Турбокомпрессор ткр

Турбокомпрессор ТКР

Обозначение по каталогу: 600-1118010.01.01

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 600-1118010.01.02

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 600-1118010.01.03

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 600-1118010.01.04

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 600-1118010.02.05

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 600-1118010.01.06

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 600-1118010.01.07

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 600-1118010.01.08

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 600-1118010.01.09

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 600-1118010.03.10

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 600-1118010.01.11

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 600-1118010.01.12

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 600-1118010.01.13

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 620.1118010.01

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 620.1118010.02

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 620.1118010.03

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 620.1118010.04

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 620.1118010.05

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 620.1118010.06

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 620.1118010.07

Применяемость:

Обозначение по каталогу: КБПА451651.09.03

Применяемость:

Обозначение по каталогу: КБПА451651.10.06

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 700-1118010.01

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 700-1118010.02

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 742-1118010

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 7403-1118010

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 7403-1118010

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 7405.1118012(7406-1118010)

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 7405.1118012(7406-1118010)

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 7406.1118010

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 7406.1118010

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 702-1118010

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 851.30001.00

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 853.30001.00

Применяемость:

Обозначение по каталогу: (51-54-1)

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 861.30001.10

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 866.30001.10

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 877.30001.10

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010.00

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010-01

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010-02

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010-03

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010-04

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010-07

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010-08

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010-09

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010-10

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010-11

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010-13

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010-14

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010-19

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010.07

Обозначение по каталогу: 3773122

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 3777897

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 3774198

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 4043978 4043979

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 4043982

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 111.30001.00

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 112.30001.00

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 92.000

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 238НБ-1118010-Г

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 53279706217

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 700-1118010.02

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 700-1118010.01

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 7406-1118010

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 7406-1118010

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 7405-1118010

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 7405-1118010

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 238-1118010

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010.00

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010.01.02

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010.01.02

Применяемость:

Обозначение по каталогу: 12.1118010(122.1118010)

Применяемость:

turbokom.ru

Турбокомпрессор

Категория:

Устройство и работа двигателя

Турбокомпрессор

По принятой маркировке буквы ТКР обозначают: турбокомпрессор (ТК) с радиальной турбиной (Р); цифра — диаметр колеса компрессора в сантиметрах.

Турбокомпрессором называют агрегат, состоящий из компрессора и газовой турбины, рабочие колеса которых сидят на одном валу. Энергия, необходимая для сжатия воздуха компрессором, поступает от газовой турбины.

На большинстве выпускаемых комбинированных двигателей вал (ротор) с сидящими на нем рабочими колесами компрессора и турбины не связан с коленчатым валом двигателя. Необходимым условием работы турбокомпрессора, помимо равенства частот вращения турбины и компрессора, является также равенство их эффективных мощностей на любом режиме.

Схемы турбокомпрессоров

Схема с опорами, расположенными по концам ротора, широко применяется в турбокомпрессорах. Основное преимущество этой схемы — рациональное расположение подшипников и узлов уплотнений по концам ротора, цапфы которого имеют малый диаметр; поэтому окружные скорости в подшипниках относительно невысоки, что, в свою очередь, уменьшает тепловыделение и возможность перегрева подшипников. Хорошие условия работы подшипников в схеме обусловлены расположением колес компрессора и турбины между подшипниками (при консольном расположении колес возрастают нагрузки на подшипник). К недостаткам схемы I относятся: увеличенная длина турбокомпрессора, сложность входного устройства компрессора, в том числе наличие ребер, затрудняющих получение высоких КПД.

Двухконсольная схема II с опорами, расположенными между дисками компрессора и турбины, обеспечивает минимальные габаритные размеры и массу турбокомпрессора. По этой схеме создают преимущественно турбокомпрессоры с центростремительной турбиной. Основной недостаток схемы — невозможность осмотра подшипников без разборки ротора, если корпус не имеет разъема в плоскости оси ротора. Кроме того, ввиду интенсивного нагрева подшипников необходимо их эффективное охлаждение, особенно со стороны турбины.

Схема III также весьма распространена; в ней колесо компрессора расположено консольно, а опоры ротора находятся по обеим сторонам диска турбины. Такая схема обусловливает минимальные потери на входе в компрессор и общую компактность турбокомпрессора. К недостаткам схемы относятся затрудненный доступ к подшипнику компрессора и необходимость разборки ротора при монтаже.

В схеме IV обеспечивается минимальная температура подшипников при наибольшей компактности. Эту схему часто называют схемой с моноротором, так как колеса компрессора и радиальной турбины непосредственно соприкасаются или представляют собой диск с двусторонним расположением лопаток. Высокая температура диска вызывает подогрев воздуха в колесе компрессора в процессе сжатия, в результате чего увеличивается работа, затрачиваемая на сжатие воздуха, и уменьшается КПД. При такой схеме вал ротора имеет обычно относительно небольшой диаметр и характеризуется меньшей жесткостью. Это затрудняет доводочные работы.

Рис. 1. Конструктивные схемы турбокомпрессоров комбинированных двигателей

В рассмотренных выше схемах в качестве опор можно применять как подшипники скольжения, так и подшипники качения. Последние имеют меньшие потери на трение и меньшую длину, но уступают подшипникам скольжения по долговечности. В связи с этим подшипники скольжения широко используются в отечественных и зарубежных кострукциях турбокомпрессоров, хотя отдельные фирмы с успехом применяют подшипники качения.

