Для павышэння магутнасці рухавікоў унутранага згарання шырока выкарыстоўваюцца спецыяльныя агрэгаты - турбакампрэсары.Пра тое, што такое турбакампрэсар, якіх відаў бываюць гэтыя агрэгаты, як яны ўладкованыя і на якіх прынцыпах заснавана іх праца, а таксама аб іх абслугоўванні і рамонце, чытайце ў артыкуле.
Што такое турбакампрэсар?
Турбакампрэсар - асноўны кампанент сістэмы наддуву агрэгата рухавікоў унутранага згарання, вузел павышэння ціску ва ўпускным тракте рухавіка за кошт энергіі выхлапных газаў.
Турбакампрэсар выкарыстоўваецца для павелічэння магутнасці рухавіка ўнутранага згарання без радыкальнага ўмяшання ў яго канструкцыю.Дадзены агрэгат павялічвае ціск ва впускном тракте рухавіка, забяспечваючы падачу павялічанай колькасці паліўна-паветранай сумесі ў камеры згарання.У гэтым выпадку гарэнне адбываецца пры больш высокай тэмпературы з адукацыяй большага аб'ёму газаў, што прыводзіць да павелічэння ціску на поршань і, як следства, да павелічэння крутоўных і магутнасных характарыстык рухавіка.
Выкарыстанне турбакампрэсара дазваляе павялічыць магутнасць рухавіка на 20-50% пры мінімальным павелічэнні яго кошту (а пры больш значных дапрацоўках рост магутнасці можа дасягаць 100-120%).Дзякуючы сваёй прастаце, надзейнасці і эфектыўнасці сістэмы наддуву на аснове турбакампрэсара шырока выкарыстоўваюцца на ўсіх тыпах аўтамабіляў з рухавікамі ўнутранага згарання.
Віды і характарыстыкі турбакампрэсараў
Сёння існуе вялікая разнастайнасць турбакампрэсараў, але іх можна падзяліць на групы па прызначэнні і дастасавальнасці, тыпу выкарыстоўванай турбіны і дадатковай функцыянальнасці.
Па прызначэнні турбакампрэсары можна падзяліць на некалькі тыпаў:
• Для аднаступеністых сістэм наддуву - адзін турбакампрэсар на рухавік або два і больш агрэгатаў, якія працуюць на некалькіх цыліндрах;
•Для паслядоўных і паслядоўна-паралельных сістэм надзімання (розныя варыянты Twin Turbo) - два аднолькавых або розных блока, якія працуюць на агульнай групе цыліндраў;
• Для двухступеністых сістэм наддуву існуюць два турбакампрэсара з рознымі характарыстыкамі, якія працуюць парамі (паслядоўна адзін за адным) для адной групы цыліндраў.
Найбольшае распаўсюджванне атрымалі аднаступеністыя сістэмы наддуву, пабудаваныя на аснове аднаго турбакампрэсара.Аднак такая сістэма можа мець два ці чатыры аднолькавых вузла - напрыклад, у V-вобразных рухавіках для кожнага шэрагу цыліндраў выкарыстоўваюцца асобныя турбакампрэсары, у шматцыліндравых рухавіках (больш за 8) можа выкарыстоўвацца чатыры турбакампрэсара, кожны з які працуе на 2, 4 і больш цыліндрах.Радзей сустракаюцца двухступеністыя сістэмы наддуву і розныя варыяцыі Twin-Turbo, у іх выкарыстоўваюцца два турбакампрэсара з рознымі характарыстыкамі, якія могуць працаваць толькі ў пары.
Па магчымасці прымянення турбакампрэсары можна падзяліць на некалькі груп:
• Па тыпу рухавіка - для бензінавых, дызельных і газавых сілавых агрэгатаў;
• Па аб'ёме і магутнасці рухавіка - для сілавых агрэгатаў малой, сярэдняй і вялікай магутнасці;для хуткаходных рухавікоў і інш.
Турбакампрэсары могуць быць абсталяваны адным з двух тыпаў турбіны:
• Радыяльны (радыяльна-восевы, цэнтраімклівы) - паток выхлапных газаў падаецца на перыферыю працоўнага кола турбіны, рухаецца да яе цэнтра і адводзіцца ў восевым кірунку;
• Восевы - паток выхлапных газаў падаецца ўздоўж восі (да цэнтра) працоўнага кола турбіны і адводзіцца з яе перыферыі.
Сёння выкарыстоўваюцца абедзве схемы, але на малагабарытных рухавіках часта можна сустрэць турбакампрэсары з радыяльна-восевай турбінай, а на магутных сілавых агрэгатах перавагу аддаюць восевым турбінам (хоць гэта не правіла).Па-за залежнасці ад тыпу турбіны, усе турбакампрэсары абсталяваны цэнтрабежным кампрэсарам - у ім паветра падаецца ў цэнтр працоўнага кола і адводзіцца з яго перыферыі.
