Опубликовано

Конструкция турбокомпрессора (Основные системы)

Ремонт турбин

Конструкция и функция

В турбокомпрессоре мы дифференцируем две основные системы, которые используют давление выхлопных газов и температуру выхлопных газов, а также ударный заряд, который дополнительно использует энергию движения. Все системы сегодня чаще всего переключаются на интеркулеры для охлаждения сжатого впускного воздуха, нагретого высоким Надувным давлением. В результате повышается степень наполнения двигателя, повышается мощность.

Гидроизоляция - типы и функции

На турбокомпрессорах используются в основном следующие три типа гидроизоляции:

  • Поршневые Кольца [Сторона Компрессора, Сторона Турбины]
  • Карбоновые Уплотнения [Сторона Компрессора]
  • и в последнее время газовые колодки - механические уплотнения [сторона компрессора]

Уплотнение поршневого кольца

На стороне турбины и компрессора в Турбонагнетателе находится поршневое кольцо в пазе на валу бегуна. Поршневые кольца плотно зажаты в корпусе подшипника и не вращаются. Этот тип уплотнения является бесконтактным типом лабиринтного уплотнения. Это затрудняет утечку масла из-за многочисленных отклонений потока и приводит к тому, что в картер поступает только небольшое количество выхлопных газов. Но она не плотная.

Уплотнение углерода

Со стороны компрессора карбоновое кольцо, закрепленное в корпусе подшипника, уплотняет вал бегуна в корпус подшипника. Этот тип гидроизоляции встречается редко в наши дни. В первую очередь он используется на наддувных двигателях карбюратора для герметизации от возникающего вакуума в области всасывания при холостом ходу и частичной нагрузке карбюратора. Недостатком здесь является потеря трения через карбоновое кольцо.

Механическое Уплотнение Прокладки Газа

Со стороны компрессора механическое кольцо на газовой обивке уплотняет вал бегуна в корпус подшипника. Этот тип используется для уменьшения утечки масла на стороне компрессора, чтобы ни одно или только небольшое количество масла не попадало в зону всасывания двигателя и, таким образом, достигало действующей сегодня нормы выбросов.

Фюзеляжная группа

Основная часть фюзеляжа-это все вращающиеся компоненты турбокомпрессора. Вал бегуна главным образом использован над кольцами Поршень против кожуха подшипника уплотненный. Хранение может быть выполнено с плавающей скользящей или шаровой опорой. Для топливных элементов используются турбокомпрессоры с воздушными подшипниками.

Также фиксированные подшипники плавающие, чтобы уменьшить вибрацию вала бегуна от корпуса подшипника. Для малых и средних размеров, фюзеляжные группы используются в производстве на балансировочной машине рабочей скорости проверяется и откалибрована. Для оригинальных деталей здесь также проверяются расход масла и шумоподавление.

Фюзеляжная группа
Фюзеляжная группа

Корпус подшипника

Корпуса подшипников новых поколений турбокомпрессоров часто охлаждаются жидкостью, чтобы обеспечить высокую температуру корпуса выхлопных газов. Между корпусом выпуска ОГ и подшипником самый большой градиент температуры происходит на турбокомпрессоре. В корпусе подшипника также находится подшипник вала бегуна. Есть здесь Гидродинамические подшипники вращения вала и формирующие масляный канал во время работы. Кроме того, есть фиксированные гидродинамические-а также шарикоподшипники, которые, в свою очередь, также плавающие используются для ослабления вибраций инструмента. Сам корпус подшипника, как правило, изготовлен из серого чугуна и отлит в процессе литья песка.

Типы и функции хранения

Скорость вращения от беговой вещи турбокомпрессора составляет до 300000 оборотов в минуту. Поскольку срок службы турбокомпрессора должен соответствовать сроку службы двигателя, подшипники скольжения были выполнены. Только с подшипником скольжения сегодня можно выполнить высокие требования к сроку службы, скорости вращения и низкой стоимости производства.

Используются следующие типы подшипников на турбокомпрессоре:

  • Подшипник скольжения
  • Роликовый подшипник

Радиальное хранение со скользящими подшипниками

При подшипнике скольжения вал вращается бесконтактно и не изнашивается внутри втулки подшипника скольжения, смываемой маслом.