Примеры конструкций

Турбокомпрессор ТКР-7, выполненный по двухконсольной схеме II, устанавливают на двигатели грузовых автомобилей мощностью 100…300 кВт (КамАЗ, КАЗ, ЗИЛ, ГАЗ); он обеспечивает степень повышения давления 1,6…2,5, расход воздуха 0,09…0,36 кг/с при температуре газов перед турбиной до 650 °С.

Рис. 2. Турбокомпрессор ТКР-7: 1 — вал ротора; 2 — рабочее колесо компрессора; 3— диффузор компрессора; 4 — фиксатор; 5 — направляющий аппарат турбины; 6 — корпус турбины; 7 — втулка подшипников; 8 — рабочее колесо турбины; 9 — тепловой экран; 10 — корпус подшипникового узла; 11 — уплотнительное кольцо; 12 — крышка уплотнения; 13 — корпус компрессора; 14 — гайка

Отличительными особенностями турбокомпрессора являются безлопаточные диффузор 3 компрессора и входной направляющий аппарат 5 турбины, что позволяет расширить диапазон работы турбокомпрессора без существенного снижения его КПД, а также уменьшить массу корпуса турбины. Расчетные параметры потока на входе в рабочее колесо 8 турбины обеспечиваются специальным профилированием спирального канала корпуса турбины, отлитого из жаропрочного чугуна. Турбокомпрессор имеет минимальное число деталей и простую конструкцию.

Турбокомпрессор ТКР-11 также с центростремительной турбиной; его устанавливают на четырехтактных тракторных и комбайновых двигателях 6ЧН 13/11,5. Турбокомпрессор рассчитан на температуру газа перед турбиной 700 °С и максимальную степень повышения давления 2,5. Компрессор выполнен с лопаточным диффузором 10, а турбина имеет лопаточный сопловой аппарат. Корпус компрессора и вставку, изготовленную как одно целое с лопаточным диффузором, а также корпус подшипников отливают из алюминиевого сплава.

Подшипниковый узел представляет собой бронзовую втулку, посаженную с зазором в корпус и удерживаемую от поворота фиксатором, который одновременно служит для подвода масла к этому узлу Корпус турбины состоит из собственного корпуса и вставки. Ротор турбокомпрессора состоит из рабочего колеса 5 турбины, соединенного с валом при помощи сварки трением, и рабочего колеса компрессора, прижатого к втулке уплотнения гайкой. Колесо турбины отливают из жаропрочного сплава. Масляная полость уплотняется четырьмя разрезными кольцами типа поршневых.

Турбокомпрессор типа ТК-38 (6ТК), устанавливаемый на четырехтактные двигатели 16ЧН 26/26 магистральных тепловозов, показан на рис. 3. Турбокомпрессор имеет центробежный компрессор, одноступенчатую осевую турбину и рассчитан на температуру газа перед турбиной 650 °С и степень повышения давления 3,2. Отличительной особенностью турбокомпрессора является консольное расположение рабочих колес соответственно турбины и компрессора, а также конструкция корпуса. Разборный средний корпус установлен в корпусе турбины. Обе половины корпуса стыкуются по диаметральной плоскости. Применение консольной схемы обеспечивает монтаж ротора в сборе, что важно для сохранения балансировки последнего. Неохлаждаемая газовая улитка 6 уменьшает потери энергии выпускных газов, способствуя повышению КПД турбокомпрессора. Данная конструкция легко может быть приспособлена для двухступенчатой системы воздухоснабже-ния. В этом случае применяют или два отдельных турбокомпрессора, или один турбокомпрессор с двухступенчатым компрессором и турбиной.

Находит применение система наддува ком-прекс с газодинамической машиной, представляющей собой волновой обменник давления.

Волновой обменник давления представляет собой цилиндрический корпус, в котором размещается вращающийся ротор с радиальными перегородками, образующими каналы трапециевидного сечения. Ротор приводится во вращение при помощи ременной передачи от коленчатого вала двигателя. Один из торцов с помощью окон соединен с воздушными подводящим и отводящим трубопроводами, а второй торец — с аналогичными трубопроводами для подвода 5 и отвода 6 выпускных газов. Сечение окна, подводящего выпускные газы из цилиндров двигателя, выбирается таким, чтобы давление на входе в канал ротора составляло 0,18…0,2 МПа при работе двигателя на номинальном режиме.

Принцип действия волнового обменника давления основан на газодинамическом эффекте взаимодействия выпускных газов с воздухом во вращающихся каналах ротора. Причем при непосредственном контакте выпускных газов с воздухом выравнивание давления происходит значительно быстрее, чем перемешивание, особенно если газы движутся в узких каналах.

Рис. 3. Турбокомпрессор ТКР-11

Работа волнового обменника давления осуществляется следующим образом. Находящийся наверху один из каналов ротора с обеих торцовых сторон закрыт и заполнен атмосферным воздухом. При вращении ротора правый торец канала сообщается сначала с окном подвода выпускных газов. В этот момент возникает волна давления, которая распространяется в канале со сверхзвуковой скоростью, сжимает находящийся в нем воздух. Длину канала, частоту вращения ротора выбирают таким образом, чтобы к моменту открытия окна на выходе воздуха волна давления достигла левого торца канала. Одновременно в канал, но уже с меньшей скоростью, чем распространяется волна давления, поступают выпускные газы и подобно поршню вытесняют сжатый воздух в выпускной трубопровод.

