Основные типы, показатели и ряды турбокомпрессоров

В зависимости от конструкции турбины различают следующие типы турбокомпрессоров (см. раздел 7):

• с осевой турбиной;

• с радиально-осевой (радиальной, центростремительной) турбиной;

• с диагональной турбиной.

В отечественном турбостроении приняты следующие обозначения:

- ТК - турбокомпрессор с осевой турбиной;

- ТКР – турбокомпрессор с радиально-осевой турбиной.

Турбокомпрессоры с диагонально-осевой турбиной отечественные заводы не производят.

Основными показателями, характеризующими турбокомпрессор, являются:

• степень повышения давления в компрессоре, ;

• расход воздуха (топливовоздушной смеси) через компрессор (кг/с, м³/с, м³/мин или м³/ч);

• коэффициент , где КПД компрессора η_k, а турбины η_т;

• частота вращения ротора n_тк;

• диаметр рабочего колеса компрессора на выходе D_k (D₂);

• тип турбины и др.

По величине степени повышения давления принято различать наддув:

• низкий (умеренный) ;

• средний ;

• высокий .

Наиболее полную информацию о пригодности турбокомпрессора для наддува конкретного двигателя предоставляют характеристики компрессора и турбины, которые будут рассмотрены в соответствующих разделах.

Турбокомпрессор представляет собой агрегат, который требует достаточно высокой технологии производства. Наибольшие сложности возникают при изготовлении ротора, подшипникового узла, уплотнений, профилировании лопаток рабочих колес, соплового аппарата, диффузора, а также балансировки ротора и т.д. Поэтому унификация деталей и узлов турбокомпрессора имеет первостепенное значение для повышения его показателей и рентабельности производства. Для осуществления наддува любого существующего двигателя в определенном диапазоне мощностей предусматривается определенный ряд турбокомпрессоров.

Практикой установлено, что изменение на входе в компрессор наружного диаметра и относительной скорости воздуха позволяет при одинаковом наружном диаметре колеса на выходе обеспечить работу компрессора в диапазоне отношения расходов воздуха с достаточно высоким КПД. При этом имеется возможность сохранить конструкцию корпусных деталей. Максимальному значению КПД компрессора в большинстве агрегатов наддува соответствует отношение расходов воздуха . Среднее значение этого отношения принимается за основу построения ряда. Расход воздуха через компрессор при прочих равных условиях пропорционален квадрату наружного диаметра рабочего колеса. Для обеспечения перекрытия расходов воздуха соседними типоразмерами знаменатель прогрессии ряда турбокомпрессоров принимается равным . Следует отметить, что ряды турбокомпрессоров большинства зарубежных фирм имеют значения . В России приняты два унифицированных ряда турбокомпрессоров:

• для наддува дизелей большой мощности и ресурсов работы с наружным расположением подшипников и осевой турбиной (ТК-18, ТК-23, ТК-30, ТК-34 и т. д.);

• для наддува быстроходных дизелей и бензиновых двигателей с консольным расположением компрессора и радиально-осевой турбины (ТКР-5, ТКР-6, ТКР-7 и т.д.).

На рис. 5.6 приведен пример построения типоразмерного ряда турбокомпрессоров типа ТКР по данным НПО «Турботехника», а в табл. 5.1 их основные технические параметры.

Таблица 5.1

Технические параметры турбокомпрессоров

Параметры	ТКР-5	ТКР-6	ТКР-7	ТКР-8	ТКР-9	ТКР-10	ТКР-8,5	ТКР-11
Степень повышения давления	2,1	2,2	2,4	2,6	2,7	2,8	1,8	1,85
Подача компрессора,, кг/с	0,04-0,12	0,06-0,16	0,12-0,24	0,20-0,36	0,25-0,40	0,30-0,45	0,08-0,15	0,18-0,25
КПД компрессора	0,72	0,72	0,72	0,73	0,74	0,75	0,71	0,70
КПД турбины	0,72	0,72	0,75	0,73	0,74	0,74	0,71	0,70
Температура газов перед турбиной,

** - допускаемая без ограничений по времени.

Рис.5.6. Ряды турбокомпрессоров фирмы «Турботехника»

Каждый типоразмер ТК и ТКР должны допускать настройку компрессора на требуемый режим работы двигателя во всем диапазоне расходов воздуха и давлений наддува. Основное количество деталей типоразмера унифицировано. Модификации ТКР получают за счет различного сочетания деталей, изготавливаемых из базовых заготовок. Для двигателей массового производства могут применяться турбокомпрессора со специальными корпусами, обеспечивающими уменьшение габаритов турбопоршневых двигателей.

Дата добавления: 2014-10-17