本實用新型屬于內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型車用小型渦輪增壓器透平渦輪。

背景技術(shù)：

常見的渦輪都有“遲滯效應(yīng)”，一般都在1500轉(zhuǎn)之后才會介入，2000轉(zhuǎn)后才會達(dá)到最大的扭矩，而低慣量渦輪有反應(yīng)快的特性，并且在起步不久就開始介入，而1500轉(zhuǎn)達(dá)到最大扭矩，有效控制“遲滯效應(yīng)”，實現(xiàn)迅速加速，因此渦輪葉輪的設(shè)計既要滿足空氣動力學(xué)性能的要求以保證渦輪達(dá)到良好的性能，同時又要保證葉輪葉片具有足夠的強(qiáng)度和剛度，這是由渦輪工作條件極端嚴(yán)酷、惡劣所決定的。

車用小型渦輪增壓器由于要求外型尺寸小、重量輕，渦輪轉(zhuǎn)速一般在60000rpm以上，柴油機(jī)渦輪進(jìn)口的燃?xì)鉁囟纫话愣荚?00~750℃之間，而有的汽油機(jī)渦輪進(jìn)口燃?xì)鉁囟壬踔脸^950℃，這不僅要求渦輪材料具有耐高溫、耐腐蝕、抗蠕變的性能，而且要求葉輪葉片本身有足夠的強(qiáng)度以承受特別高的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力，且葉輪葉片在脈動氣流的激勵下又伴隨著強(qiáng)烈的振動，故在葉片設(shè)時還要保證葉片具有足夠的剛度以提高葉輪的自振頻率，避免出現(xiàn)共振和盡可能減小振動應(yīng)力，渦輪葉輪設(shè)計時必須同時兼顧性能、強(qiáng)度以及工藝性三方面要求，一般都會采用折中措施，往往會更多的考慮強(qiáng)度而犧牲部分性能。

考慮到渦輪的惡劣工況，為了克服在高速旋轉(zhuǎn)過程中發(fā)生在葉片根部位置的應(yīng)力過大問題，往往會在渦輪葉根處倒很大的圓角，這也導(dǎo)致渦輪的重量和轉(zhuǎn)動慣量都進(jìn)一步的增加，更加難以驅(qū)動，傳統(tǒng)渦輪輪盤采用平底設(shè)計，由L型折角加倒圓角組成，為了滿足固體強(qiáng)度要求，傳統(tǒng)輪盤必須采用較大的厚度，使得渦輪重量和轉(zhuǎn)動慣量增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型針對傳統(tǒng)渦輪在滿足固體性能要求的情況下轉(zhuǎn)動慣量過大導(dǎo)致的渦輪遲滯問題，提供了一種大幅減小渦輪遲滯的新型車用小型渦輪增壓器透平渦輪。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型通過下述技術(shù)方案得以解決：一種新型車用小型渦輪增壓器透平渦輪，包括輪盤，所述輪盤的一側(cè)設(shè)有輪轂，在輪轂的外圓周上設(shè)有多片葉片，所述相鄰葉片間形成渦輪進(jìn)氣通道，所述輪盤為星形輪盤，所述相鄰兩葉片間的輪盤為多段階梯形圓弧結(jié)構(gòu)，所述星形輪盤底徑與渦輪直徑比為0.58，所述葉片根部與所述輪轂為圓角連接，所述葉片壓力面前緣葉根圓角半徑為1.20mm，所述葉片壓力面弦長比為0.33位置處的圓角半徑為2.07mm，所述葉片壓力面尾緣的葉根圓角半徑為1.50mm，所述葉片吸力面前緣葉根圓角半徑為1.30mm，所述葉片壓力面弦長比為0.35位置處的圓角半徑為2.0mm，所述葉片壓力面尾緣的葉根圓角半徑為1.50mm。

上述方案中，優(yōu)選的，所述葉片數(shù)量為10。

上述方案中，優(yōu)選的，所述多段階梯形圓弧結(jié)構(gòu)為沿對稱中心線K兩側(cè)對稱設(shè)置的直線段、圓弧段和S型曲線段C₅，所述多段階梯形圓弧高度H為11.40mm，所述多段階梯形圓弧寬度B為15.87mm。

上述方案中，優(yōu)選的，所述直線段包括第一直線段C₁和第二直線段C₂，所述圓弧段包括第一圓弧段C₄和第二圓弧段C₃。

上述方案中，優(yōu)選的，所述第一直線段C₁與對稱中心線K夾角余角α3的角度為70.80°，所述第二直線段C₂與對稱中心線K夾角余角α4的角度為57.56°，所述第一圓弧段C₄的圓弧半徑R1為13mm，所述第二圓弧段C₃的圓弧半徑R2為4.68mm。