Рис. 4. Турбокомпрессор типа ТК-38 двигателя 164 Н 26/26: 1 — корпус турбины; 2 — рабочее колесо турбины; 3 — рабочее колесо компрессора; 4 — корпус компрессора; 5 — средний корпус; 6 — газовая улитка турбины

Рис. 5. Схема волнового обменника давления

Внезапное перекрытие газового потока у правой кромки, закрывающей вход газов в канал из окна входа газов, создает волну разрежения, которая снижает давление газов, а вытекание воздуха через окно выхода воздуха происходит вследствие инерции потока.

В тот момент, когда левый торец канала проходит кромку, перекрывающую окно выхода воздуха, выпускные газы заполняют приблизительно две трети канала и отделяются от воздуха зоной перемешивания.

После этого оба торца канала снова закрываются, а давление газа в нем становится меньше, чем в зоне входа газа, но выше атмосферного. Поэтому газы вытекают из канала как только ротор поворачивается в положение, при котором канал сообщается с окном выхода газа. При этом создается волна разрежения, которая достигает левого торца канала, когда он подойдет к окну входа воздуха. Под действием перепада давлений канал заполняется свежим воздухом, а выпускные газы по инерции продолжают вытекать в отводной патрубок выхода газа. Когда выпускные газы и смесь газов с воздухом, естественно образующихся при их непосредственном контакте, полностью вытекают из канала, цикл повторяется. Аналогичные явления происходят в других каналах, число которых в выполненных конструкциях достигает 70, а иногда и более.

В настоящее время разработаны волновые обменники давления для наддува дизелей мощностью до 450 кВт, с КПД до 75 % и степенью повышения давления до 2,1. Для обеспечения симметричного нагрева корпуса, необходимого для сохранения малых зазоров как с торцовых, так и с боковых сторон, все окна и трубопроводы выполнены парными через 180°. Для расширения эффективной работы волнового обменника при изменении частоты вращения ротора и температуры выпускных газов (нагрузки двигателя) в реальных конструкциях в торцовых стенках корпуса выполняют специальные камеры (карманы), которые изменяют интенсивность отражения волн сжатия и расширения и тем самым поддерживают эффективность волнового обменника давления на допустимом уровне.

Несмотря на более благоприятную характеристику двигателей с волновым обменником давления, системы воздухоснабжения в этом случае имеют увеличенные габаритные размеры и более высокую стоимость.

Система наддува «Гипербар»

Схема системы наддува «Гипербар» приведена на рис. 6. Поступающий из компрессора поток воздуха разделяется на наддувочный, подаваемый в двигатель, и дополнительный, проходящий через перепускной канал и смешивающийся затем с выпускными газами. Дополнительный воздух нагревается в камере сгорания 8 и подается к турбине. Благодаря сжиганию дополнительного количества топлива в камере сгорания на выходе из компрессора, который может быть двухступенчатым, поддерживается высокое давление 0,5…0,7 МПа независимо от режима работы поршневой части двигателя. Для ограничения максимального давления сгорания дизель имеет низкую степень сжатия (б = 7…8). Пуск турбокомпрессора осуществляется с помощью электродвигателя. Количество топлива в камере сгорания и перепуск воздуха регулируют по определенным закономерностям специальным регулятором 6. При пуске дизеля сжатый воздух, минуя охладитель, подается в цилиндры. Небольшое запальное пламя постоянно горит в камере сгорания.

Преимуществами этого способа наддува являются: высокое среднее эффективное давление (до 3 МПа) при ограниченном максимальном давлении сгорания; умеренная тепловая нагрузка; хорошая приемистость и, самое главное, возможность изменения характеристики крутящего момента вплоть до получения постоянной мощности при любой

Рис. 6. Схема системы «Гипербар»: 1 — турбокомпрессор; 2 — пусковой электродвигатель; 3 — охладитель наддувочного воздуха; 4 — перепускной канал; 5 — топливный насос; 6 — регулятор подачи перепускного воздуха; 7 — камера перемешивания выпускных газов и обводного воздуха; 8 — камера сгорания; 9 — устройство для зажигания и контроля пламени

частоте вращения коленчатого вала. К недостаткам данной схемы следует отнести относительно высокий удельный расход топлива вследствие низкой степени сжатия, сложность конструкции и регулирования.

Читать далее: Охладители воздуха

Категория: - Устройство и работа двигателя

stroy-technics.ru

Турбокомпрессоры ТКР-14

ТУРБОКОМПРЕССОРЫ ТКР-14

Турбокомпрессор выпускается в нескольких модификациях, различающихся по номинальным значениям основных параметров и конструкциями корпусов компрессора и турбины, приспособленных для установки на дизелях различных типов. Каждая из модификаций может поставляться в различных вариантах сборки по взаимному расположению корпусов компрессора и турбины, в любом из 12 возможных положений для удобства компоновки турбокомпрессора на дизеле.

Турбокомпрессор состоит из четырех основных частей: корпуса турбины, корпуса компрессора, корпуса подшипников и ротора. Корпус турбины неохлаждаемый, отлит из жаропрочного чугуна, имеет два профилированных канала для подвода газов. В корпусе крепится сопловой аппарат, изготовленный из жаропрочной стали.

Корпус компрессора улиточного типа отлит из алюминиевого сплава.

Внутренняя полость корпуса образует один профилированный канал подвода сжатого воздуха к всасывающему коллектору дизеля. В расточке корпуса устанавливается профилированная вставка, образующая со стенкой корпуса подшипников безлопаточный диффузор. В некоторых модификациях за рабочим колесом устанавливается лопаточный диффузор.

