Балансировочные
станки и системы
  • Продукция
  • Услуги
  • Информация
  • О компании
  • Контакты
Информация по турбокомпрессорам

Информация по турбокомпрессорам

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ТУРБИНЫ

Информационная бирка закреплена на компрессорной улитке вашего турбокомпрессора. Данные на ней используются при ремонте или поиске запчастей для вашей турбины.


31.jpg


A — номер производителя. Официальный номер производителя. Используется в каталогах и литературе. Самый важный и базовый номер для установления турбины.

B — серийный номер. Серийный номер уникален для каждой турбины. По нему также можно установить тип турбины, как и по номеру А. Но это более трудоемко.

C — клиентский номер турбины. Это номер дающийся производителем турбины (номер производителя). Этот номер используется в литературе описывающей турбины разных производителей. В дополнение к нему может быть также номер производителя/сборочный номер A.

D — тип турбины. Тип соответствует модели или размеру крепления турбокомпрессора.

ИСТОРИЯ ТУРБОНАДДУВА

32.jpgИстория развития турбокомпрессоров началась примерно в то же время, что и постройка первых образцов двигателей внутреннего сгорания. В 1885 – 1896 г. Готлиб Даймлер и Рудольф Дизель проводили исследования в области повышения вырабатываемой мощности и снижения потребления топлива путем сжатия воздуха, нагнетаемого в камеру сгорания. В 1952 г. швейцарский инженер Альфред Бюши впервые успешно осуществил нагнетание при помощи выхлопных газов, получив при этом увеличение мощности на 40%. Это событие положило начало постепенному развитию и внедрению в жизнь турботехнологий.

Сфера использования первых турбокомпрессоров ограничивалась чрезвычайно крупными двигателями, в частности, корабельными. В автомобильной сфере первыми начали использовать турбокомпрессоры производители грузовых машин. В 1938 г.на заводе “Swiss Machine Works Sauer” был построен первый турбодвигатель для грузового автомобиля.

Первыми легковыми автомобилями, оснащенными турбинами были Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire, вышедшие на американский рынок в 1962 – 63 г. Несмотря на очевидные технические преимущества, низкий уровень надежности привел к быстрому исчезновению этих моделей.

Нефтяной кризис 1973 подтолкнул исследования в области применения турбокомпрессоров на коммерческих дизельных двигателях, так как до этого развитие турботехнологий задерживалось необходимостью больших капиталовложений в развитие технологии, а также низкой стоимостью топлива. Ужесточение экологических требований по выхлопным газам в конце 80-х привело к значительному увеличению колличества грузовиков, оснащенных турбокомпрессорами. На сегодняшний день уровень развития турботехнологий достиг настолько высокого уровня, что практически каждый двигатель грузового автомобиля оснащен турбокомпрессором.

33.jpgНачало использования турбодвигателей на спортивных автомобилях, в частности на Formula 1, в 70-х годах привело к значительному увеличению популярности турбокомпрессоров. Приставка “турбо” стала входить в моду. В то время, почти все производители автомобилей предлагали как минимум одну модель с бензиновым турбодвигателем. Однако, по прошествии нескольких лет, мода на турбодвигатели начала проходить, так как выяснилось, что турбокомпрессор, хотя и позволяет увеличить мощность бензинового двигателя, сильно увеличивает расход топлива.

Задержка в реакции турбокомпрессора была достаточно большой на первых образцах этого оборудования, что также являлось серьезным аргументом против установки турбины на бензиновый двигатель.

Коренной перелом в развитии турбокомпрессоров произошел с выпуском в 1978 г. Mercedes–Benz 300 SD, первого легкового автомобиля, оснащенного дизельным турбодвигателем. В 1981 г. за Mercedes–Benz 300 SD последовал VW Turbodiesel. При помощи турбокомпрессора производителям удалось увеличить эффективность работы дизельного двигателя до уровня бензинового, сохранив при этом значительно более низкий уровень выброса в атмосферу выхлопных газов.

