣口相連的中空部分為蝸殼流道。蝸殼流道對(duì)連接體和排氣道的安裝位置形成環(huán)繞，連接體和排氣道的安裝位置內(nèi)壁兩側(cè)制作內(nèi)螺紋，兩側(cè)內(nèi)螺紋之間為中空環(huán)形，與蝸殼流道相連通，且中空環(huán)形位置對(duì)應(yīng)被測渦輪葉片的進(jìn)口處，中空環(huán)形的寬度與葉片進(jìn)口寬度相匹配；連接體和排氣道安裝位置的兩側(cè)外緣制作多個(gè)螺紋孔。進(jìn)氣口周圍制作螺紋孔，可用于與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管口連接。進(jìn)氣口外表面與蝸殼流道外表面之間制作肋板，以增加機(jī)械強(qiáng)度。
[0009]所述連接體為使蝸殼與被測渦輪底座形成相互配合的帶外螺紋的環(huán)狀實(shí)體，用于連接蝸殼與被測渦輪。連接體的外螺紋與連接體底端環(huán)形之間的表面為階梯狀，連接體的內(nèi)壁也為階梯狀，階梯狀內(nèi)壁與被測渦輪底座形狀相吻合。外螺紋與中間體一側(cè)的內(nèi)螺紋旋合，外螺紋底部的圓環(huán)上制作多個(gè)通孔，數(shù)量與中間體安裝連接體一側(cè)外緣的螺紋孔數(shù)量一致，通孔與對(duì)應(yīng)的螺紋孔中心對(duì)齊，用于螺釘固定連接體與中間體。
[0010]所述排氣道為帶外螺紋的環(huán)狀實(shí)體，環(huán)狀實(shí)體的中空內(nèi)壁形狀為曲面，與渦輪葉片形成曲面配合。外螺紋與中間體安裝排氣道一側(cè)的內(nèi)螺紋旋合，外螺紋底部的圓環(huán)上制作多個(gè)通孔，數(shù)量與中間體安裝排氣道一側(cè)外緣的螺紋孔數(shù)量一致，通孔與對(duì)應(yīng)的螺紋孔中心對(duì)齊，用于螺釘固定排氣道與中間體。
[0011]測量時(shí)，將被測渦輪從連接體的環(huán)形中空部分伸入，被測渦輪的葉片邊緣位于排氣道內(nèi)壁處，且與排氣道內(nèi)壁之間有間隙；被測渦輪的底座與連接體的內(nèi)壁階梯狀部位配合，采用合適的夾持裝置使渦輪與蝸殼的位置相對(duì)固定。中間體與蝸殼流道連通的中空環(huán)形位置與葉片間有間隙，能保證葉輪正常旋轉(zhuǎn)。將裝配渦輪的蝸殼安裝在動(dòng)平衡機(jī)上，通過中間體進(jìn)氣口進(jìn)氣，以測量渦輪的平衡性。
[0012]通過調(diào)節(jié)改變連接體階梯狀內(nèi)壁的尺寸以及排氣道內(nèi)壁的曲面形狀和尺寸，使階梯狀尺寸與被測渦輪底座尺寸相吻合，使排氣道內(nèi)壁的曲面形狀尺寸與被測渦輪的葉片形狀尺寸相配合，在不改變中間體的情況下，使蝸殼適用于不同尺寸渦輪的測試。
[0013]有益效果
[0014]本發(fā)明所述的蝸殼相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015](I)改善渦輪動(dòng)平衡檢測的經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明的蝸殼將一個(gè)完整的蝸殼劃分為包含蝸殼流道的尺寸不變的中間體及其他兩個(gè)尺寸可以調(diào)節(jié)的部分，從而適應(yīng)不同尺寸的渦輪動(dòng)平衡檢測的需求，大大減少了渦輪動(dòng)平衡檢測過程的經(jīng)濟(jì)投入，具有很重要的經(jīng)濟(jì)性意義。
[0016](2)使多組渦輪機(jī)的動(dòng)平衡檢測的過程變得更為簡潔，提高渦輪動(dòng)平衡檢測的效率。每一次檢測時(shí)，只需更換連接體和排氣道，這兩個(gè)部分和蝸殼中間體之間通過螺紋連接，操作十分簡便，可以大大節(jié)省多尺寸渦輪動(dòng)平衡檢測所耗費(fèi)的時(shí)間，對(duì)于提高渦輪動(dòng)平衡檢測的效率具有很重要的意義。