При два разъема хранение плавающие втулки вращаются в корпусе подшипника с примерно половине частоты вращения вала. Таким образом, подшипники работают бесконтактно и не изнашиваются. Масло, протекающее между колоннами подшипников под давлением, также выполняет функцию демпфирования.

В настоящее время часто используется одношаговый подшипник позволяет уменьшить расстояние между подшипниками, что делает турбокомпрессоры меньше и компактнее. Здесь вал вращается внутри втулки подшипника скольжения, установленной в корпусе подшипника. Наружный зазор втулки служит для затухания подшипника и омывается маслом.

Осевой подшипник со скользящими подшипниками

Упорный подшипник (подшипник скольжения клиновой поверхности) принимает усилия, которые действуют на колесо компрессора и колесо турбины в осевом направлении. Упорный подшипник находится в корпусе подшипника стоя прилагается.

Подшипник Ролика (Шаровой Подшипник Турбокомпрессора)

Шаровые турбокомпрессоры до сих пор не могут преобладать. Несмотря на то, что они быстрее работают на рабочих оборотах, они, в свою очередь, не подходят для сегодняшних высоких скоростей. Кроме того, производственные затраты в производстве очень высоки.

Как вычисляется значение A/R?

Значение A/R (A / R = площадь / радиус), которое использует Garrett описывает геометрическое свойство всех компрессорных и турбинных корпусов. Значение определяется как площадь поперечного сечения на выходе из корпуса компрессора или от входа газа в корпус выхлопного газа, разделенная радиусом (R) от турбо-осевой линии до центра Площадь Поперечного Сечения (A).

Значения остальных производителей турбокомпрессоров, таких как Holset и KKK, в основном описаны в cm2. Мы приложили довольно хорошую таблицу здесь, чтобы грубое сравнение. Формула для этого: ((см х 8) - 7) / 100 = A/R соотношение:

  • Как вычисляется значение A/R?
    Как вычисляется значение A/R?

    6 cm² = 0.41 A/R

  • 7 cm² = 0.49 A/R
  • 8 cm² = 0.57 A/R
  • 9 cm² = 0.65 A/R
  • 10 cm² = 0.73 A/R
  • 11 cm² = 0.81 A/R
  • 12 cm² = 0.89 A/R
  • 14 cm² = 1.05 A/R
  • 16 cm² = 1.21 A/R
  • 18 cm² = 1.37 A/R
  • 21 cm² = 1.61 A/R

Контроль наддува-типы и функции

Управление давлением наддува и реагированием всегда происходит на стороне турбины. Используются следующие два типа.

Wastegate Регулирование

Наиболее экономически эффективным способом регулирования давления наддува является управление Байпасным клапаном. При достижении требуемого давления наддува байпасный клапан подается через привод (Блок управления, приводной двигатель) открыт для прохождения части потока выхлопных газов через турбину. Управление исполнителем происходит в простом случае, хлопнув от давления наддува на мембрану внутри Steurdose. На современных наддувных двигателях используются электронные регуляторы давления наддува. Здесь в зависимости от Параметры двигателя контролируются с помощью трехходового клапана байпаса.

Регулирование VTG / VNT

Регулировка с помощью регулируемой геометрии турбины. Регулируемые проводящие кольца в корпусе турбины турбокомпрессоров VTG позволяют регулировать поперечное сечение потока турбины Адаптировать рабочие состояния двигателя. Общая эффективность турбокомпрессора и двигателя значительно улучшена.

Корпус выхлопных газов

Выхлопные корпуса Garrett и BorgWarner-это сложные высокопроизводительные компоненты, во всех отношениях.

В корпусах используются 2 основных типа конструкции. Single Scroll (одностворчатый) и Twin Scroll (двухстворчатый) корпус выхлопных газов.

Даже при строительстве корпусов, в частности, интегрирована защита от разрыва. Это особенно важно, потому что в случае чрезмерного повреждения или усталости Турбинные колеса при высоких температурах и экстремальных оборотах вала бегуна, колесо может лопнуть от возникающих центробежных сил. Это не обязательно безвредно, так как выхлопное колесо движется со скоростью более 2000 км / ч. Таким образом, корпус выхлопа также имеет функцию, чтобы предотвратить эти фрагменты выйти наружу. Эти сломанные обломки несут с собой высокую кинетическую энергию, которая вызывает проблемы безопасности при попадании в корпус. Корпус должен быть достаточно прочным, чтобы вместить в себя эти фрагменты.

