Turbo kompressorlar haqida ma'lumot

TURBO ZARYADLASH TARIXI

Turbo kompressorlarning rivojlanishi birinchi ichki yonuv dvigatellari qurila boshlagan vaqtga to'g'ri keldi. 1885 yildan 1896 yilgacha Gotlib Daymler va Rudolf Dizel yonish kamerasiga majburlanadigan havoni siqish orqali quvvatni oshirish va yoqilg'i iste'molini kamaytirish bo'yicha tadqiqotlar olib bordilar. 1952 yilda shveytsariyalik muhandis Alfred Büchi chiqindi gazlar bilan boshqariladigan boostni birinchi marta muvaffaqiyatli amalga oshirdi va quvvatni 40% ga oshirdi. Bu voqea turbo texnologiyasining bosqichma-bosqich rivojlanishi va joriy etilishining boshlanishi edi.

Birinchi turbo kompressorlardan foydalanish juda katta dvigatellar, ayniqsa dengiz dvigatellari bilan chegaralangan edi. Avtomobil sohasida yuk mashinalari ishlab chiqaruvchilari turbo kompressorlardan foydalana boshlashgan birinchilar bo'lishdi. 1938 yilda "Shveytsariya Mashina Zavodi Sauer" zavodida yuk mashinasi uchun birinchi turbo quvvatli dvigatel qurilgan.

Turbo bilan jihozlangan birinchi yengil avtomobillar 1962-63 yillarda Amerika bozoriga taqdim etilgan Chevrolet Corvair Monza va Oldsmobile Jetfire edi. Aniq texnik afzalliklarga qaramay, past ishonchlilik ushbu modellarning tezda yo'qolishiga olib keldi.

1973 yilgi neft inqirozi tijorat dizel dvigatellarida turbo kompressorlarni qo'llash bo'yicha tadqiqotlarni rag'batlantirdi, chunki turbo texnologiyasining oldingi rivojlanishi katta kapital qo'yilmalar va past yoqilg'i narxlari zarurati tomonidan to'sib qo'yilgan edi. 80-yillarning oxirida chiqindi gazlar chiqarishiga oid qoidalarning qattiqlashuvi turbo kompressorlar bilan jihozlangan yuk mashinalari sonining sezilarli darajada o'sishiga olib keldi. Bugungi kunda turbo texnologiyalarni rivojlantirish darajasi shu qadar yuqoriki, deyarli har bir yuk mashinasi dvigateli turbo kompressor bilan jihozlangan.

70-yillarda sport avtomobillarida, ayniqsa Formula 1 da turbo quvvatli dvigatellardan foydalanishning boshlanishi turbo kompressorlarning mashhurligining sezilarli darajada o'sishiga olib keldi. "Turbo" prefiksi modaga aylandi. O'sha paytda deyarli barcha avtomobil ishlab chiqaruvchilari kamida bitta benzinli turbo quvvatli dvigatelli modelni taklif qilishdi. Biroq, bir necha yil o'tgach, turbo dvigatellar uchun trend susay boshladi, chunki turbo kompressor benzin dvigatelining quvvatini oshirishi bilan birga, yoqilg'i iste'molini sezilarli darajada oshiradi.

Ushbu uskunalarning dastlabki modellarida turbo kechikishi juda sezilarli edi, bu ham benzin dvigateliga turbo o'rnatishga qarshi jiddiy dalil edi.

Turbo kompressorlarning rivojlanishidagi burilish nuqtasi 1978 yilda Mercedes-Benz 300 SD ning chiqarilishi bilan yuz berdi, bu turbo quvvatli dizel dvigateli bilan jihozlangan birinchi yengil avtomobil edi. 1981 yilda VW Turbodiesel Mercedes-Benz 300 SD dan keyin paydo bo'ldi. Turbo kompressordan foydalangan holda, ishlab chiqaruvchilar dizel dvigatelining samaradorligini benzin dvigatelining darajasiga oshirishga, shu bilan birga chiqindi gazlar chiqarishini sezilarli darajada pasaytirishga muvaffaq bo'lishdi.

Bugungi kunda benzin dvigateliga turbo kompressor o'rnatish quvvatni oshirish nuqtai nazaridan emas, balki yoqilg'i iste'molini kamaytirish va shu orqali CO2 va boshqa zararli chiqindilarni kamaytirish nuqtai nazaridan ko'rib chiqiladi. Shunday qilib, turbo quvvatli dvigatellar energiya iste'moli va atrof-muhit chiqindilarini kamaytirish vositasi hisoblanadi.