На сегодняшний день, установка турбокомпрессора на бензиновый двигатель более не рассматривается с точки зрения увеличения мощности, но с точки зрения сокращения потребления топлива и, таким образом, уменьшая уровень выброса СО2 и других вредных веществ. Таким образом, турбодвигатели служат способом уменьшения расхода энергоносителей и уменьшения выбросов в окружающую среду.

ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ПОЛОМОК ТУРБИНЫ

Как показывает практика, подавляющее большинство "поломок" турбин вызвано причинами, не связанными с самой турбиной. Чрезвычайно важно установить причину поломки ДО принятия решения о ремонте или замене турбины.


4 ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ПОЛОМОК ТУРБИНЫ

1. Загрязнение масла

  • Загрязнение мелкими частицами. Не обнаруживается визуально, однако вызывает износ подшипников, а также стачивание краев подшипника.

2. Нехватка смазки

  • Недостаточная подача масла (например при блокировке масляных проходов частицами прокладки) характеризуется сильным изменением цвета посадочных мест подшипников.
  • Химическое загрязнение. Вызывает сильный износ и перегрев подшипников и вала. Визуально повреждения практически не отличаются от повреждений по причине недостаточной смазки. Основной причиной такого рода неисправности является попадание топлива в масло, что приводит к ухудшению смазочных свойств последнего.

3. Экстремальные режимы работы

  • Превышение ограничения скорости и/или мощности. Превышение ограничения скорости и / или мощности приводит к перегреву посадочных мест подшипников, а также сгоранию масла. На валу образуется нагар. Задняя часть компрессорного колеса также покрывается нагаром и деформируется. В некоторых случаях, от лопастей колеса турбины могут откалываться куски.


4. Повреждения от попадания чужеродных предметов

  • Твердый посторонний предмет - компрессор. Повреждение происходит при попадании постороннего предмета в компрессор. Предмет, попавший в компрессор отскакивает о стенок входа компрессора приводя к серьезным повреждениям. Соль и песок вызывают сильную эррозию и разрушение лопастей.
  • Мягкий посторонний предмет. Попадание в турбину мягких посторонних предметов, таких как куски бумаги или ветоши приводят к деформации лопастей (загиб назад) и откалыванию от них кусков металла.
  • Твердый посторонний предмет - турбина. Посторонний предмет, попадающий в турбину приводит к характерному повреждению лопастей. Даже такие небольшие объекты как кусочки ржавчины могут вызвать серьезное разрушение по причине высокой скорости вращения крыльчатки.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ТУРБОКОМПРЕССОРА

34.jpgДля получения более четкого представления о принципе работы турбокомпрессора, необходимо ознакомиться с системой функционирования двигателя внутреннего сгорания. На сегодняшний день, большинство дизельных легковых и грузовых автомобилей оснащаются 4-х тактными поршневыми двигателями, работа контролируется при помощи впускных и выпускных клапанов. Каждый рабочий цикл состоит из 4 тактов при 2 полных оборотах коленвала.

  • Впуск — при движении поршня вниз, воздух (в дизельном двигателе) или смесь топлива и воздуха (в бензиновом двигателе) проходит через открытый впускной клапан.
  • Компрессия – происходит сжатие горючей массы.
  • Расширение – смесь воздуха и топлива воспламеняется при помощи свечей (бензиновый двигатель), дизельное топливо впрыскивается под давлением и воспламенение происходит произвольно.
  • Выпуск – при движении поршня вверх, выпускаются выхлопные газы.
Данные принципы работы предоставляют следующие пути увеличения эффективности работы двигателя:
  • Увеличение объема
  • Увеличение скорости работы двигателя
  • Турбокомпрессия


УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕМА

Увеличение объема обеспечивает увеличение мощности двигателя, так как увеличение камеры сгорания позволяет нагнетание большего объема воздуха и большее количество сжигаемого топлива. Увеличение объема может быть достигнуто путем увеличения количества цилиндров или увеличения объема каждого цилиндра. В целом, увеличения объема приводит к увеличению массы двигателя. Этот способ не обеспечивает значительных преимуществ по уровню выбросов и потреблению топлива.

