За да се зголеми моќноста на моторите со внатрешно согорување, широко се користат специјални единици - турбополначи.За тоа што е турбополнач, какви типови се овие единици, како се распоредени и на кои принципи се заснова нивната работа, како и за нивното одржување и поправка, прочитајте во статијата.
Што е турбо полнач?
Турбополначот е главната компонента на системот за агрегат за притисок на моторите со внатрешно согорување, единица за зголемување на притисокот во доводниот тракт на моторот поради енергијата на издувните гасови.
Турбополначот се користи за зголемување на моќноста на моторот со внатрешно согорување без радикални пречки во неговиот дизајн.Оваа единица го зголемува притисокот во доводниот тракт на моторот, обезбедувајќи зголемена количина на мешавина на гориво-воздух во коморите за согорување.Во овој случај, согорувањето се јавува на повисока температура со формирање на поголем волумен на гасови, што доведува до зголемување на притисокот врз клипот и, како резултат на тоа, до зголемување на карактеристиките на вртежниот момент и моќноста на моторот.
Употребата на турбополнач ви овозможува да ја зголемите моќноста на моторот за 20-50% со минимално зголемување на неговата цена (и со позначајни модификации, растот на моќноста може да достигне 100-120%).Поради нивната едноставност, доверливост и ефикасност, системите за притисок базирани на турбополначи се широко користени кај сите видови возила со мотори со внатрешно согорување.
Видови и карактеристики на турбополначи
Денес, постои широк спектар на турбополначи, но тие можат да се поделат во групи според нивната намена и применливост, типот на употребената турбина и дополнителната функционалност.
Според намената, турбополначите можат да се поделат на неколку типови:
• За едностепени системи за притисок - еден турбополнач по мотор или два или повеќе единици кои работат на неколку цилиндри;
•За сериски и сериско-паралелни системи за инфлација (разни варијанти на Twin Turbo) - две идентични или различни единици кои работат на заедничка група цилиндри;
• За двостепените системи за притисок, постојат два турбополначи со различни карактеристики, кои работат во парови (секвенцијално еден по друг) за една група цилиндри.
Најшироко користени се едностепените системи за притискање изградени врз основа на еден турбополнач.Сепак, таков систем може да има две или четири идентични единици - на пример, кај моторите во облик на V, се користат посебни турбополначи за секој ред цилиндри, во повеќецилиндрични мотори (повеќе од 8) може да се користат четири турбополначи, секој од кој работи на 2, 4 или повеќе цилиндри.Поретки се двостепените системи за притисок и различните варијации на Twin-Turbo, тие користат два турбополначи со различни карактеристики кои можат да работат само во парови.
Според применливоста, турбополначите можат да се поделат во неколку групи:
• По тип на мотор - за бензински, дизел и гасни енергетски единици;
• Во однос на волуменот и моќноста на моторот - за енергетски единици со мала, средна и висока моќност;за мотори со голема брзина итн.
Турбополначите можат да бидат опремени со еден од двата типа турбини:
• Радијално (радијално-аксијално, центрипетално) - протокот на издувните гасови се напојува до периферијата на работното коло на турбината, се движи до неговиот центар и се испушта во аксијален правец;
• Аксијален - протокот на издувните гасови се снабдува долж оската (до центарот) на работното коло на турбината и се испушта од нејзината периферија.
Денес, се користат и двете шеми, но кај малите мотори често можете да најдете турбополначи со радијално-аксијална турбина, а на моќните енергетски единици се претпочитаат аксијални турбини (иако тоа не е правило).Без оглед на типот на турбината, сите турбополначи се опремени со центрифугален компресор - во него воздухот се доставува до центарот на работното коло и се отстранува од неговата периферија.
Современите турбополначи можат да имаат различна функционалност:
• Двоен влез - турбината има два влеза, секој од нив прима издувни гасови од една група цилиндри, ова решение го намалува падот на притисокот во системот и ја подобрува стабилноста на засилување;
• Променлива геометрија - турбината има подвижни ножеви или лизгачки прстен, преку кој можете да го промените протокот на издувните гасови до работното коло, ова ви овозможува да ги менувате карактеристиките на турбополначот во зависност од режимот на работа на моторот.
Конечно, турбополначите се разликуваат по нивните основни карактеристики на изведба и можности.Од главните карактеристики на овие единици треба да се истакне:
• Степенот на зголемување на притисокот - односот на воздушниот притисок на излезот од компресорот со воздушниот притисок на влезот, лежи во опсег од 1,5-3;
• Довод на компресор (проток на воздух низ компресорот) - масата на воздухот што минува низ компресорот по единица време (секунда) лежи во опсег од 0,5-2 kg / s;
• Опсегот на работните брзини се движи од неколку стотици (за моќни дизел локомотиви, индустриски и други дизел мотори) до десетици илјади (за модерни мотори со сила) вртежи во секунда. Максималната брзина е ограничена од јачината на турбините и работните кола на компресорот, ако брзината на ротација е превисока поради центрифугалните сили, тркалото може да се сруши.Во современите турбополначи, периферните точки на тркалата можат да ротираат со брзини од 500-600 или повеќе m / s, односно 1,5-2 пати побрзо од брзината на звукот, што предизвикува појава на карактеристичен свиреж на турбината;
• Работната / максималната температура на издувните гасови на влезот во турбината лежи во опсег од 650-700 ° C, во некои случаи достигнува 1000 ° C;
• Ефикасноста на турбината / компресорот е обично 0,7-0,8, во една единица ефикасноста на турбината е обично помала од ефикасноста на компресорот.