[0017](3)本發(fā)明所述的適應(yīng)于不同型號(hào)渦輪直徑的蝸殼便于蝸殼的維修，同時(shí)節(jié)約材料，保護(hù)資源，具有很重要的環(huán)保意義。其中，連接體是經(jīng)常拆卸，容易發(fā)生磨損的部分，排氣道也是渦輪轉(zhuǎn)子運(yùn)行失衡之后容易被破壞的部分，將這兩個(gè)部分制作成為靈活可調(diào)的部件，如果損壞，就容易更換。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為【背景技術(shù)】中通常的與渦輪匹配的增壓器蝸殼中與渦輪底座配合的一側(cè)；
[0019]圖2為【背景技術(shù)】中通常的與渦輪匹配的增壓器蝸殼中用于排氣的一側(cè)；
[0020]圖3是本發(fā)明的連接體的三維模型；
[0021]圖4是本發(fā)明的中間體的三維模型中安裝連接體的一側(cè)；[0022]圖5是本發(fā)明的中間體的三維模型中安裝排氣道的一側(cè)；
[0023]圖6是本發(fā)明中排氣道的三維模型；
[0024]圖7是本發(fā)明的可拆卸式渦輪增壓器整體動(dòng)平衡測試用蝸殼的總體裝配圖；
[0025]圖8是具體實(shí)施例中蝸殼適用于不同尺寸渦輪的調(diào)節(jié)方法；其中，(a)為尺寸調(diào)節(jié)前，(b)為尺寸調(diào)節(jié)后，采用圖中所示的方法，能調(diào)節(jié)渦輪蝸殼的尺寸，使它從適用于直徑為90mm的渦輪，變?yōu)檫m用于直徑為70mm的渦輪，或其他尺寸的渦輪；
[0026]標(biāo)號(hào)說明:1_連接體底端環(huán)形、2-階梯狀內(nèi)壁、3-連接體通孔、4-連接體外螺紋、5-進(jìn)氣口、6_進(jìn)氣口螺紋孔、7-肋板、8-蝸殼流道外表面、9-中空環(huán)形、10-安裝連接體內(nèi)螺紋、11-安裝排氣道內(nèi)螺紋、12-排氣道通孔、13-曲面內(nèi)壁、14-排氣道外螺紋、15-排氣道底端環(huán)形、16-連接體、17-中間體、18-排氣道。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖以及實(shí)施例來對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0028]本發(fā)明的可適應(yīng)于不同型號(hào)渦輪直徑的可調(diào)節(jié)蝸殼，結(jié)合實(shí)際情況將劃分為三部分內(nèi)容:蝸殼三個(gè)部件的加工與組裝、渦輪動(dòng)平衡測試方法、蝸殼的尺寸調(diào)節(jié)。對(duì)應(yīng)的實(shí)施方案如下所述。
[0029]蝸殼三個(gè)部件的加工與組裝:
[0030]如圖4、圖5所示，所述中間體為中空的實(shí)體，采用鑄造加工而成，端口處制作進(jìn)氣口 5，與進(jìn)氣口相連的部位制造中空的蝸殼流道。蝸殼流道對(duì)連接體和排氣道的安裝位置形成環(huán)繞，中間體總體采用鑄造方法獲得，之后按照一般機(jī)械零件的加工方法對(duì)它進(jìn)行粗加工和精加工，其中，在連接體和排氣道的安裝位置內(nèi)壁兩側(cè)，采用車削的方法制作內(nèi)螺紋，兩側(cè)內(nèi)螺紋之間加工中空環(huán)形9，與蝸殼流道連通，且中空環(huán)形位置對(duì)應(yīng)被測渦輪葉片的進(jìn)口處，中空環(huán)形的寬度與葉片進(jìn)口寬度相匹配；連接體和排氣道安裝位置的兩側(cè)外緣各制作6個(gè)螺紋孔。進(jìn)氣口周圍制作4個(gè)螺紋孔6，用于與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口連接。進(jìn)氣口外表面與蝸殼流道外表面之間制作肋板7，以增加機(jī)械強(qiáng)度。