TURBO KOMPRESSOR ISHLAMAY QOLISHINING ASOSIY SABABLARI

Amaliyot shuni ko'rsatadiki, turbo "ishlamay qolish"larning katta qismi turbo kompressorning o'zi bilan bog'liq bo'lmagan muammolar tufayli yuzaga keladi. Ishlashdan chiqish sababini turbo kompressorni ta'mirlash yoki almashtirish to'g'risida qaror qabul qilishdan AVVAL aniqlash juda muhimdir.

TURBO KOMPRESSOR ISHLAMAY QOLISHINING 4 ASOSIY SABABI

1. Yog'larning ifloslanishi

• Mayda zarralar bilan ifloslanish. Ko'z bilan ko'rib bo'lmaydi, lekin podshipniklarning eskirishiga va podshipnik qirralarining eshirilishiga olib keladi.

2. Yog'larning etarli emasligi

• Yog'ning etarli emasligi (masalan, probka zarralari tomonidan yog' kanallarining tiqilib qolishi tufayli) podshipnik o'rindoglarining kuchli rang o'zgarishi bilan tavsiflanadi.
• Kimyoviy ifloslanish. Podshipniklar va vallarning jiddiy eskirishiga va haddan tashqari qizib ketishiga olib keladi. Ko'rinishidan, shikastlanish yog'larning etarli emasligi tufayli yuzaga kelgan shikastlanishdan deyarli farq qilmaydi. Ushbu turdagi nosozlikning asosiy sababi yoqilg'ining yog'ga kirib, uning moylilik xususiyatlarini pasaytirishidir.

3. Qiyin ish sharoitlari

• Tezlik va/yoki quvvat chegaralaridan oshib ketish. Tezlik va/yoki quvvat chegaralaridan oshib ketish podshipnik o'rindoglarining haddan tashqari qizib ketishiga, shuningdek yog'larning koksalanishiga olib keladi. Valda koks qatlami hosil bo'ladi. Kompressor g'ildiragining orqa tomoni ham koksalanadi va deformatsiyalanadi. Ba'zi hollarda, turbina g'ildiragi pichoqlaridan bo'laklar uzilishi mumkin.

4. Begona jismlar kirib ketishidan shikastlanish

• Qattiq Begona Jism - Kompressor. Shikastlanish begona jism kompressorga kirganda yuzaga keladi. Kompressorga kirgan jism kompressor kirish qopqoq devorlaridan sakrab, jiddiy shikastlanishga olib keladi. Tuz va qum pichoqlarning kuchli eroziyasi va yo'q qilinishiga sabab bo'ladi.
• Yumshoq Begona Jism. Yumshoq begona jismlar, masalan, qog'oz yoki latta bo'laklari, turboga kirib ketishi pichoqlarning deformatsiyalanishiga (orqaga egilish) va ulardan metall bo'laklarining uzilishiga olib keladi.
• Qattiq Begona Jism - Turbina. Turbinaga kirgan begona jism pichoqlarga xarakterli shikast yetkazadi. Hatto zang parchalari kabi kichik jismlar ham g'ildirakning yuqori aylanish tezligi tufayli jiddiy vayronagarchilikka olib kelishi mumkin.

TURBO KOMPRESSOR ISHLASH PRINSIPI

Turbo kompressor qanday ishlashini aniqroq tushunish uchun ichki yonuv dvigatelining ishlash printsipi bilan tanishish kerak. Bugungi kunda ko'pgina dizel yengil va tijorat avtomobillari 4 taktli pistonli dvigatellar bilan jihozlangan bo'lib, ularning ishlashi kirish va chiqish klapanlari tomonidan boshqariladi. Har bir ish tsikli 2 to'liq kolenval aylanishi davomida 4 taktdan iborat.

• Kirish — piston pastga harakatlanganda, havo (dizel dvigatelida) yoki yonilg'i-havo aralashmasi (benzin dvigatelida) ochiq kirish klapani orqali o'tadi.
• Siqish – yoniladigan massa siqiladi.
• Kengayish – yonilg'i-havo aralashmasi sham o'ti (benzin dvigatelida) bilan alangalanadi, dizel yonilg'isi bosim ostida purkaladi va o'z-o'zidan alangalanadi.
• Chiqish – piston yuqoriga harakatlanganda, chiqindi gazlar chiqariladi.

