Turbokompresorius - tai esminė šiuolaikinių variklių dalis, kuri žymiai padidina jų galią ir efektyvumą. Tačiau, veikiant ekstremaliomis sąlygomis, turbinos komponentai yra ypač jautrūs mechaninėms apkrovoms ir aukštai temperatūrai, kas gali lemti jų deformaciją ir gedimus. Supratimas apie turbokompresoriaus veikimo principus, jo sandarą ir tinkamą priežiūrą yra būtinas siekiant užtikrinti ilgaamžiškumą ir išvengti brangių remontų.
Turbokompresoriaus Veikimo Principai
Pagrindinė Sandara ir Funkcijos
Turbokompresorius yra kompresorius arba oro siurblys, kuris veikia nuo turbinos. Turbina sukasi naudodama panaudotų dujų srovės energiją. Dyzelinio variklio turbokompresorius sukasi nuo 1 000 iki 130 000 aps./min. Turbina tiesiogiai jungiama su kompresoriumi tvirta ašimi. Kompresorius įtraukia šviežią orą per oro filtrą, suspaudžia jį ir suspaustą išleidžia į variklio įleidžiamąjį kolektorių. Teoriškai egzistuoja turbinos ir turbokompresoriaus kompresoriaus galingumų pusiausvyra: kuo daugiau energijos turi panaudotos dujos, tuo greičiau suksis turbina.
Kintamos Geometrijos Turbokompresoriai (VNT)
Reguliuojamas turbinos korpuso skerspjūvis yra idealas, kurio buvo siekiama nuo 1958 metų, kai dujomis varomas turbokompresorius buvo įmontuotas „Chrysler“ automobilyje. Susidomėjimo kintamos geometrijos turbokompresoriumi esmė yra ta, kad turbinos geometrija sumažina inertiškumą ir leidžia turbokompresoriui tinkamai veikti didelėmis apsukomis arba, esant didžiausiai apkrovai.
Šiuo metu beveik visi turbokompresorių gamintojai turi savo sistemas su kintama geometrija (VNT). Sukurta ir kita „Garrett T25-VAT“ konstrukcija, kurioje turbinų kanale yra vienintelis judamasis „lapelis“, kuris mažina skerspjūvį ir, atitinkamai, dujų srautą, esant mažoms apsukoms. Kai variklis veikia didelėmis apsukomis, „lapelis“ visiškai dingsta. Tokiu būdu geriausiai išnaudojamas turbokompresoriaus našumas.
Gamykla „ККК, BorgWarner“ išleidžia patikimą ir pigų kintamos geometrijos turbiną. Sparnuotė laisvai sukasi ant savo ašių taip, kad didžiausias našumas užtikrinamas esant bet kokiems variklio veikimo režimams.
Turbinos ir Kompresoriaus Komponentai
Turbinos Korpusas ir Rotorius
Turbiną sudaro korpusas ir rotorius. Panaudotos dujos iš išleidžiamojo variklio kolektoriaus patenka į priimamąjį turbokompresoriaus atvamzdį. Turbinos sukimosi greitis priklauso nuo jos korpuse esančio kanalo dydžio ir formos. Tai primena laistymo žarną: kuo labiau pirštu uždengiate išeinamąją angą, tuo toliau trykšta vandens srovė.
Turbinų korpusai smarkiai skiriasi priklausomai nuo naudojimo srities. Esant tam tikro tipo korpusui, tampa įmanomas impulsinis dujų srovės judėjimas ir galima sulaukti rezonansinių reiškinių. Turbinos korpuse, turinčiame dvigubą kanalą, kiekviena srovė paskirstoma visame turbinos rotoriaus paviršiuje. Sistemoje su nuolatiniu slėgiu naudojama tik slenkamojo judėjimo panaudotų dujų energija, todėl gali būti naudojami tik turbinų korpusai su vienu kanalu.
Didelių matmenų turbokompresoriuose dažnai įmontuojamas papildomas žiedas su nukreipiamosiomis mentėmis. Jis palengvina panaudotų dujų nuolatinės srovės sukūrimą turbinos rotoriuje ir leidžia reguliuoti srovę. Turbinos korpusas liejamas iš temperatūrai atsparaus lydinio, o turbinos rotorius taip pat gaminamas iš aukštos kokybės medžiagų, atsparių aukštai temperatūrai.