[0031]如圖3所示，所述連接體為使蝸殼與被測渦輪底座形成相互配合的帶外螺紋的環(huán)狀實(shí)體，連接體總體采用鑄造方法獲得，之后按照一般機(jī)械零件的加工方法進(jìn)行粗加工和精加工，其中，采用車削的方法制作連接體外螺紋4，用于連接蝸殼與被測渦輪。連接體外螺紋與連接體底端環(huán)形I之間的外表面加工為階梯狀，連接體內(nèi)壁也加工為階梯狀，階梯狀內(nèi)壁2與被測渦輪底座形狀相匹配，在連接體底端環(huán)形上制作6個(gè)通孔3。
[0032]如圖6所示，所述排氣道為帶外螺紋的環(huán)狀實(shí)體，環(huán)狀實(shí)體的中空內(nèi)壁形狀為曲面，與渦輪葉片形成曲面配合，排氣道總體采用鑄造獲得，之后按照一般機(jī)械零件的加工方法進(jìn)行粗加工和精加工，其中，采用車削的方法加工外螺紋14，在排氣道底端環(huán)形15上制作6個(gè)通孔12。
[0033]圖7展示了組裝蝸殼的方法，連接體外螺紋與中間體一側(cè)的內(nèi)螺紋旋合，連接體底端環(huán)形上的6個(gè)通孔與中間體上對(duì)應(yīng)的6個(gè)螺紋孔中心對(duì)齊，用于螺釘固定連接體與中間體。排氣道外螺紋與中間體安裝排氣道一側(cè)的內(nèi)螺紋旋合，排氣道底端環(huán)形上的6個(gè)通孔與中間體上對(duì)應(yīng)的6個(gè)螺紋孔中心對(duì)齊，用于螺釘固定排氣道和中間體。
[0034]渦輪動(dòng)平衡測試方法:[0035]測量時(shí)，將被測渦輪從連接體的環(huán)形中空部分伸入，被測渦輪的葉片端位于排氣道內(nèi)壁處，且與排氣道內(nèi)壁有間隙；被測渦輪的底座與連接體的內(nèi)壁階梯狀部位配合，采用合適的夾持裝置使渦輪與蝸殼的位置相對(duì)固定。中間體與蝸殼流道連通的中空環(huán)形位置與葉片間有間隙，能保證葉片正常旋轉(zhuǎn)。將裝配渦輪的蝸殼安裝在動(dòng)平衡機(jī)上，通過中間體進(jìn)氣口進(jìn)氣，以測量渦輪的平衡性。
[0036]渦輪蝸殼尺寸調(diào)節(jié)方案:
[0037]圖8展示了調(diào)節(jié)蝸殼尺寸從而滿足不同尺寸渦輪的需求的方法，通過調(diào)節(jié)改變連接體階梯狀內(nèi)壁尺寸以及排氣道內(nèi)壁的曲面形狀尺寸，使階梯狀尺寸與被測渦輪底座尺寸相吻合，使排氣道內(nèi)壁的曲面形狀尺寸與被測渦輪的葉片形狀尺寸相配合，在不改變中間體的情況下，使蝸殼適用于不同尺寸渦輪的測試。
[0038]圖8(a)展示了調(diào)節(jié)前的結(jié)構(gòu)，圖8(b)展示了調(diào)節(jié)后的結(jié)構(gòu)，可以發(fā)現(xiàn)中間體在調(diào)節(jié)前后保持不變，連接體的一部分內(nèi)壁內(nèi)徑由IlOmm變?yōu)榱?90mm，排氣道的內(nèi)徑由90mm變?yōu)榱?70_，因?yàn)椴煌臏u輪葉片形狀不相同，與此同時(shí)，排氣道的曲面內(nèi)壁的形狀也要適當(dāng)變化以和渦輪葉輪的形狀相互配合，從而使原本適宜于葉輪直徑為90mm的渦輪配合的蝸殼變?yōu)榱诉m宜于葉輪直徑為70_的渦輪蝸殼。在這個(gè)過程中，重新加工連接體和排氣道即可，采用相同的方法，可以將蝸殼改變?yōu)檫m應(yīng)于更多其他尺寸渦輪的蝸殼。
[0039]綜上所述，本發(fā)明的可適應(yīng)于不同型號(hào)渦輪直徑的蝸殼能夠通過部件制造、組裝、更換連接體和排氣道等部位，即可通過簡便的更換部件的操作適應(yīng)不同直徑渦輪的需要，當(dāng)這兩個(gè)部件損壞后，也可以只更換這兩個(gè)部件，從而不用廢置整個(gè)蝸殼。