Ushbu ishlash printsipalari dvigatel samaradorligini oshirishning quyidagi usullarini taqdim etadi:

• Ish hajmini oshirish
• Dvigatel aylanish tezligini oshirish
• Turbo zaryadlash

ISH HAJMINI OSHIRISH

Ish hajmini oshirish dvigatel quvvatini oshiradi, chunki kattaroq yonish kamerasiga ko'proq havo tiqilishi va ko'proq yoqilg'i yoqilishi mumkin. Ish hajmini oshirish silindrlar sonini yoki har bir silindrning hajmini oshirish orqali erishilishi mumkin. Umuman olganda, ish hajmini oshirish dvigatel massasining o'sishiga olib keladi. Ushbu usul chiqindi gazlar va yoqilg'i iste'moli nuqtai nazaridan sezilarli afzalliklar bermaydi.

DVIGATEL AYLANISH TEZLIGINI OSHIRISH

Dvigatel quvvatini oshirishning yana bir usuli dvigatel aylanish tezligini oshirishdir. Aylanish tezligini vaqt birligidagi piston taktlar sonini oshirish orqali amalga oshiriladi. Biroq, texnik sabablarga ko'ra, ushbu usul qat'iy cheklovlarga ega. Dvigatel aylanish tezligini oshirish nasos yo'qotishlari va boshqa operatsion yo'qotishlarning o'sishiga olib keladi, bu esa samaradorlikning pasayishiga sabab bo'ladi.

TURBO ZARYADLASH

Birinchi ikkala usulni qo'llashda dvigatel faqat tabiiy nafas olishga tayanadi. Yonish uchun havo to'g'ridan-to'g'ri kirish takti davomida silindrga oqib o'tadi. Turbo kompressordan foydalanganda, yonish kamerasiga kiruvchi havo oldindan siqiladi. Xuddi shu hajmdagi havo dvigatelga kiradi, lekin yuqori bosim ko'proq havo massasini o'tkazish imkonini beradi, bu esa yoqiladigan yoqilg'i miqdorini oshirish imkonini beradi. Shunday qilib, turbo kompressordan foydalanganda, dvigatel quvvati uning ish hajmi va yoqilg'i iste'moliga nisbatan oshadi.

ZARYADLANGAN HAVONI SOVUTISH

Siqish paytida kiruvchi havo 180 °C gacha qiziydi. Sovutganda, havoning zichligi oshadi, bu esa ko'proq havo hajmini tiqish imkonini beradi. Zaryadlangan havoni sovutish ichki yonuv dvigatellari quvvatini oshirishning yoqilg'i iste'moli va chiqindi gazlar darajasiga ijobiy ta'sir ko'rsatadigan kam sonli choralaridan biridir. Kiruvchi havoning haroratini pasaytirish yonish haroratini pasaytiradi va shu orqali ishlab chiqarilgan NOx miqdorini kamaytiradi. Havoning zichligini oshirish yoqilg'i iste'molini va atrof-muhitning ifloslanishini kamaytiradi.

Turbo zaryadlashning ikkita turi mavjud – mexanik superzaryadlash va chiqindi gazlar turbo zaryadlashi.

MEKANIK SUPERZARYADLASH

Mexanik superzaryadlashda havo dvigatel tomonidan harakatlantiriladigan kompressor tomonidan siqiladi. Biroq, olingan quvvatning bir qismi kompressorni boshqarish uchun ishlatiladi. Dvigatel hajmiga qarab, kompressorni boshqarish uchun zarur bo'lgan quvvat umumiy dvigatel quvvatining 10 dan 15% gacha bo'ladi. Shunday qilib, xuddi shu quvvatdagi tabiiy nafas oladigan dvigatelga qaraganda, mexanik superzaryadlashli dvigatel yuqoriroq yoqilg'i iste'moliga ega.

CHIQINDI GAZLAR TURBO ZARYADLASHI

Chiqindi gazlar turbo zaryadlashidan foydalanganda, odatda foydalanilmaydigan chiqindi gazlar energiyasi turbinani boshqarish uchun yo'naltiriladi. Kompressor turbina bilan bir xil valda joylashgan bo'lib, havoni yonish kamerasiga kirish, siqish va etkazib berishni ta'minlaydi. Bunday holda, dvigatel bilan hech qanday mexanik ulanishlar mavjud emas.