УВЕЛИЧЕНИЕ СКОРОСТИ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ

Другим способом увеличения мощности двигателя является увеличение скорости работы двигателя. Увеличение скорости проводится путем увеличения количества ходов поршня на единицу времени. Однако, по техническим причинам этот способ имеет жесткие ограничения. Увеличение скорости работы двигателя приводит к увеличению потерь при накачивании и других операциях, что вызывает падение эффективности работы.

ТУРБОКОМПРЕССИЯ

При применении двух первых способов, двигатель обеспечивается только собственным нагнетанием. Воздух для сгорания проходит прямо в цилиндр во время впускного такта. При использовании турбокомпрессора, воздух, поступающий в камеру сгорания предварительно сжимается. В двигатель поступает тот же объем воздуха, однако, более высокое давление обеспечивает прохождение большего колличества воздушной массы, что позволяет увеличить объем сжигаемого топлива. Таким образом, при использовании турбокомпрессора, мощность двигателя увеличивается по отношению к его объему и колличеству потребляемого топлива.

ОХЛАЖДЕНИЕ НАГНЕТАЕМОГО ВОЗДУХА

В ходе компрессии, нагнетаемый воздух нагревается до 180 °C. При охлаждении, плотность воздуха увеличивается,что позволяет увеличить объем нагнетаемого воздуха. Охлаждение нагнетаемого воздуха является одной из немногих мер по увеличению мощности двигателей внутреннего сгорания, которые положительно влияют на уровень потребления топлива и уровень выброса вредных веществ. Снижение температуры входящего воздуха обеспечивает снижение температуры сгорания и, таким образом, снижение колличества вырабатываемого NO (x). Увеличение плотности воздуха снижает расход топлива и уровень загрязнения окружающей среды.

Существуют два типа турбокомпрессии – механическая турбокомпрессия и компрессия выхлопных газов.

МЕХАНИЧЕСКАЯ ТУРБОКОМПРЕССИЯ

При механической турбокомпрессии, воздух сжимается при помощи компрессора, приводимого от двигателя. Однако, часть получаемого увеличения мощности уходит на привод компрессора. В зависимости от размера двигателя, мощность, необходимая для привода компрессора составляет от 10 до 15% от общей выработки двигателя. Таким образом, при сравнении с обычным двигателем такой же мощности, двигатель с механической турбокомпрессией имеет повышенный расход топлива.

ТУРБОКОМПРЕССИЯ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ

При использовании компрессии выхлопных газов, энергия газа, которая не используется в обычных условиях, направлена на привод турбины. Компрессор находится на одном валу с турбиной и обеспечивает забор, сжатие и подачу воздуха в камеру сгорания. В этом случае механичекие соединения с двигателем отсутствуют.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТУРБОКОМПРЕССИИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ

  • По сравнению с обычным двигателем такой же мощности, турбодвигатель имеет меньший расход топлива, так как часть энергии выхлопных газов способствует увеличению мощности двигателя. Меньший объем двигателя сокращает термические и др. потери.
  • Турбодвигатель имеет значительно лучшее соотношение веса к мощности, т.е. Kw / кг.
  • Необходимая площадь двигательного отсека турбодвигателя меньше, чем у обычного двигателя.
  • При использовании турбодвигателя, возможно дальнейшее улучшение характеристик крутящего момента для поддержания мощности, близкой к максимальной при очень низкой скорости двигателя, что позволяет избежать частого переключения скоростей при езде в гористой местности.
  • Турбодвигатели имеют значительно лучшие характеристики работы в условиях высокогорья. В условиях пониженного давления обычный двигатель теряет значительную часть мощности. В противоположность, рабочие характеристики турбодвигателя улучшаются вследствие увеличения разницы между постоянным давлением вверх по соединениям турбины и пониженным внешним давлением у входа турбины. Низкая плотность воздуха у входа компенсируется, обеспечивая почти нулевую потерю мощности.
  • Так как турбодвигатель имеет меньшие размеры, а соответственно и площадь шумовыделяющей поверхности, его шумовые характеристики лучше, чем у обычных двигателей.
  • В данном случае, турбокомпрессор действует как добавочный глушитель.

