Тема. Турбокомпрессор дизеля типа Д49

В четырехтактных дизелях нагнетатель, приводимый от коленчатого вала, не нужен, так как энергии отработавших газов достаточно для сжатия воздуха до необходимого давления в турбокомпрессоре при всех скоростных и нагрузочных режимах работы.

Комбинированный двухступенчатый наддув применен в двухтактных тепловозных дизелях 10Д100, 11Д45. 14Д40.

Турбокомпрессор -агрегат, объединяющий осевую одноступенчатую реактивную газовую турбину и центробежный одноступенчатый компрессор (нагнетатель). На тепловозных дизелях устанавливаются турбокомпрессоры унифицированного ряда ТК с осевой газовой турбиной и центробежным нагнетателем, имеющие высокий к.п.д. и обеспечивающие высокую надежность. Внутри каждого типа компрессоров может существовать несколько модификаций, различающихся главным образом конструкцией корпусов, монтажных фланцев и рабочими характеристиками в зависимости от расположения цилиндров дизеля, а также его параметров. На тепловозные дизели устанавливают четыре типоразмера турбокомпрессоров: ТК-23, ТК-30, ТК-34, ТК-38. Буквы ТК означают турбокомпрессор, а цифры 23, 30 и т. д. — диаметр колеса компрессора в сантиметрах. В зависимости от степени повышения давления турбокомпрессоры делятся на три группы: низкого давления 1,3-1,9 (Н); среднего давления 2,1-2,5 (С); высокого давления 2,5-3,5 (В). Принципиальная схема осевой (аксиальной) газовой турбины представлена на (рис. 89). Принцип действия турбокомпрессоров одного унифицированного ряда одинаков.

Степенью повышения давления называется -отношение давления воздуха после нагнетателя к давлению воздуха на входе в нагнетатель.Газовая турбина является лопаточным тепловым двигателем, который преобразует тепловую энергию газового потока в механическую работу. Элементами, преобразующими энергию газа в турбине, является сопловой аппарат и рабочее колесо с лопатками по окружности. Газовый тракт - сопловой аппарат, зазор, межлопаточные каналы — называется проточной частью турбины. Газ из выпускного коллектора дизеля поступает в сопловой аппарат 4 (см. рис. 89). Здесь скорость газа значительно возрастает, так как тепловая (потенциальная) энергия газа в сопловом аппарате превращается в кинетическую. Из сопел газ поступает на лопатки 3, проходит между ними по криволинейным каналам, создавая вращающий момент на валу. В зависимости от характера протекания газового потока по межлопаточным каналам турбины делятся на активные и реактивные.

Основные технические параметры. Табл. 2.

Основные параметры	Типы турбокомпрессоров
TK-23	ТК-30	ТK-34	ТК-38
Диаметр колес компрессора и турбины, мм
Степень повышения давления	1,3-2.5	1,3-2.5	1,3-2.5	1,3- 2,5
Температура газов перед турбиной при длительной работе, °С
Максимальная температура газов перед турбиной. "С
К. п. д. компрессора	0,78	0,78	0.80	0,80
К. п. д. турбины	0.76	0,76	0.77	0.78
Габаритныеразмеры, мм	длина
высота
Расчетный моторесурс, ч	15 000	20 000	20 000	20 000
Масса, кг

В активных турбинах на рабочих лопатках не происходит изменения состояния газа - давление и температура остаются постоянными, относительная скорость газа в межлопаточных каналах почти не меняется.

В реактивных турбинах процесс расширения газа, начавшийся в сопловом аппарате, продолжается и в межлопаточных каналах турбинного колеса, т. е. в реактивных турбинах; процесс преобразования тепловой (потенциальной) энергии в кинетическую происходит также и в рабочих лопатках, вследствие этого относительная скорость газа в межлопаточных каналах возрастает, а давление и температура его снижаются. Так как при этом рабочее колесо турбины вращается с высокой окружной скоростью и, то уменьшается также и абсолютная скорость газового потока на выходе из межлопаточных каналов. Механическая работа иа лопатках турбинного колеса совершается за счет разности энергий газового потока до и после лопаточного аппарата.

Турбокомпрессор -предназначен для подачи воздуха в ди­зель под избыточным давлением с целью увеличения мощности и эконо­мичности дизеля. Он расположен на кронштейне с переднего торца ди­зеля и состоит из одноступенчатой осевой турбины, работающей за счет энергии выпускных газов, и одноступенчатого центробежного ком­прессора. Колесо компрессора и диск турбины смонтированы на одном валу ротора (рис.90).

Отработанные газы из цилиндров дизеля по коллекторам и газо­вой улитке поступают к сопловому аппарату, в сопловом аппарате рас­ширяются, приобретая необходимое направление и высокую скорость, и направляются на лопатки рабочего колеса турбины, приводя во вра­щение ротор. Газы из турбины выходят по выпускному патрубку в глу­шитель, а затем в атмосферу. При вращении ротора воздух засасывается через входной патрубок Э колесо компрессора, где воздуху сообщается дополнительная кине­тическая энергия и происходит основное повышение давления. В диф­фузоре и воздушной улитке вследствие уменьшения скорости воздуха давление дополнительно повышается. Из компрессора воздух подается в охладитель наддувочного воздуха и далее в цилиндры дизеля.