CHIQINDI GAZLAR TURBO ZARYADLASHINING AFZALLIKLARI

• Xuddi shu quvvatdagi tabiiy nafas oladigan dvigatelga nisbatan, turbo zaryadlangan dvigatel pastroq yoqilg'i iste'moliga ega, chunki chiqindi gazlar energiyasining bir qismi dvigatel quvvatini oshirishga hissa qo'shadi. Kichikroq dvigatel hajmi issiqlik va boshqa yo'qotishlarni kamaytiradi.
• Turbo zaryadlangan dvigatel sezilarli darajada yaxshiroq quvvat va og'irlik nisbatiga, ya'ni kVt/kg ga ega.
• Turbo zaryadlangan dvigatel uchun talab qilinadigan dvigatel bo'shlig'i tabiiy nafas oladigan dvigatelga qaraganda kichikroq.
• Turbo zaryadlangan dvigatel bilan juda past dvigatel aylanishlarida maksimalga yaqin quvvatni saqlab qolish uchun moment xususiyatlarini yanada yaxshilash mumkin, bu tog'li joylarda haydashda tez-tez vites o'zgartirishdan qochadi.
• Turbo zaryadlangan dvigatellar baland balandliklarda sezilarli darajada yaxshiroq ishlaydi. Qisqartirilgan atmosfera bosimi ostida, tabiiy nafas oladigan dvigatel o'z quvvatining muhim qismini yo'qotadi. Aksincha, turbo zaryadlangan dvigatelning ishlashi turbinadan oldingi doimiy bosim va turbina kirishidagi past tashqi bosim o'rtasidagi bosim farqining oshishi tufayli yaxshilanadi. Kirishdagi past havo zichligi qoplanadi, natijada deyarli nol quvvat yo'qotiladi.
• Turbo zaryadlangan dvigatel kichikroq bo'lgani va shuning uchun shovqin taratadigan sirt maydoni kichikroq bo'lgani uchun, uning shovqin xususiyatlari tabiiy nafas oladigan dvigatellarnikidan yaxshiroq.
• Bunday holda, turbo kompressor qo'shimcha dazmol vazifasini bajaradi.

TURBO KOMPRESSOR QURILISHI

TURBINA KORPUSI

Turbina korpusi termal zarba va g'ildirakning vayron bo'lishiga chidash uchun turli darajadagi sferoid grafitli cho'yandan yasalgan. Turbina g'ildiragi kabi, korpus profili pichoq shakliga to'liq mos kelishi uchun ishlov berilgan. Turbina korpusining kirish flanchi turbo kompressorni mahkamlash uchun o'rnatish asosi vazifasini bajaradi va yukni ko'taradi.

Parametrlar:

• Odatda sferoid grafitli cho'yan qotishmasi
• Odatcha butun turbo kompressorning vaznini ko'taradigan o'rnatish asosi vazifasini bajaradi

Asosiy Talablar:

• Zarbaga chidamlilik
• Oksidlanishga chidamlilik
• Issiqlikka chidamlilik (yuqori haroratlarda mustahkamlik)
• Issiqlik barqarorligi (termal zarbaga chidamlilik)
• Turbina g'ildiragini ishlov berish qulayligi

TURBINA G'ILDIRAGI VA VAL YIG'ILISHI

Turbina g'ildiragi turbina korpusiga o'rnatilgan va kompressor g'ildiragini aylantiradigan pin orqali bog'langan.

Parametrlar:

• Yuqori sifatli nikel qotishmasi qoplamasi
• Kuchli va chidamli qotishmalardan yasalgan
• 760 °C gacha bo'lgan ish haroratlariga chidamli

Asosiy Talablar:

• Yeyilishga chidamlilik
• Deformatsiyaga chidamlilik
• Korroziyaga chidamlilik

KOMPRESSOR KORPUSI

Kompressor korpusi alyuminiydan quyilgan. Turli xil kompressor turlari uchun turli qotishmalar ishlatiladi. Ham vakuumli quyish, ham qum quyish qo'llaniladi. Aniq yakuniy ishlov berish turbo kompressorning normal ishlashi uchun zarur bo'lgan o'lchamlarni va sirt sifati