Оба корпуса турбины и компрессора крепятся шпильками к корпусу подшипников, также отлитому из алюминиевого сплава и являющемуся остовом, на котором смонтированы все детали и узлы турбокомпрессора. Корпус подшипников имеет водяную и воздушно-масляную полости. Водяное охлаждение осуществляется со стороны турбины, воздушно-масляная полость предназначена для охлаждения, сбора и слива масла в картер дизеля.

Ротор турбокомпрессора с консольным расположением рабочих колес вращается в бронзовом подшипнике качающегося типа, находящемся в расточке корпуса подшипников. Колесо турбины отлито из жаропрочной стали и приварено к валу трением. Колесо компрессора изготовлено из алюминиевого сплава центробежным литьем в кокиль, соединено с валом посредством шлицов и затянуто гайкой.

Смазка подшипника осуществляется от системы смазки двигателя. Масляные уплотнения контактные, кольцевые.

Параметры основных модификаций турбокомпрессора ТКР-14 приведены в табл. 25. Общий вид, продольный и поперечный разрезы турбокомпрессора типа ТКР-14 показаны на рис. 47, 48 и 49, а характеристики компрессоров некоторых модификаций — на рис. 50—53.

Рис. 47. Общий вид турбокомпрессора ТКР-14

Таблица 25

Показатели	Модификация турбокомпрессора типа ТКР-14
14Н-2Б.2 14Н-2Б.21 14Н-2Б.22	14Н-8А.2	14Н-9А.2	14Н-11А.2	14Н-8А.21	14Н-9А.21	14С-11.2	14С-26 14С-26.3	14С-27	14С-28	14В-30	14Н-8Б
Номинальный базовый диаметр компрессора, мм	140
Температура газов перед турбиной, К (С):
при длительной работе	925(652)
максимальная часовая	975(702)
Степень повышения давления	1,25—1,65	1,70±0,05	1,52±0,05	1,40±0,1	1,72±0,05	1,55±0,05	2,0±0,1	1,9±0,1	2,1±0,1	2,2±0,1	2,7±0,1	1,5±0,05
Подача компрессора, кг/с, не менее	0,28—0,44	0,47	0,31	0,21	0,48	0,33	0,6	0,4	0,49	0,63	0,90	0,35
КПД:
компрессора	0,72	0,72	0,72	0,72	0,75	0,75	0,72	0,72/0,75	0,75	0,75	0,73	0,75
турбины	0,74	0,74	0,74	0,74	0,74	0,74	0,74	0,74	0,73	0,73	0,72	0,74
Масса, кг (не более)	35	35	35	35	35	35	35	35	35	35	38	35
Габаритные размеры, мм:
длина	350
ширина	350
высота	370
Срок службы подшипника, тыс. ч	8	10	10	8	10	10	8	10	10	8	8	8

Рис. 48. Продольный разрез турбокомпрессора ТКР-14Н

Рис. 49. Поперечный разрез турбокомпрессора ТКР-14Н

Информация взята из отраслевого каталога «Дизели и газовые двигатели» 1991 года выпуска.

Отсканировано и распознано специально для PROPULSIONPLANT.RU.При использовании информации с сайта ссылка на ресурс и первоисточник обязательны.

Комментарии ()

www.propulsionplant.ru

Турбокомпрессоры

К впускным клапанам четырехтактного двигателя с наддувом воздух наддувочного коллектора поступает под избыточным давлением. Вследствие увеличения массы воздуха при том же объеме цилиндра можно повысить циклозую подачу и получить большую мощность, чем у двигателя наддува Это значит, что наддув является способом форсирования двигателя по работе цикла, по среднему индикаторному давлению.

При любом способе форсирования сокращается срок службы двигателя поэтому при внедрении наддува принимают меры к снижению тепловых на пряжений деталей дилиндропоршневой группы (ЦПГ)

Продувка цилиндра наддувочным воздухом в конце хода выпуска способствует охлаждению деталей, ЦПГ. Ее можно осуществить в том случае, когда давление наддувочного воздуха (обычно не ниже 130 кПа) будет больше давления газов в выпускном коллекторе. К концу хода выпуска давление за выпускным клапаном бывает выше атмосферного. Оно равно сумме относительных сопротивлений трубопровода, турбины и, возможно, котла-утилизатора с глушителем, т. е. примерно. 110 кПа. Если иметь в виду один цилиндр, то такое соотношение давлений реально. Но в многоцилиндровом двигателе картина может быть другой. В начале свободного выпуска давление газов составляет 200— 500 кПа. Если в двигателе один выпускной коллектор, то газы импульсно будут поступать в коллектор: через угол поворота вала, соответствующий углу расклинки кривошипов. В результате в коллекторе установится среднее давление, которое будет меньше, чем в начале, но больше, чем в конце выпуска. Оно будет мало отличаться от давления наддува, в связи с чем продувка цилиндра станет невозможной.

Следовательно, в многоцилиндровом двигателе необходима такая организация выпуска, чтобы к моменту закрытия выпускного клапана одного цилиндра в коллектор не поступали газы из другого. Данное требование будет выполнено в том случае, если время между выпусками из разных цилиндров будет больше продолжительности выпуска, т. е. не меньше 240° п. к. в. Исходя из этого двигатели с газотурбинным наддувом оборудуют несколькими выпускными коллекторами (шестицилиндровый четырехтактный — двумя, восьмицилиндровый — четырьмя). Цилиндры к коллекторам присоединяют с учетом необходимости обеспечения указанного промежутка между выпусками.