Материал корпуса выхлопных газов отличается в зависимости от типа применения. В дизельном двигателе корпуса часто состоят из высоколегированных чугунных сплавов, таких как D2 и D5. В бензиновом двигателе используются аустенитные стальные отливки с высоким содержанием Ni-Cr из-за очень высоких температур выхлопных газов. Ограничение заряда находится на бензиновом двигателе в ограничении материалов корпуса выхлопных газов и связанной с ними максимальной температуры выхлопных газов. Таким образом, волютно-разделенные (Twin Scroll) корпуса через тепловую высоту заявленная внутренняя перегородка ограничена максимальной температурой выхлопных газов 980°C. С другой стороны, Одностроечный корпус выхлопа устойчив к температуре до 1050°C.

Датчик Турбокомпрессора

Датчик Турбокомпрессора

 

Типы и функции турбины

Турбина турбокомпрессора состоит из турбинного колеса и корпуса турбины (корпус выхлопа). Турбина питается от выхлопных газов двигателя и управляет колесом компрессора через вал. Выхлопные газы накапливаются в корпусе турбины от входа газа до колеса турбины. Это возникающее перепад давления и температуры происходит в турбине в кинетической энергии реализовано, которое управляет турбинным колесом.

Для турбокомпрессоров используются два типа турбин:

  • Радиальные турбины
  • Осевые турбины

Поток радиальных турбин происходит радиально, поступая извне внутрь, а затем наружу, в осевом направлении (центростремительном). Радиальные турбины используются до мощности двигателя ~1000 кВт. Таким образом, эта конструкция охватывает почти все применения в легковых, коммерческих и промышленных двигателях.

В осевых турбинах колесо турбины осево проходит через газы.

Турбинное колесо

В турбокомпрессоре самым высоким напряжением является турбинное колесо. Высокие окружные скорости и высокие температуры выхлопных газов до 1100°C чрезвычайно напрягают колесо выхлопа. В течение многих лет высокопрочный сплав на основе никеля IN713C был самым используемым материалом. Максимальная рабочая температура Inconel 713C составляет около 980°C (1976°F). Для применений, где требуется термостойкость выше 980°C (1976°F) используются материалы Mar-M246 и Mar-M247. Турбинные колеса изготавливаются в процессе вакуумного литья по выплавляемым моделям. Вал в дальнейшем процессе производства приварен к турбинному колесу в вакууме электронно-лучевой сваркой.

Эксплуатационные свойства

Мощность турбины зависит от перепада давления между входом и выходом. Мощность турбины увеличивается по мере увеличения скорости вращения двигателя или его температуры выхлопных газов. Чем меньше турбина, тем раньше она срабатывает, тем меньше мощность двигателя. Размер турбины можно легко изменить, изменив корпус турбины.

"Регулируемая" турбина VNT / VTG, в отличие от обычной турбины, обеспечивает хорошую эффективность по всему диапазону оборотов. Это регулируется Возможны направляющие лопасти, которые ведут поток выхлопных газов через колесо турбины.

Скорость двигателя низкое и высокое давление наддува:

Поперечное сечение потока выхлопных газов сужается перед турбинным колесом с помощью направляющих лопастей. Поскольку выхлоп должен течь быстрее через суженное сечение, Турбинное колесо вращалось быстрее. Это обеспечивает необходимое давление наддува даже при низкой скорости двигателя.

Высокая скорость двигателя:

Поперечное сечение турбокомпрессора соответствует потоку выхлопных газов. Направляющие лопасти освобождают большее сечение входа, чтобы не превышать требуемое давление наддува.

Рабочее Поведение Колеса Компрессора

  • Ширина поля: При Радиальных компрессорах работы будет регулярно пароля описано поля, при которых отношение давлений по установленной объемный или массовый расход изображен. Рабочий диапазон характеристик Потока в компрессорах с одной стороны ограничена Pumpgrenze, на другой стороне через Stopfgrenze (характеристика ширина поля), а также максимально допустимая скорость вращения компрессора.
  • Pumpgrenze: Предел насоса отделяет области стабильных и неустойчивых состояний потока в индикаторе компрессора. Поведение компрессора называется неустойчивым, когда имеется циклический обратный поток впускного воздуха. Перевалочная точка-это функция массового потока и общего давления.
  • Stopfgrenze: Stopfgrenze характеристика которая показывает максимально возможный объемный расход или массовый расход, который происходит при снижении давления компрессора. При этом при достаточной высокой скорости вращения достигается в узком сечении давление. Эта критическая поверхность потока может находиться либо в канале потока рабочего колеса или диффузора. "Пробка" часто возникает только после выхода из колеса компрессора. При низких оборотах сопротивление линии ограничивает максимально возможное Объемный поток.