Сучасныя турбакампрэсары могуць мець розны функцыянал:
• Двайны ўваход - турбіна мае два ўваходу, на кожны з якіх паступаюць выхлапныя газы з адной групы цыліндраў, такое рашэнне зніжае перапады ціску ў сістэме і паляпшае стабільнасць наддува;
• Зменная геаметрыя - турбіна мае рухомыя лопасці або слізгальнае кольца, з дапамогай якога можна змяняць паток выхлапных газаў да працоўнага кола, гэта дазваляе змяняць характарыстыкі турбакампрэсара ў залежнасці ад рэжыму працы рухавіка.
Нарэшце, турбакампрэсары адрозніваюцца сваімі асноўнымі характарыстыкамі і магчымасцямі.З асноўных характарыстык гэтых агрэгатаў варта вылучыць:
• Ступень павышэння ціску - стаўленне ціску паветра на выхадзе з кампрэсара да ціску паветра на ўваходзе, ляжыць у межах 1,5-3;
• Падача кампрэсара (паток паветра праз кампрэсар) - маса паветра, які праходзіць праз кампрэсар за адзінку часу (секунду) ляжыць у межах 0,5-2 кг / с;
• Дыяпазон працоўных хуткасцей вагаецца ад некалькіх сотняў (для магутных цеплавозаў, прамысловых і іншых дызеляў) да дзесяткаў тысяч (для сучасных фарсіраваных рухавікоў) абаротаў у секунду. Максімальная хуткасць абмяжоўваецца трываласцю крыльчатак турбіны і кампрэсара, калі хуткасць кручэння занадта высокая з-за цэнтрабежных сіл, кола можа разбурыцца.У сучасных турбакампрэсараў перыферыйныя кропкі колаў могуць круціцца са хуткасцямі 500-600 і больш м / с, гэта значыць у 1,5-2 разы хутчэй хуткасці гуку, гэта абумоўлівае ўзнікненне характэрнага свісту турбіны;
• Працоўная / максімальная тэмпература выхлапных газаў на ўваходзе ў турбіну ляжыць у дыяпазоне 650-700 ° C, у некаторых выпадках дасягае 1000 ° C;
• ККД турбіны / кампрэсара звычайна складае 0,7-0,8, у адным блоку ККД турбіны звычайна менш, чым ККД кампрэсара.
Таксама агрэгаты адрозніваюцца памерамі, тыпам ўстаноўкі, неабходнасцю выкарыстання дапаможных кампанентаў і інш.
Канструкцыя турбакампрэсара
У цэлым турбакампрэсар складаецца з трох асноўных кампанентаў:
1.Турбіна;
2.Кампрэсар;
3. Корпус падшыпніка (цэнтральны корпус).
Тыпавая схема сістэмы наддуву агрэгата рухавіка ўнутранага згарання
Турбіна - гэта ўстаноўка, якая ператварае кінэтычную энергію выхлапных газаў у механічную (у крутоўны момант колы), што забяспечвае працу кампрэсара.Кампрэсар - гэта ўстаноўка для напампоўкі паветра.Корпус падшыпніка злучае абодва вузла ў адзіную канструкцыю, а размешчаны ў ім вал ротара забяспечвае перадачу крутоўнага моманту ад кола турбіны да кола кампрэсара.
Раздзел турбакампрэсара
Турбіна і кампрэсар маюць падобную канструкцыю.Асновай кожнага з гэтых блокаў з'яўляецца кахлеарнага корпус, у перыферычнай і цэнтральнай частках якога знаходзяцца патрубкі для падлучэння да сістэмы наддуву.У кампрэсара ўваходны патрубок заўсёды знаходзіцца па цэнтры, выпускны (нагнетальны) - па перыферыі.Такое ж размяшчэнне труб для восевых турбін, для радыяльна-восевых турбін размяшчэнне труб адваротнае (па перыферыі - впускные, у цэнтры - выпускныя).
Ўнутры корпуса знаходзіцца кола з лопасцямі асаблівай формы.Абодва колы - турбіннае і кампрэсарнае - ўтрымліваюцца агульным валам, які праходзіць праз корпус падшыпніка.Колы суцэльналітыя або кампазітныя, форма лапатак турбінных колаў забяспечвае найбольш эфектыўнае выкарыстанне энергіі выхлапных газаў, форма лапатак колаў кампрэсара забяспечвае максімальны цэнтрабежны эфект.Сучасныя турбіны высокага класа могуць выкарыстоўваць кампазітныя колы з керамічнымі лопасцямі, якія маюць малы вага і лепшыя характарыстыкі.Памер колаў турбакампрэсараў аўтамабільных рухавікоў 50-180 мм, магутных лакаматыўных, прамысловых і іншых дызеляў - 220-500 мм і больш.