Для повышения эффективности продувки цилиндра наддувочным воздухом увеличиваются угол запаздывания закрытия выпускного и угол опережения открытия впускного клапанов, а в конечном счете угол перекрытия клапанов, который у дизелей с наддувом может быть от 75 до 142° п. к. в., если иметь в виду двигатели серийного флота.

Тепловые напряжения деталей ЦПГ снижаются также при охлаждении наддувочного воздуха, для чего устанавливают воздухоохладители. При водяном охлаждении температуру наддувочного воздуха после охладителя можно довести до значения, на 10—15 °С превышающего температуру охлаждающей воды. Обычно температура воздуха снижается в охладителе не менее чем на 20 °С.

Благодаря продувке цилиндра и охлаждению наддувочного воздуха не только снижаются тепловые напряжения, но и повышается мощность двигателя: в результате продувки почти полностью удаляются остаточные газы, а вследствие охлаждения увеличивается плотность воздуха.

И то и другое способствует увеличению массы свежего заряда, что позволяет повысить цикловую подачу топлива. Однако установка охладителя, оказывающего сопротивление движению наддувочного воздуха, может привести к такому снижению давления впуска, которое сведет на нет эффект от охлаждения. Поэтому согласно ГОСТ 10598—82 потеря давления воздуха в охладителе наддувочного воздуха не должна превышать 1,75 % давления наддува, а по абсолютному значению 4,9 кПа.

Компрессоры наддувочного воздуха.

На речном флоте применяют лишь центробежные компрессоры наддувочного воздуха. На рабочем колесе (рис. 98,а), насаженном на вал 3, предусмотрены лопатки 1, к которым через всасывающую камеру 2 поступает воздух из атмосферы. Увлекаемый вращающимися лопатками воздух под действием центробежной силы движется по межлопаточным каналам в направлении от центра зала, затем через щелевой б и улиточный а каналы-диффузоры проходит к выходному патрубку 5.

К камере 2 присоединены воздушный фильтр и глушитель, уменьшающие шум, создаваемый всасывающим воздухом. Для обеспечения безударного входа воздуха на лопатки рабочего колеса во всасывающей камере предусматривают направляющий аппарат. Но чаще вместо аппарата загибают вперед входные кромки 6 лопаток 1, образуется так называемый вращающийся направляющий аппарат. В большинстве компрессоров наддувочного воздуха предусмотрены лопатки 1 направленные радиально, и рабочее колесо 4 полузакрытого типа. Встречаются компрессоры с рабочим колесом 7 закрытого типа (рис. 98,6): лопатки 8 расположены у них между двумя торцовыми стенками. У полузакрытого колеса одной (с внешнего торца) стенки нет. При закрытом колесе лопатки 8 могут быть загнуты назад, что увеличивает к. п. д. компрессора, но такое колесо применяют лишь при умеренных частотах вращения.

Щелевой б и улиточный а каналы-диффузоры служат для преобразования кинетической энергии воздуха в потенциальную, т. е. для уменьшения скорости воздуха, в результате чего повышается его давление. Ширина b щели канала б на выходе может быть больше, чем на входе. Однако даже при постоянной ширине щели, как это изображено на рис. 98, а, площадь выходного сечения, равная pd2b больше площади pd1b входного.

Следовательно, скорость воздуха при выходе из диффузора б будет меньше, чем при входе в него, а давление — выше. В щелевых диффузорах некоторых компрессоров предусматривают направляющие лопатки. Для компрессоров, работающих на переменных режимах, более приемлемы безлопаточные диффузоры.

Площадь поперечного сечения улиточного диффузора а увеличивается по направлению к выходному патрубку 5 (см. рис. 98, а). Таким образом, в этом диффузоре скорость воздуха будет продолжать уменьшаться, а давление — повышаться.

Газовые турбины. В двигателях средней и большой мощности для создания наддува устанавливают газовую турбину осевого типа (рис. 99, а). Корпус турбины состоит из входной 10 и выходной 9 частей. Внутри входной части расположен неподвижный направляющий аппарат 3 с лопатками 1 Вал 8 откован заодно с рабочим колесом 7. Выпускные газы из двигателя под избыточным давлением поступают через патрубки 2 входной части 10 корпуса в кольцевую камеру а. Затем проходят между неподвижными лопатками 1 направляющего аппарата 3. На этих лопатках выпускные газы расширяются первоначально, в результате чего их потенциальная энергия преобразуется в кинетическую. С большой скоростью газы двигаются в осевом направлении под оптимальным углом на лопатки 4. В этот момент происходит преобразование кинетической энергии газа в механическую энергию вращения рабочего колеса 7. На противоположном конце вала рабочего колеса насажено колесо компрессора наддувочного воздуха.

Израсходовав большую часть энергии, минуя обтекатель 6, предохраняющий вал 8 турбины от теплового воздействия и предотвращающий завихрение газов, они выходят через патрубок 5 в выпускной трубопровод.

При малом количестве газа высота лопаток турбины должна быть небольшой, что снижает к. п. д. турбины. Поэтому для наддува двигателей малой мощности преимущественно применяют турбины радиального типа (рис. 99, 6).