Исто така, единиците се разликуваат по големина, тип на инсталација, потреба од користење на помошни компоненти итн.
Дизајн на турбополнач
Општо земено, турбополначот се состои од три главни компоненти:
1.Турбина;
2.Компресор;
3. Куќиште на лежиште (централно куќиште).
Типичен дијаграм на системот за притисок на воздухот на агрегатот на моторот со внатрешно согорување
Турбината е единица која ја претвора кинетичката енергија на издувните гасови во механичка енергија (во вртежниот момент на тркалото), со што се обезбедува работа на компресорот.Компресорот е единица за пумпање воздух.Куќиштето на лежиштето ги поврзува двете единици во една структура, а вратилото на роторот сместено во него обезбедува пренос на вртежниот момент од тркалото на турбината до тркалото на компресорот.
Дел за турбополнач
Турбината и компресорот имаат сличен дизајн.Основата на секоја од овие единици е кохлеарното тело, во чии периферни и централни делови има цевки за поврзување со системот за притисок.Во компресорот, влезната цевка е секогаш во центарот, издувните гасови (празнење) се на периферијата.Истиот распоред на цевки за аксијални турбини, за радијално-аксијални турбини, локацијата на цевките е спротивна (на периферијата - довод, во центарот - издувни гасови).
Во внатрешноста на куќиштето има тркало со ножеви со посебна форма.Двете тркала - турбината и компресорот - се држат со заедничко вратило што минува низ куќиштето на лежиштето.Тркалата се цврсто излеани или композитни, обликот на лопатките на тркалата на турбината обезбедува најефикасна употреба на енергијата на издувните гасови, обликот на сечилата на тркалата на компресорот обезбедува максимален центрифугален ефект.Современите турбини од високата класа можат да користат композитни тркала со керамички сечила, кои имаат мала тежина и имаат подобри перформанси.Големината на тркалата на турбополначите на автомобилските мотори е 50-180 mm, моќните локомотиви, индустриските и другите дизел мотори се 220-500 mm или повеќе.
Двете куќишта се монтирани на куќиштето на лежиштето со завртки преку заптивки.Овде се наоѓаат обични лежишта (поретко тркалачки лежишта со посебен дизајн) и О-прстени.Исто така, во централното куќиште има канали за масло за подмачкување на лежиштата и вратилото, а во некои турбополначи и шуплината на обвивката за ладење на водата.За време на инсталацијата, единицата е поврзана со системите за подмачкување и ладење на моторот.
Во дизајнот на турбополначот може да се обезбедат и различни помошни компоненти, вклучувајќи делови од системот за кружење на издувните гасови, вентили за масло, елементи за подобрување на подмачкувањето на деловите и нивно ладење, контролни вентили итн.
Деловите од турбополначот се направени од специјални челични оценки, за тркалото на турбината се користат челици отпорни на топлина.Материјалите се внимателно избрани според коефициентот на термичка експанзија, што обезбедува сигурност на дизајнот во различни режими на работа.
Турбополначот е вклучен во системот за притисок на воздухот, кој исто така вклучува колектори за довод и издувни гасови, а во посложени системи - интеркулер (радијатор за ладење на воздухот за полнење), разни вентили, сензори, амортизери и цевководи.
Принципот на работа на турбополначот
Функционирањето на турбополначот се сведува на едноставни принципи.Турбината на единицата се внесува во издувниот систем на моторот, компресорот - во влезниот тракт.За време на работата на моторот, издувните гасови влегуваат во турбината, удираат во лопатките на тркалата, давајќи му дел од неговата кинетичка енергија и предизвикувајќи ја да се ротира.Вртежниот момент од турбината директно се пренесува на тркалата на компресорот преку вратилото.Кога се ротира, тркалото на компресорот фрла воздух кон периферијата, зголемувајќи го неговиот притисок - овој воздух се доставува до влезниот колектор.
Еден турбополнач има голем број на недостатоци, од кои главната е турбо доцнење или турбо јама.Тркалата на единицата имаат маса и одредена инерција, така што тие не можат веднаш да се вртат кога брзината на енергетската единица се зголемува.Затоа, кога остро ќе го притиснете педалот за гас, турбо моторот не забрзува веднаш - има кратка пауза, прекин на струја.Решението за овој проблем се специјални системи за контрола на турбините, турбополначи со променлива геометрија, сериско-паралелни и двостепени системи за притисок и други.
Принципот на работа на турбополначот
Прашања за одржување и поправка на турбополначи
На турбополначот му треба минимално одржување.Главната работа е навреме да ги смените моторното масло и филтерот за масло.Ако моторот сè уште може да работи на старо масло некое време, тогаш може да стане смртоносен за турбополначот - дури и мало влошување на квалитетот на лубрикантот при високи оптоварувања може да доведе до заглавување и уништување на единицата.Исто така, се препорачува периодично чистење на деловите на турбината од јаглеродни наслаги, што бара негово расклопување, но оваа работа треба да се изведува само со употреба на специјални алатки и опрема.
Неисправниот турбополнач во повеќето случаи е полесно да се замени отколку да се поправи.За замена, неопходно е да се користи единица од ист тип и модел што беше инсталирана на моторот порано.Инсталирањето на турбополнач со други карактеристики може да ја наруши работата на енергетската единица.Подобро е да му верувате на изборот, инсталирањето и прилагодувањето на единицата на специјалисти - ова гарантира правилно извршување на работата и нормално функционирање на моторот.Со правилна замена на турбополначот, моторот повторно ќе добие голема моќност и ќе може да ги решава најтешките задачи.
Време на објавување: 21.08.2023