Prie ašies stipriai pritvirtinamas turbinos rotorius. Ašies medžiaga skiriasi nuo medžiagos, naudojamos turbinos rotoriui. Ši jungtis sumontuojama taip, kad ašis ir rotorius, besisukantys skirtingomis kryptimis labai dideliu greičiu, spaudžia vienas kitą. Dėl trinties išsiskirianti šiluma sulieja juos vieną su kitu, suformuodama neišardomą vienetą. Ašis sujungimo vietoje yra tuščiavidurė, ir ši tuštuma apsunkina šilumos perdavimą iš turbinos rotoriaus į jos ašį. Iš turbinos pusės ašyje yra įdubis, kuriame - sandarinimo žiedas.
Kompresorius
Prie plonesnio ašies galo montuojamas kompresoriaus rotorius; ten yra sriegis, ant kurio užsukama apsauginė veržlė rotoriui pritvirtinti. Kompresorių sudaro korpusas ir rotorius. Kompresoriaus dydį nulemia varikliui reikalingo oro kiekis ir turbinos sukimosi greitis. Kompresoriaus rotorius stipriai pritvirtintas prie turbinos ašies, taigi sukasi tokiu pat greičiu kaip ir turbinos rotorius. Taip įsiurbiamas oras nukreipiamas į rotoriaus periferiją ir menčių nubloškiamas link kompresoriaus korpuso sienelės. Dėl to oras suslegiamas ir per įleidžiamąjį kolektorių patenka į variklį.
Ašies Korpusas ir Tepimas
Turbokompresorius sutepamas nuo variklio sutepimo sistemos. Ašies korpusas yra centrinė turbokompresoriaus dalis, esanti tarp turbinos ir kompresoriaus. Ašis sukasi slydimo guoliuose. Motorinė alyva kanalais nuteka tarp korpuso ir guolių, taip pat tarp guolių ir ašies. Paskutiniu metu atsirado konstrukcijų, kuriose guolis nejuda, o ašis sukasi alyvos vonelėje.
Sandarinimo Sistemos Svarba
Kompresorius sandarinamas iš abiejų pusių įmontuojant alyvą sulaikančias tarpines. Iš abiejų pusių įmontuojami ir sandarinimo žiedai. Nors šie žiedai ir padeda išvengti alyvos nuotėkio, jie iš tiesų nėra sandarinimo tarpinės. Juos reikia laikyti elementu, apsunkinančiu oro nuotėkį tarp turbinos, kompresoriaus ir ašies korpuso.
Įprastu turbokompresoriaus darbo režimu turbinoje ir kompresoriuje slėgis didesnis nei ašies korpuse. Iš turbinos pusės sandarinimo žiedai išdėstyti grioveliuose (tiek ašies korpuse, tiek ir ant pačios ašies). Tokiu pat principu žiedai sumontuoti ir iš kompresoriaus pusės. Sandarinimo žiedai atlieka svarbiausią vaidmenį užtikrinant hermetiškumą.
Sandarinimo žiedas sukasi tokiu pat greičiu kaip ir ašis. Slėgis kompresoriuje ir turbinoje išstumia alyvą į korpusą. Dėl išcentrinės jėgos už kompresoriaus rotoriaus susidaro vakuumas. Dirbant kompresoriui, galimas alyvos nuotėkis iš ašies korpuso į kompresorių. Šiame kompresoriuje svarbiausią vaidmenį sandarinant vaidina sandarinimo žiedas. Kai variklis dirba mažomis apsukomis arba be apkrovos, už rotoriaus susidaro mažesnio slėgio zona. Alyva, tekanti nuo sandarinimo žiedų, nuteka vidine plokštelės puse žemyn, t. y. link angos alyvai nutekėti. Jei kompresoriuje susidarytų vakuumas, dujos įsiurbiamos lengviau nei gerokai sunkesnė alyva. Iš turbinos pusės alyvos nukreipimo problema ne tokia svarbi, turint omenyje, kad normaliomis sąlygomis slėgis turbinoje visada didesnis negu ašies korpuse.