Рис. 99. Схемы газовых турбин

В радиальную турбину газы от двигателя поступают через патрубок 12 в распределительный канал а, опоясывающий лопатки 1 направляющего аппарата по окружности. С этих лопаток газы двигаются в радиальном направлении (отсюда название турбины) на лопатки 13 рабочего колеса 14 и вращают его вместе с валом 11, а затем через отверстие во фланце 15 уходят в выпускной трубопровод. Радиальные турбины отличаются повышенной быстроходностью, поэтому надежность работы подшипников турбины меньше.

Рабочие колеса радиальных турбин изготовляют, как правило, из стального литья. Лопатки рабочих колес осевых турбин обычно выполняют отдельно и вставляют в гнезда колеса турбины. Иногда для предотвращения вибрации лопатки просверливают, а через отверстия пропускают бандажную проволоку. Часто лопатки приваривают к ступице колеса.

Питание газовых турбин.

Площадь поперечного сечения выпускных коллекторов небольшая. Характер давления газов в коллекторе и перед турбиной сохраняется почти таким же, как и при выходе из цилиндра, т. е. пульсирующим, импульсным. В связи с этим подобный газотурбинный наддув называют импульсным. При таком наддуве мощность турбины на 20— 50% больше, чем это было бы при постоянном давлении в выпускном коллекторе. Импульсная турбина быстрее набирает частоту вращения при пуске двигателя или при увеличении на него нагрузки.

На рис. 100, а приведена схема трубопроводов для шестицилиндрового четырехтактного двигателя с импульсным наддувом. К двум выпускным коллекторам цилиндры присоединены с учетом порядка их работы. Так, при порядке работы цилиндров 1—5—3—6—2—4, в один из коллекторов поступают газы из цилиндров 1, 3, 2, в другой — из цилиндров 5, 6, 4. Следовательно, в каждый из коллекторов газы будут поступать импульсами, следующими один за другим через 240° угла п.к.в.

На рис. 100, а вместимость выпускных коллекторов разная: для цилиндров 1, 2 и 3

больше, чем для цилиндров 4, 5 и 6. В связи с этим условия работы цилиндров и импульсы давлений перед турбиной будут разными. Чтобы выровнять условия работы цилиндров и турбины, иногда применяют особый порядок работы цилиндров. Так, у двигателя Д50 порядок работы цилиндров следующий: 1—3—5—6—4—2. Как видно из рис. 100, б, вместимости коллекторов в данном случае примерно равны. Такой же результат получен при порядке работы цилиндров 1—2—3—6—5—4, характерном для двигателей 6НФД48АУ.

Рис, 100. Схемы газопроводов при наддуве:

Т — турбина; Н — нагнетатель

У двигателей с числом цилиндров больше шести для организации импульсного питания турбины двух коллекторов недостаточно. В связи с этим у восьмицилиндрового двигателя предусматривают четыре коллектора. На рис. 100, в дана схема двигателя с порядком работы цилиндров 1—3—5—7—8—6—4—2.

При газотурбинном наддуве объединяют два тепловых двигателя — дизель и газовую турбину; дизель обеспечивает турбину рабочим газом, а последняя приводит в движение компрессор, питающий дизель воздухом. Экономичность и надежность такой комбинированной установки зависит от согласованности работы ее составных частей. т. е. дизеля, турбины и компрессора.

Типы турбокомпрессоров.

В соответствии с ГОСТ 9656—81 турбокомпрессоры для наддува изготовляют двух типов: ТКР — с центробежным компрессором и центростремительной (радиальной) турбиной; ТК — с центробежным компрессором и осевой турбиной. Турбокомпрессоры обоих типов могут быть трех исполнений:

Н — низкого давления, т е. со степенью повышения давления рн/р0=1,9 (рн—давление воздуха после компрессора (нагнетания), р0 — давление барометрическое);

С — среднего давления, со степенью повышения давления более 1,9 до 2,5;

В — высокого давления, со степенью повышения давления более 2,5.

На речном флоте встречаются лишь турбокомпрессоры низкого давления: при таком давлении наддува можно обеспечить увеличение мощности двигателя при умеренных тепловых напряжениях деталей. У большинства двигателей серийного флота давление наддува 130—150 кПа, т. е. степень повышения давления 1,25— 1,45, это обусловливает повышение мощности у них по сравнению с аналогичными двигателями без наддува примерно в 1,5 раза. У некоторых дизелей (Г70, М401А) давление наддува составляет 170 кПа, т. е. степень повышения давления 1,65.

Согласно ГОСТ 9658—81 в условном обозначении турбокомпрессоров, кроме типа, указывают номинальный диаметр колеса компрессора в см, исполнение, модификацию.

Так, например, турбокомпрессор марки ТКР-11Н-1 мбжно расшифровать так: турбокомпрессор с радиальной турбиной, диаметр рабочего колеса компрессора 110 мм, низкого давления, первой модификации.

На ряде двигателей флота установлены турбокомпрессоры зарубежного производства.

Схема турбокомпрессора осевого типа.

Остов турбокомпрессора состоит из трех частей (рис. 101, а): входного 1 и выходного 5 корпусов турбины и корпуса 4 компрессора с расширенной частью 18. Части остова закреплены так, чтобы можно было одновременно изменять их положение в плоскости, перпендикулярной оси вала. Одновременный поворот корпусов не отражается на работе турбокомпрессора, но позволяет смонтировать его так, чтобы подводить к нему трубопроводы. Согласно ГОСТ 9658—81 у осевых турбокомпрессоров должна быть обеспечена возможность поворота корпусов на угол, кратный не более чем 30°.