上述方案中，優(yōu)選的，所述葉片的葉尖軸向弦長為12.49mm，葉片的葉根軸向弦長為26mm。

上述方案中，優(yōu)選的，所述葉片進(jìn)口邊中弧線的切線g和葉輪軸線c的夾角為葉片進(jìn)口角α1，所述葉片進(jìn)口角α1為68.19°。

上述方案中，優(yōu)選的，所述葉片出口邊中弧線的切線h和葉輪軸線c的夾角為葉片出口角α2，所述葉片出口角α2為31.20°。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：為了減小轉(zhuǎn)動慣量，本結(jié)構(gòu)采用了星形輪盤結(jié)構(gòu)，在保證渦輪強(qiáng)度的情況下，大幅減小了轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)動慣量比起傳統(tǒng)技術(shù)降低了20.035%，使得發(fā)動機(jī)廢氣更容易驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)動，有效降低渦輪遲滯。

附圖說明

圖1、本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2、多段階梯形圓弧結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3、葉片展開布置示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

參見圖1至圖3所示，一種新型車用小型渦輪增壓器透平渦輪，包括輪盤1，所述輪盤1的一側(cè)設(shè)有輪轂2，在輪轂2的外圓周上設(shè)有10片葉片3，所述相鄰葉片3間形成渦輪進(jìn)氣通道，所述輪盤1為星形輪盤，所述相鄰兩葉片3間的輪盤形狀為多段階梯形圓弧結(jié)構(gòu)，所述星形輪盤底徑與渦輪直徑比為0.58，所述葉片3根部與所述輪轂2為圓角連接，所述葉片3壓力面前緣葉根圓角半徑為1.20mm，所述葉片3壓力面弦長比為0.33位置處的圓角半徑為2.07mm，所述葉片3壓力面尾緣的葉根圓角半徑為1.50mm，所述葉片3吸力面前緣葉根圓角半徑為1.30mm，所述葉片3壓力面弦長比為0.35位置處的圓角半徑為2.0mm，所述葉片3壓力面尾緣的葉根圓角半徑為1.50mm，所述多段階梯形圓弧結(jié)構(gòu)為沿對稱中心線K兩側(cè)對稱設(shè)置的直線段、圓弧段和S型曲線段C₅，所述多段階梯形圓弧高度H為11.40mm，所述多段階梯形圓弧寬度B為15.87mm，所述直線段包括第一直線段C₁和第二直線段C₂，所述圓弧段包括第一圓弧段C₄和第二圓弧段C₃，所述第一直線段C₁與對稱中心線K夾角余角α3的角度為70.80°，所述第二直線段C₂與對稱中心線K夾角余角α4的角度為57.56°，所述第一圓弧段C₄的圓弧半徑R1為13mm，所述第二圓弧段C₃的圓弧半徑R2為4.68mm，所述葉片3的葉尖軸向弦長為12.49mm，葉片3的葉根軸向弦長為26mm，所述葉片進(jìn)口邊中弧線的切線g和葉輪軸線c的夾角為葉片進(jìn)口角α1，所述葉片進(jìn)口角α1為68.19°，所述葉片出口邊中弧線的切線h和葉輪軸線c的夾角為葉片出口角α2，所述葉片出口角α2為31.20°。

在渦輪葉根處采用變化圓角設(shè)計，經(jīng)過多次的計算機(jī)有限元分析，確定了本渦輪的葉片前緣到葉片尾緣的最佳倒圓角半徑變化規(guī)律，使得在滿足固體強(qiáng)度要求的情況下，轉(zhuǎn)動慣量最小，同時在渦輪輪盤處采用圓弧設(shè)計，輪盤由平底與圓弧相結(jié)合，經(jīng)過多次的計算機(jī)有限元分析，確定了本渦輪輪盤的最佳圓弧，在滿足固體強(qiáng)度和剛度要求的情況下采用了更小的輪盤厚度，有效降低渦輪轉(zhuǎn)動慣量，采用了星形輪盤結(jié)構(gòu)，輪盤采用多段階梯形圓弧曲線造型，在保證渦輪強(qiáng)度的情況下，采用更小的星形輪盤底徑，大幅減小了轉(zhuǎn)動慣量。

本實用新型的保護(hù)范圍包括但不限于以上實施方式，本實用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)，任何對本技術(shù)做出的本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易想到的替換、變形、改進(jìn)均落入本實用新型的保護(hù)范圍。