Bet kokioje ašies korpuso konstrukcijoje numatyta šilumos mainų sumažinimo būtinybė tarp turbinos, sandarinimo žiedų ir kompresoriaus. Šiuo tikslu iš turbinos pusės įmontuojama termoizoliacinė plokštelė, o ašies korpuse yra daugybė elementų šilumos mainams.
Pagrindinės Turbinos Deformacijos Priežastys
Aukšta Temperatūra ir Slėgis
Dirbdama turbina patiria stiprias mechanines apkrovas, kurias sąlygoja sukančių rotorių aukšta išmetamųjų dujų temperatūra (daugiau kaip 700°С) ir slėgis (iki 8 bar). Taip pat didelė apkrova tenka ir slydimo guoliams, kuriuose įmontuotas rotorius - sukimosi greitis siekia 200 tūkstančių ir daugiau apsisukimų per minutę. Šios ekstremalios sąlygos, kartu su netinkama priežiūra, gali sukelti detalių deformaciją ir gedimus.
Nepakankamas Tepimas ir Perkaitimas
Viena iš pagrindinių turbinos deformacijos priežasčių yra nepakankamas tepimas ir dėl to kylantis perkaitimas. Dėl staigaus variklio užgesinimo dingsta alyvos slėgis, alyvos tiekimas į karštą turbokompresorių sumažėja, todėl turbina perkaista, oksiduojasi ir užsikoksuoja, ant turbinos detalių paviršių susidaro kietosios abrazyvinės dalelės. Šios dalelės gali pažeisti rotorių ir korpusą, sukeldamos deformacijas ir didelius gedimus.
Netinkami Sistemos Nustatymai
Turbokompresoriaus konstrukcija tiksliai užprogramuota naudoti konkrečiam varikliui. Todėl griežtai draudžiama keisti kokius nors turbo įpūtimo sistemos nustatymus ir reguliavimus. Pavyzdžiui, bandant didinti įpūtimo slėgį, galima perkaitinti variklį ir pažeisti stūmoklius, cilindrų bloko galvutes arba variklio atramas, o tai gali sukelti turbinos komponentų deformaciją.
Prevencinė Priežiūra ir Rekomendacijos
Alyvos Pasirinkimas ir Keitimas
Variklis su turbo įpūtimu yra labai reiklus alyvos kokybei ir jos keitimui. Itin atidžiai rinkitės variklio alyvą: rinkitės tik gerą alyvą iš patikimų tiekėjų ir venkite klastočių. Dažnai reklamuojamos alyvos, ypač „Castrol“, paprastai būna padirbtos. Alyvą reikia keisti laiku. Turbininiame variklyje rekomenduojama keisti alyvą, nuvažiavus ne daugiau kaip 10 000 km. Jeigu ketinate dar ilgai važinėti savo automobiliu, keiskite alyvą kas 8 000 kilometrų. Be to, itin rimtai atsižvelkite į alyvos klampą ir gamintojų rekomendacijas. Keičiant alyvą būtina pakeisti alyvos ir oro filtrus.
Variklio Paleidimas ir Išjungimas
Būtinai pašildykite turbininį variklį, nes esant šaltajai eigai alyva per persipylimo vožtuvą iš karto patenka į variklį, aplenkdama filtrą. Jeigu aktyviai važinėjote, leiskite varikliui apie 1 minutę dirbti šaltąja eiga. Tai itin svarbu turbinoms su neaušinamu guolių korpusu, kuriuose aušinimo funkciją atlieka alyva. Tinkamas variklio paleidimas ir išjungimas padeda išvengti turbinos perkaitimo ir detalių užsikoksuojimo.
Kaip plauti variklį lėktuve
Profesionali Diagnostika ir Remontas
Jeigu iš turbinos sklinda neįprasti garsai, pastebėjote alyvos nuotėkį arba vibraciją, nedelsdami sustabdykite ir patikrinkite variklį. Turbinos sukimosi dažnis siekia 200 000 apsukų per minutę. Visos detalės gaminamos su mažiausiomis užlaidomis ir surenkamos paliekant mikroskopinius konstrukcinius tarpelius. Todėl turbinos priežiūrą ir keitimą reikia patikėti specialiai mokytiems ir patyrusiems automobilių meistrams.
tags: #uztrigo #turbinos #deformacija