Компрессор

Большинство компрессоров, используемых сегодня, являются радиальными. Три основных компонента этой сборки:

  • Корпус компрессора-спиральный корпус с задней панелью
  • Радиальное колесо компрессора
  • Диффузор

Корпус компрессора

Компрессор турбокомпрессора состоит из трех основных компонентов: колеса компрессора, диффузора и спирального корпуса. Благодаря скорости вращения колеса компрессора, осевая всасываемый воздух в Компрессорном колесе ускоряется до высоких скоростей. Воздух покидает колесо компрессора радиально. В диффузоре скорость воздуха в значительной степени без потерь уменьшает, давление и температура поднимают. Диффузор состоит из задней стенки компрессора и части спирального корпуса. В волюте собирается воздух и Скорость до выхода компрессора продолжает снижаться.

Во избежание перегиба порога насоса и высокого давления выбирается корпус компрессора “Ported Shroud“ (мера стабилизации KSM). В порту Кожух-это канал рециркуляции, который рассеивает потоки, идущие по течению, и снова подает перед компрессорным колесом. Это приведет к блокировке, связанной с съемкой значительно снижается и стабилизируется поток. Кроме того, эта мера положительно влияет на предел пробок. В то время как в самом узком поперечном сечении Mach 1 достигается и компрессор питания, канал рециркуляции проходит свежий воздух вверх в этом месте, тем самым увеличивая максимальный расход воздуха.

Имеются компрессорные корпуса с градиентами, а также опрокинутый напорный патрубок.

Чтобы колесо компрессора свободно вращалось в корпусе компрессора, требуется зазор между рабочим колесом и корпусом. Поскольку, как правило, после компрессора колесо имеет более высокое давление, чем перед колесом компрессора существует разница в давлении между двумя состояниями. Таким образом, через зазор течет так называемый ток утечки в направлении падения давления, так что вернитесь к входу крыльчатки. Эти потери энергии, происходящие там на компрессоре, также называются потерями зазора. Они особенно зависят от Качество изготовления, теплового расширения, зазор подшипника и вала прогиб, возбуждаемые остаточный дисбаланс хода судна. Чтобы обуздать эти потери, существует несколько подходов к решению. Впервые в эксплуатации используется прокладка с нулевым зазором между диффузором и концами лопасти турбокомпрессора Golf Vll R IHI. Она состоит из полностью из вспененного, металлического, коррозионно-стойкого и закрытого пористого высокотемпературного сплава.

Колесо компрессора

Колеса компрессора турбокомпрессора являются радиальными компрессорами. Воздух всасывается осевым путем вращения колеса компрессора и ускоряется на высоких скоростях в колесе. Ускоренный воздух покидает колесо компрессора радиально в направлении диффузора. В диффузоре эта кинетическая энергия превращается в энергию давления. Для этого поток задерживается, Давление и температура растут практически без потерь. Это достигается за счет постоянного расширения поперечного сечения потока внутри спирального корпуса, где воздух собран и Скорость до выхода компрессора уменьшается.

Большинство компрессорных колес изготовлены из алюминия, литого методом литья под давлением. Для более высоких нагрузок используются кованые, фрезерные компрессорные колеса из алюминия или титана. В прошлом также использовались компрессорные колеса из нейлона что, однако, не могло преобладать. В области тюнинга используются 99,9% дешевые фрезерные компрессорные колеса из Азии. Более сложные компрессоры в так называемом Point-Mill процесс производства. Это позволяет создавать лучшие контуры. На тюнинговых колесах из Азии процедура продолжается и по сей день не большая роль, так как колеса там не рассчитываются.

SKARZ^ - Восстановленные агрегаты
Обмен, Продажа, Установка
ОРГАНИЗАЦИЯ: GR-AUTO 8 (977) 955-79-60
ПРОИЗВОДСТВО: SKARZ
НАИМЕНОВАНИЕ: Производственное объединение