[发明专利]一种涡轮增压器轴锁紧螺母动态力矩检测装置及方法

说明书

本发明属于涡轮增压技术领域，具体涉及一种涡轮增压器轴锁紧螺母动态力矩检测装置包括待检工件和检测工位，待检工件包括涡轮机叶轮、压气机叶轮和增压器中间体；检测工位包括驱动电机和制动电机，连接轴法兰通过压紧软垫与压气机叶轮摩擦接触，制动电机外壳连接有扭矩传感器，驱动电机和制动电机通过控制器与控制单元电连接；检测方法包括步骤一，待检工件安装到检测工位上；二，开启供油泵给增压器中间体泵入润滑油；三，启动驱动电机拖动制动电机，开始检测；四，检测结束，关闭供油泵，开启吹扫泵；五，拆卸被检工件，完成检测。通过测试模拟实际增压器轴的工作状态并有效探测锁紧失效件，防止潜在缺陷件造成安全事故和经济损失。

技术领域

本发明属于涡轮增压技术领域，具体涉及一种涡轮增压器轴锁紧螺母动态力矩检测装置及方法。

背景技术

涡轮增压器是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸，空气的压力和密度增大，可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，进而可以增加发动机的输出功率。

涡轮增压器的转子芯轴用于传递涡轮叶片到压气机叶片的动力输出。该芯轴转速高且工作环境较恶劣，转速通常能达到，25万到30万转每分钟。当该锁紧螺母存在虚假力矩时，在恶劣的工况下，会使锁紧螺母发生力矩衰减，进而造成加气机转子和涡轮轴之间的相对运动，该相对运动会导致包括动平衡失效，转子与轴粘连乃至材料高温性能衰退，当超过其屈服应力时，可能会引发轴断裂，进而导致发动机失动的重大安全隐患。因此，对该锁紧螺母的实际有效锁紧力矩检测显得尤为重要。

涡轮增压器转子芯轴的锁紧螺母力矩检测方面，目前尚无针对性的检测手段，仅以螺母的拧紧机拧紧过程为保证，属于开环控制，在一定程度上造成了产品的风险。在涡轮增压器的生产过程中，该锁紧力矩仅以拧紧机的拧紧动作作为控制方法，通常为转角法，但这种方法在一致性方面存在问题，显现出多项弊端。其一，系统无法探测到因螺纹加工公差带来的拧紧力矩异常，当螺纹配合的过盈量较大时，可能存在拧紧不到位的情况；其二，系统无法判断因芯轴与压气机轮转子孔配合公差导致的虚假力矩，当该配合过盈量较大时，对压气机轮转子的预压装可能会不到位，从而会导致锁紧螺母拧紧时存在虚假力矩，或锁紧力矩的一致性较差，最终结果仍然等同于压气机轮未被最终锁紧。其三，若拧紧力矩过大时，存在超出轴许用应力的风险，会导致芯轴过早疲劳断裂。

发明内容

针对上述情况，本发明提供了一种涡轮增压器轴锁紧螺母动态力矩检测装置及方法，可以在较高转速下检测动态的锁紧力矩。

为了实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种涡轮增压器轴锁紧螺母动态力矩检测装置，包括待检工件和检测工位，所述待检工件包括涡轮机叶轮和压气机叶轮，两者通过增压器轴同轴固接，增压器轴外侧设置有增压器中间体；所述检测工位包括设置在所述涡轮机叶轮后侧的驱动电机，所述驱动电机连接轴通过花键一与所述增压器轴后端可拆卸连接，所述压气机叶轮通过锁紧螺母与所述增压器轴前端紧固连接，所述压气机叶轮前方同轴设置有可前后活动的制动电机，所述制动电机连接轴通过花键二连接有连接轴法兰，所述连接轴法兰通过压紧软垫与所述压气机叶轮可离合摩擦接触，所述制动电机的外壳与制动电机的保持架之间设置有扭矩传感器，所述扭矩传感器底部与地面固定连接，所述驱动电机和制动电机分别通过控制器一和控制器二与控制单元电连接，所述扭矩传感器也与所述控制单元电连接。

进一步地，所述增压器中间体的进油端连接有进油管，进油管上设置有单向阀一。

进一步地，所述进油管的侧部连接有吹扫管，吹扫管通过单向阀二连接至吹扫泵。

进一步地，所述进油管通过供油泵连接至润滑油箱，所述增压器中间体的出油端通过回油管连接至润滑油箱。

进一步地，所述吹扫泵的进气口上设置有空气过滤器。

该涡轮增压器轴锁紧螺母动态力矩检测装置的检测方法包括以下步骤：