Статор турбокомпрессора состоит - из среднего корпуса, корпуса тур­бины и корпуса компрессора. На воздушной улитке турбокомпрессора крепится механизм воздушной заслонки, обеспечивающий прекраще­ние подачи наддувочного воздуха в цилиндры дизеля в случае превы­шения частоты вращения коленчатого вала выше предельно допусти­мой, для предотвращения работы дизеля на масле в режиме разноса.

К фланцу воздушной улитки со стороны выхода воздуха крепится стальной проставок 47, в кольцевую проточку которого поставлено ре­зиновое кольцо 48 для обеспечения герметичности между поверхно­стью кольца и воздушной заслонкой при срабатывании механизма воз­душной заслонки.

Корпус турбины имеет корпус 19, диффузор 25 и выпуск­ной патрубок 21, который покрыт теплоизоляционным материалом. В корпусе 19 вставлены жаровые трубы 43 для прохода газа из выпуск­ных коллекторов в газовую улитку. Корпус турбины охлаждается водой.

Рис.90. Турбокомпрессор дизеля Д49: 1, 2 - фланцы; 3 - пробка; 4 - подшипник опорно-упорный; 5, 38 - шпильки; 6, 11 - проставки; 7 - патрубок входной; 8, 13, 14, 16, 18, 20, 26, 27, 34, 36, 39 - болты; 9 - улитка воздушная; 10 - прокладка регулировочная; 12 – диск; 15, 19 – корпус; 17- улитка газовая; 21 - па­трубок выпускной; 22 - штифт, 23, 35 - втулки; 24 - сопловой аппарат; 25 - диффузор 25 - подшипник опорный; 29 – фланец; 30, 31, 44, 45 - прокладки; 32, 37, 46 - кольца резиновые; 33, 40 - рукава, 41 - штуцер; 42 – рым болт; 43 — труба жаровая; 47 - проставок; 48 - кольцо ре­зиновое; 49, 50, 51, 52 - болты; Д, Н, С, X,Т- каналы; В, Е, И,К,У, - полости; Ж, П, Р. Ф, Ш,Щ - отверстия; Л - патрубок; М - лапа.

Корпус компрессора - состоит из воздушной улитки 9, входного патрубка 7 и лопаточного диффузора. Диффузор имеет проставок 11 и приклепанный к нему диск с лопатками. Полость за колесом компрессора отделяется от полости за диффузором резиновым кольцом 32. Входной патрубок двухзаходный, имеет канал Д, по которому га­зы

Ротор - состоит из вала, колеса компрессора с вращающимся направ­ляющим аппаратом (ВНА), диска турбины с рабочими лопатками, упор­ной и лабиринтовой втулок. Колесо компрессора и ВНА насажены на шлицы с натягом. В ручьях на валу и упорной втулке установлены раз­резные уплотнительные кольца.

Система уплотнений служит - для пре­дотвращения попадания масла в газовые и воздушные полости турбо­компрессора, а также для уменьшения утечек газа и воздуха в масля­ную полость подшипников и далее в картер дизеля. Полость высокого давления за колесом компрессора изолирована от масляной полости ла­биринтовым уплотнением, которое препятствует просачиванию вы­пускных газов в масляную полость.

Охладитель надувочного воздуха - предназначен для ох­лаждения воздуха, поступающего из турбокомпрессора в цилиндры ди­зеля (рис. 91.). Состоит из сварного корпуса 12, патрубка 13, верхней 2 и нижней 6 крышек и охлаждающей секции. Охлаждающая секция состоит из верхней 4 и нижней И трубных досок, в отверстиях которых закреплены оребренные трубки 5. Внутри трубок образуется водяная, а между трубок воздушная полость. Вода поступает в охладитель по патрубку Е нижней крышки, об­ходит перегородку Д, делящую водяную полость секции охладителя на две часта, проходит по трубкам одной, а затем второй части секции и выходит через патрубок С. Пар из водяной полости отводится через трубку 7, установленную в верхней крышке.

Надувочный воздух по­ступает к охладителю по патрубку 15, охлаждается в межтрубном пространстве и по каналу Ж в кронштейне поступает в ресивер блока цилиндров.

Рис. 91. Охладитель надувочного воздуха. Рис. 92.

1 - трубка отвода пара, 2, 6 - крышки верхняя и нижняя; 3, 5 - трубки, 4,11 - диски трубные, 7 - шпилька, 8 - кронштейн, 9 - болт, 10 - кольцо резиновое, 12 - корпус; 13 - патрубок, 14 - заглушка; 15 - пробка, Б - фланец; Д - перегородка Е, С -патрубки, Ж, И - каналы.

Рис. 92. Заслонка управляемая: 1, 2 - корпуса; 3 - мембрана; 4, 12 - гайки; 5 - шток: 6 - кран; 7 - накладка; 8 - кожух; 9, 10 - тяги; 11 - рычаг; 13, 20 - винты; 14 - валик; 15 - шкала; 16, 18 - подшипники; - заслонка; 19, 23 - крышки; 21 - кольцо; 22 - прокладка; 24 - ролик; 25 - шпилька; Н - серьга; 27 - штифт; 28 - пружина; 30 - втулка; 31 - ось: б - торец; Г - по­лость подвода воды.

Дата добавления: 2015-04-24