【權(quán)利要求】
1.可拆卸式渦輪增壓器整體動(dòng)平衡測試用蝸殼，其特征在于:包括連接體、中間體和排氣道；連接體和排氣道通過螺紋安裝于中間體的兩側(cè)； 所述中間體為中空的實(shí)體，端口處制作進(jìn)氣口，與進(jìn)氣口相連的中空部分為蝸殼流道；蝸殼流道對(duì)連接體和排氣道的安裝位置形成環(huán)繞，連接體和排氣道的安裝位置內(nèi)壁兩側(cè)制作內(nèi)螺紋，兩側(cè)內(nèi)螺紋之間為中空環(huán)形，與蝸殼流道相連通，且中空環(huán)形位置對(duì)應(yīng)被測渦輪葉片的進(jìn)口處，中空環(huán)形的寬度與葉片進(jìn)口寬度相匹配；連接體和排氣道安裝位置的兩側(cè)外緣制作多個(gè)螺紋孔；進(jìn)氣口周圍制作螺紋孔，用于與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管口連接；進(jìn)氣口外表面與蝸殼流道外表面之間制作肋板； 所述連接體為使蝸殼與被測渦輪底座形成相互配合的帶外螺紋的環(huán)狀實(shí)體，連接蝸殼與被測渦輪；連接體的外螺紋與連接體底端環(huán)形之間的表面為階梯狀，連接體的內(nèi)壁為階梯狀，階梯狀內(nèi)壁與被測渦輪底座形狀相吻合；外螺紋與中間體一側(cè)的內(nèi)螺紋旋合，外螺紋底部的圓環(huán)上制作多個(gè)通孔，數(shù)量與中間體安裝連接體一側(cè)外緣的螺紋孔數(shù)量一致，通孔與對(duì)應(yīng)的螺紋孔中心對(duì)齊，用于螺釘固定連接體與中間體； 所述排氣道為帶外螺紋的環(huán)狀實(shí)體，環(huán)狀實(shí)體的中空內(nèi)壁形狀為曲面，與渦輪葉片形成曲面配合；外螺紋與中間體安裝排氣道一側(cè)的內(nèi)螺紋旋合，外螺紋底部的圓環(huán)上制作多個(gè)通孔，數(shù)量與中間體安裝排氣道一側(cè)外緣的螺紋孔數(shù)量一致，通孔與對(duì)應(yīng)的螺紋孔中心對(duì)齊，用于螺釘固定排氣道與中間體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可拆卸式渦輪增壓器整體動(dòng)平衡測試用蝸殼，其特征在于:通過調(diào)節(jié)改變連接體階梯狀內(nèi)壁的尺寸以及排氣道內(nèi)壁的曲面形狀和尺寸，使階梯狀尺寸與被測渦輪底座尺寸相吻合，使排氣道內(nèi)壁的曲面形狀尺寸與被測渦輪的葉片形狀尺寸相配合，在不改變中間體的情況下，使蝸殼適用于不同尺寸渦輪的測試。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可拆卸式渦輪增壓器整體動(dòng)平衡測試用蝸殼，其特征在于:測量方法為:將被測渦輪從連接體的環(huán)形中空部分伸入，被測渦輪的葉片邊緣位于排氣道內(nèi)壁處，且與排氣道內(nèi)壁之間有間隙；被測渦輪的底座與連接體的內(nèi)壁階梯狀部位配合，采用合適的夾持裝置使渦輪與蝸殼的位置相對(duì)固定；中間體與蝸殼流道連通的中空環(huán)形位置與葉片間有間隙，能保證葉輪正常旋轉(zhuǎn)；將裝配渦輪的蝸殼安裝在動(dòng)平衡機(jī)上，通過中間體進(jìn)氣口進(jìn)氣，以測量渦輪的平衡性。
【文檔編號(hào)】G01M1/02GK103969001SQ201410204073
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】張虹, 張航, 鮑捷, 馬朝臣 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)