Абодва корпуса замацаваны на корпусе падшыпніка нітамі праз ушчыльненні.Тут размяшчаюцца падшыпнікі слізгацення (радзей падшыпнікі качэння спецыяльнай канструкцыі) і ўшчыльняльныя кольцы.Таксама ў цэнтральным корпусе маюцца алейныя каналы для змазкі падшыпнікаў і вала, а ў некаторых турбакампрэсараў і паражніну кашулі вадзянога астуджэння.Пры ўсталёўцы агрэгат падключаецца да сістэм змазкі і астуджэння рухавіка.
Таксама ў канструкцыі турбакампрэсара могуць быць прадугледжаны розныя дапаможныя кампаненты, у тым ліку дэталі сістэмы рэцыркуляцыі выхлапных газаў, алейныя клапаны, элементы для паляпшэння змазкі дэталяў і іх астуджэння, рэгулюючыя клапаны і інш.
Дэталі турбакампрэсара вырабляюцца са спецыяльных гатункаў сталі, для турбіннага кола выкарыстоўваюцца гарачатрывалыя сталі.Матэрыялы старанна падбіраюцца па каэфіцыенту цеплавога пашырэння, што забяспечвае надзейнасць канструкцыі ў розных рэжымах эксплуатацыі.
Турбакампрэсар ўключаецца ў сістэму наддуву паветра, у якую таксама ўваходзяць впускной і выпускны калектары, а ў больш складаных сістэмах - інтэркулер (радыятар астуджэння наддувочного паветра), розныя клапаны, датчыкі, засланкі і трубаправоды.
Прынцып дзеяння турбакампрэсара
Функцыянаванне турбакампрэсара зводзіцца да простых прынцыпаў.Турбіна агрэгата ўводзіцца ў выхлапную сістэму рухавіка, кампрэсар - ва впускной тракт.Падчас працы рухавіка выхлапныя газы трапляюць у турбіну, б'юць аб лопасці колы, аддаючы ёй частку кінэтычнай энергіі і прымушаючы яе круціцца.Крутоўны момант ад турбіны непасрэдна перадаецца на колы кампрэсара праз вал.Кола кампрэсара пры кручэнні выкідвае паветра на перыферыю, павялічваючы яго ціск - гэта паветра падаецца ва впускной калектар.
Адзіны турбакампрэсар мае шэраг недахопаў, галоўным з якіх з'яўляецца турбозадержка або турбопит.Колы агрэгата валодаюць масай і некаторай інэрцыяй, таму не могуць імгненна раскруціцца пры павелічэнні хуткасці сілавога агрэгата.Таму пры рэзкім націску на педаль газу турбірованный рухавік разганяецца не адразу - узнікае невялікая паўза, збой харчавання.Рашэннем гэтай праблемы з'яўляюцца спецыяльныя сістэмы кіравання турбінамі, турбакампрэсары з зменнай геаметрыяй, паслядоўна-паралельныя і двухступеністыя сістэмы наддуву і інш.
Прынцып дзеяння турбакампрэсара
Пытанні тэхнічнага абслугоўвання і рамонту турбакампрэсараў
Турбакампрэсар патрабуе мінімальнага абслугоўвання.Галоўнае - своечасова мяняць маторнае масла і алейны фільтр.Калі матор яшчэ некаторы час можа працаваць на старым алеі, то гэта можа стаць смяротна небяспечным для турбакампрэсара - нават нязначнае пагаршэнне якасці змазкі пры высокіх нагрузках можа прывесці да закліноўвання і разбурэння агрэгата.Рэкамендуецца таксама перыядычна праводзіць ачыстку дэталяў турбіны ад нагару, што патрабуе яе дэмантажу, але гэтую працу варта выконваць толькі з выкарыстаннем спецыяльных інструментаў і абсталявання.
Няспраўны турбакампрэсар у большасці выпадкаў лягчэй замяніць, чым рамантаваць.Для замены неабходна выкарыстоўваць агрэгат таго ж тыпу і мадэлі, які быў усталяваны на рухавік раней.Ўстаноўка турбакампрэсара з іншымі характарыстыкамі можа парушыць працу сілавога агрэгата.Выбар, мантаж і наладу агрэгата лепш даверыць спецыялістам - гэта гарантуе правільнае выкананне работ і нармальную працу рухавіка.Пры правільнай замене турбакампрэсара рухавік верне высокую магутнасць і зможа вырашаць самыя складаныя задачы.
Час публікацыі: 21 жніўня 2023 г