УСТРОЙСТВО ТУРБОКОМПРЕССОРА

УЛИТКА ТУРБИНЫ

35.jpgУлитка турбины изготавливается из различных сортов сфероидированного чугуна, чтобы противостоять тепловому воздействию и разрушению крыльчатки. Как и колесо турбины, профиль улитки обработан до полного соответствия форме лопастей колеса. Впускной фланец улитки турбины работает как установочная база для закрепления турбины, несущая нагрузку.

Параметры:
  • Обычно это сплав железа со сферойдным графитом
  • Обычно это установочная база, несущая вес всей турбины
Основные требования:
  • Ударопрочность
  • Стойкость к окислению
  • Жаропрочность
  • Жаростойкость
  • Легкость механической обработки колеса турбины

КОЛЕСО ТУРБИНЫ С ВАЛОМ

36.jpgКолесо турбины установлено в корпусе турбины и соединено штифтом, который вращает колесо компрессора.

Параметры:
  • Качественное покрытие из никелевого сплава
  • Сделана из прочных и стойких сплавов
  • Выдерживает температуры работы до 760 °C
Основные требования:
  • стойкость к изнашиванию
  • стойкость к деформациям
  • стойкость к коррозии

УЛИТКА КОМПРЕССОРА

37.jpgУлитка компрессора отлита из алюминия. Используются различные сплавы для различных типов компрессоров. Используются как вакумное литье так "песочное" литье. Точная финальная обработка для соблюдения размеров и качества поверхностей, необходимые для нормальной работы турбины.

Параметры:
  • обычно изготовлена из различных алюминевых сплавов
  • точные размеры и формы
  • рабочие температуры до 200 °C
Основные требования:
  • прочность к ударным и механическим нагрузкам
  • качество обработки и точные размеры

КОЛЕСО КОМПРЕССОРА

38.jpgКолесо компрессора сделано из алюминиевых сплавов методом литья. Для литья используется резиновая форма. По ней делается форма для литья и в нее заливается расплавленный металл. Точные размеры лопастей колеса и точная механическая обработка важны для нормальной работы компрессора. Расточка и полирование повышает коэффициенты сопротивления усталости. Колесо расположено на сборке вала.

Параметры:
  • обычно алюминиевый сплав (Cu-Si)
  • начало использования этотого процесса литья в 1976
Основные требования:
  • высокое сопротивление усталости
  • высокое сопротивление растяжению
  • высокое сопротивление коррозии
  • на некоторых моделях колес, для очень мощной и продолжительной работы при больших температурах, лопасти изготавливаются из титана

СИСТЕМА СМАЗКИ ПОДШИПНИКОВ

39.jpgСерый металлический корпус системы подшипника броска обеспечивает местоположения для плавающей системы подшипника для вала, турбины и компрессора, который может вращаться до 170,000 оборотов/минут.

Параметры:
  • обычно сделана из металла
  • в производстве и обработки использованы шлифовка, расточка, сверление и полировка
  • сложная геометрическая конструкция для охлаждения
Основные требования:
  • Качество обработки
  • Жесткость
  • Термостойкость

СИСТЕМА ПОДШИПНИКОВ

40.jpgСистема подшипника должна противостоять высоким температурам, переключениям режимов работы, наличию грязи в смазке и т.д.

Подшипники изготовлены из специально разработанных бронзовых или медных сплавов. 

Специально разработанный производственный процесс предназначен, чтобы создать подшипники с необходимыми качествами термостойкости и износостойкости.

Укрепленные стальные упорные кольца и масляные проточки особенно точно изготовлены. Осевое давление поглощается бронзовым гидродинамическим подшипником осевого давления, расположенным в конец сборки вала. Точная калибровка обеспечивает равномерную нагрузку подшипника.


Помощь
^