У входного корпуса 1 импульсной турбины столько же входных патрубков 2, сколько выпускных коллекторов у двигателя. На рисунке показаны два патрубка. Соответственно направляющий аппарат разделен на две разобщенные секции 1 и 2. При четырех коллекторах будет четыре патрубка и четыре секции 6 средней части входного корпуса предусмотрена полость а для подшипника 9 рабочего вала. Она окружена пространством в для охлаждающей воды. Охлаждение входного корпуса необходимо для обеспечения надежной работы подшипника и снижения тепловой напряженности деталей турбины.

Выходной корпус 5 турбины является обычно несущим: он крепится к остову двигателя лапами 6.

Для снижения температуры обработавшего газа и, следовательно, его противодавления входной 1 и выходной 5 корпуса турбины охлаждаются водой, поступающей из системы охлаждения двигателя через патрубки 7 в полости в и и. Охлаждение стенки, примыкающей к компрессору, предотвращает подогрев газами воздуха в нем. С этой же целью часто предусматривают теплоизоляционную или охлаждаемую водой вставку 12. Для защиты вала ротора от действия газа в выходной полости б устанавливают отражатель 11.

Корпус 4 компрессора выполняют неохлаждаемым. В средней его части находится полость д для подшипника 15 ротора, вокруг которой проходит входной канал г для всасываемого воздуха Перед каналом или внутри него должны быть устройства для глушения шума, создаваемого всасываемым воздухом.

Вокруг рабочего колеса 13 компрессора располагается щелевой диффузор ж через него нагнетаемый рабочим колесом воздух поступает в улиточный диффузор ж, а из него к выходному патрубку 3 и дальше в наддувочный коллектор. На рис. 101, а показан лопаточный щелевой диффузор. Он имеет лопатки 21, сечение между которыми к выходу увеличивается.

Ротор турбокомпрессора выполняется с общим для турбины и компрессора валом. Вал 19 турбокомпрессоров осевого типа опирается на подшипники 9 и 15 по концам его. Применяют как подшипники качения, так и скольжения. При подшипниках качения уменьшаются потери на трение, но они имеют меньший срок службы и нестойки при ударной нагрузке. В связи с последним обстоятельством подшипники качения устанавливают в упругих втулках, амортизирующих колебания вала ротора. В подшипниках скольжения часто применяют с той же целью плавающие втулки. Они вставляются в гнездо подшипника свободно и, следовательно, имеют два масляных слоя: между гнездом и втулкой и между втулкой и валом.

Срок службы подшипников скольжения в 3—5 раз больше, чем подшипников качения. Подшипники скольжения имеют циркуляционную смазку, тогда как подшипники качения часто смазываются маслом, забрасываемым из ванны, создаваемой в полостях а и д.

Рабочее колесо 20 осевой турбины, несущее на себе лопатки 10, выполняют обычно заодно с валом 19. Рабочее колесо 13 компрессора чаще всего сидит на шпонке и крепится с торца гайкой или кольцом, насаженным в горячем состоянии. На рис. 101, а показано рабочее колесо 13 закрытого типа: лопатки колеса находятся между двумя его торцовыми стенками. В целях повышения к. п. д. компрессора при закрытых колесах применяют лопатки 22, загнутые назад.

Схема турбокомпрессора радиального типа.

Остов турбокомпрессора с радиальной турбиной (рис. 101, 6) также состоит из трех частей: корпуса 5 турбины, корпуса 2 подшипников и корпуса 1 компрессора. Возможность взаимного поворота частей остова обеспечивается и в турбокомпрессорах радиального типа, но для них допускается кратность угла поворота, равная 45°.

У корпуса импульсной радиальной турбины каналы а и б для входа газа, поступающего через патрубки 4 и 5, также раздельные. Из этих каналов по лопаткам 8 и 9 направляющего аппарата 12 он движется на лопатки 10 рабочего колеса 15, с которых выходит через центральный патрубок 13.

Корпус 2 подшипников делается несущим. В нем заключены подшипник 16 турбины и подшипник 18 компрессора. Со стороны турбины предусмотрена полость е для охлаждающей воды.

Корпус 1 компрессора имеет центральный патрубок 7 для входа воздуха, щелевой в и улиточный д диффузоры. Из улиточного диффузора воздух выходит через патрубок 6 с фланцем 20.

Вал 17 турбокомпрессоров с радиальной турбиной опирается на подшипники скольжения 16 и 18 средней частью. Рабочее колесо 15 турбины обычно приваривается к валу. Рабочее колесо 22 компрессора чаще всего насаживается на шлицы вала и крепится гайкой-обтекателем 21. Направление лопаток 23 встречается только радиальное, входные кромки их загибаются вперед по направлению вращения.

Уплотнения. В турбокомпрессоре предусмотрены уплотнения между рабочим валом и корпусом, отделяющие полости подшипников от газовой и воздушной полостей турбины и компрессора, и уплотнения, разделяющие газовую и воздушную полости.

Роторы турбокомпрессоров вращаются с частотой 10000—35000 мин-1. При такой частоте вращения надежны лишь уплотнения лабиринтового типа. В турбокомпрессорах с концевыми подшипниками применяют обычно осевые уплотнения (см. рис. 101, а)

8 со стороны подшипника турбины, 17 между воздушной и газовой полостями, 16, препятствующее утечке нагнетаемого воздуха, и 14 со стороны подшипника компрессора. У турбокомпрессоров консольного типа (см, рис. 101,6) чаще встречаются радиальные уплотнения: 14 со стороны турбины, 19 со стороны компрессора, но имеются участки и с осевыми уплотнениями, как, например, участок 11 со стороны турбины.

Радиальные уплотнения предусматривают и в компресcopax с концевыми подшипниками.

Когда диаметры деталей значительны, обычно применяют осевые лабиринтовое уплотнения гребешкового типа (рис. 102,с). На рабочем валу 4 протачивают канавки, в которые вставляют гребешки 2 из отбортованной ленты. Их закрепляют на роторе проволочными кольцами 3. Газ, просачивающийся в зазор между гребешком 2 и корпусом 1, попадает в пространство между гребешками. На вихреобразование в этом пространстве тратится энергия газа. После прохода нескольких гребешков энергия его снижается и он не может преодолеть сопротивление щели. В одном уплотнении делают 6—8 гребешков. Иногда гребешки вытачивают совместно с ротором.

При небольшом диаметре шейки ротора устанавливают лабиринтовые втулки (риб. 102, 6). В данном случае гребешки 7 предусмотрены на втулке 8. В этом случае тормозящий зазор образуется между гребешком и шейкой вала ротора 4. Поскольку лабиринтовые втулки ставят обычно для, уплотнения полости подшипника, со стороны этой полости на рабочем валу предусматривают отбойный гребень 5 для сброса масла и гребень 6 на втулке.

Радиальные лабиринтовые уплотнения выполняют в виде нескольких концентрических гребней 10 на рабочем колесе 11 (рис. 102, в) и аналогичных гребней 9 на стенке 1 корпуса. Радиальное уплотнение может быть с отбойным гребнем, предотвращающим проход масла.

Турбокомпрессор типа ПДГ (PDH). Для примера на рис. 103 изображен типа (а) и радиального типа (б)

Рис. 102 Типы лабиринтовых уплотнений турбокомпрессоров

турбокомпрессор ПДГ16Н (PDh26N). Его применяют для наддува двигателей 6Л160ПНС. Аналогичные турбокомпрессоры большей подачи устанавливают на двигателях 6Л275ПН (ПДГ35Н) и на двигателях 8НФД48АУ (ПДГ50Н)

Турбина турбокомпрессора импульсная с двумя каналами для подвода газов. Направляющий аппарат 38 прикреплен к входному корпусу 5 турбины винтами 9 В средней полости корпуса установлен шариковый подшипник 2 турбины, помещенный внутри стальной пружинящей втулки 1. Масло для смазывания подшипника, увлекаемое из масляной ванны диском 3, через окно корпуса 4 поступает к подшипнику

Выходной корпус 10 турбины кронштейнами 33 и 37 прикреплен к двигателю В нем помещена вставка 36, являющаяся обтекателем и кожухом для термоизоляционной набивки 34. На обоих корпусах турбины предусмотрены патрубки 6, 35 для подвода и отвода охлаждающей воды.

Корпус 17 компрессора отлит заодно с улиточным диффузором 18. Лопаточный диффузор 32 выполнен отдельно и вставлен в корпус компрессора. К корпусу прикреплена коробка 20 с воздушным фильтром 23 или воздухозаборный кожух 22. Для уменьшения шума всасывания стенки коробки 20 оклеены войлочной лентой 19 и внутри коробки установлено покрытое войлокам ребро 21.

В средней части корпуса компрессора помещен опорно-упорный шариковый подшипник 25, находящийся внутри резиновой втулки 26. Смазка подшипника производится так же, как и подшипника турбины. Обе полости подшипников снабжены стеклами 27 для контроля уровня масла и горловинами 24 для заливки масла.

Вал 13 турбины выполнен заодно с рабочим колесом 11. Лопатки 12 турбины приварные, но могут быть и вставные. Рабочее колесо 15 компрессора сидит на шпонке. В осевом направлении его фиксирует кольцо 31, насаженное в горячем состоянии.

Со стороны подшипника турбины установлены две лабиринтовые втулки 40 и 41, препятствующие проходу масла вдоль вала. Для предотвращения пропуска газа в полость подшипника установлены две секции 7 и 8 гребешкового уплотнения. В пространство между ними по каналам а и б поступает уплотняющий воздух от компрессора, который должен устранить возможность проникновения газа в полость подшипника Количество поступающего в уплотнение воздуха регулируют винтом 39, а об эффективности уплотнения можно судить по вентиляционному каналу в: из него не должны выходить газы.

На рабочем колесе компрессора предусмотрены гребешковые уплотнения 14 и 16 для предотвращения утечки нагнетаемого воздуха. Воздух, просачивающийся через уплотнение 14, проходит в пространство между защитным кожухом 36 и валом 13, что способствует охлаждению вала.

Со стороны подшипника компрессора установлены лабиринтовые втулки 29 и 30. Средняя часть втулки 30 соединена со стенками разгрузочного канала 28, выходящего в атмосферу.

Без него существовала бы опасность подсоса компрессором масляной пыли из полости подшипника.

Подача турбокомпрессора ПДГ16Н 160 м3/ч воздуха при давлении 101,3 кПа и температуре 293 К. Частота вращения ротора 21000 мин-1.

Давление наддува 130 кПа, нормальная температура газа перед турбиной 823 К.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Пароль на архив: privetstudent.com

privetstudent.com

Турбокомпрессор ткр