ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Охладители воздуха (М. Г. Круглов и А. А. Меднов) из "Двигатели внутреннего сгорания Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей " Турбокомпрессором называется агрегат, состоящий из компрессора и газовой турбины, рабочие колеса которых сидят на одном валу. Энергия, необходимая для сжатия воздуха компрессором, поступает от газовой турбины. [c.118] На большинстве выпускаемых комбинированных двигателей вал с сидящими на нем рабочими колесами компрессора и турбины, называемый ротором, не связан с коленчатым валом двигателя. Необходимым условием работы такого турбокомпрессора, помимо равенства частот вращения турбины и компрессора, является также равенство их эффективных мощностей на любом режиме. [c.118] Турбокомпрессоры могут быть выполнены по различным конструктивным схемам, наиболее распространенные из которых приведены на рис. 63. [c.118] Схема I 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 I обусловливаются расположением колес компрессора и турбины между подшипниками (при консольном расположении колес возрастают нагрузки на подшипник). К недостаткам данной схемы относится увеличенная длина турбокомпрессора, сложность входного устройства компрессора, в том числе наличие ребер, затрудняющих получение высоких КПД. [c.118] Двухконсольная схема И с опорами, расположенными между дисками компрессора и турбины, обеспечивает минимальные габаритные размеры и массу турбокомпрессора. По этой схеме строятся преимущественно турбокомпрессоры с центростремительной турбиной. [c.118] Простейший способ приведения в движение компрессора при реализации знергии выпускных газов осуществляется в турбокомпрессоре. [c.118] Основной недостаток схемы — невозможность осмотра подшипников без разборки ротора, если корпус не имеет разъема в плоскости оси ротора. Кроме того, интенсивный нагрев подшипников требует их эффективного охлаждения, особенно со стороны турбины. [c.119] Схема /// 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 обшую компактность турбокомпрессора. К недостаткам схемы относится затруднительный доступ к подшипнику компрессора и необходимость разборки ротора при монтаже. [c.119] 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, что увеличивает работу, затрачиваемую на сжатие воздуха, и уменьшает КПД. При такой схеме вал ротора имеет обычно относительно небольшой диаметр, вследствие чего понижается его жесткость. Это затрудняет доводочные работы. [c.119] В перечисленных выше схемах в качестве опор ротора 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 конструкциях турбоком-прессоров хотя отдельные фирмы с успехом применяют подшипники качения. [c.119] Турбокомпрессор типа ТК-38 (6ТК), устанавливаемый на четырехтактные двигатели 16ЧН 26/26 магистральных тепловозов, показан на рис. 66. Турбокомпрессор рассчитан на температуру газа перед турбиной 650 °С и степень повышения давления 3,2. Отличительной особенностью турбокомпрессора является консольное расположение рабочих колес 2 3 соответственно турбины и компрессора, а также конструкция корпуса. Разборный средний корпус 5 установлен в корпусе 1 турбины. Обе половины корпуса 5 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 воздухоснабжения. В этом случае применяют или два отдельных турбокомпрессора или один турбокомпрессор с двухступенчатым компрессором и турбиной. [c.122] В последнее время находят применение системы наддува компрекс с газодинамической машиной, представляющей собой волновой обменник давления. [c.122] Несмотря на более благоприятное протекание характеристик двигателей с волновым обменником давления, система воздухоснабжения в этом случае имеет недостатки, связанные с ее увеличенными габаритными размерами и высокой пока стоимостью изготовления волнового обменника давления. Имеются также трудности в достижении эффективной работы системы в широком диапазоне частот вращения вала двигателя. [c.123] Вследствие повышения температуры воздуха при его сжатии в компрессорах снижается массовое наполнение двигателя и увеличивается теплонапряженность его деталей, что ограничивает форсирование двигателя путем повышения давления воздуха или горючей смеси на входе в цилиндр. Поэтому в комбинированных двигателях широко используется охлаждение воздуха после компрессоров перед его поступлением в цилиндр. При этом не только уменьшается теплонапряженность деталей двигателя, но и увеличивается массовое наполнение цилиндра. [c.123] В двигателях внутреннего сгорания наиболее часто применяют рекуперативные (поверхностные) охладители, в которых передача теплоты от воздуха в охлаждающую среду происходит через разделяющую их поверхность. Теплопередающая поверхность образуется из трубок или пластин различной конфигурации. Охлаждающей средой может быть вода, воздух, фреон и т. п. [c.123] Поверхностные охладители воздуха классифицируют по типу охлаждающей среды — водовоздушные, воздуховоздушные, фреоно-воздушные по конструкции теплопередающей поверхности — трубчатые и пластинчатые по направлению потоков рабочих сред, —прямоточные, смешанного и перекрестного типов. [c.124] Трубки охладителя воздуха изготовляют круглого или овального сечения, в основном из меди, латуни, нержавеющей стали, мельхиора. Для интенсификации теплообмена на трубках припаивают (приваривают) или накатывают ребра различной конфигурации. Наиболее распространенные конструкции трубок показаны на рис. 68. В условиях сильных вибраций более надежными являются трубки с накатанными ребрами (рис. 69), но теплопередающая способность таких трубок меньще, чем у трубок с припаяными (приваренными) ребрами. [c.124] Основной элемент пластинчатых охладителей воздуха — пакет гофрированных пластин, образующих тепло-передающую поверхность. Пластины в местах соприкосновения соединяются контактной сваркой (рис. 70). Материалом пластин может быть практически любой металл. Пластинчатые охладители воздуха более компактны, чем трубчатые, вследствие большей теплопередающей поверхности при том же объеме. [c.124] Трубчатые и пластинчатые охладители могут быть как водовоздушные, так и воздухо-воздушные. Водовоздушные пластинчатые охладители менее надежны, так как из-за трудности контроля сварки они в эксплуатации могут подтекать. Поэтому водовоздушные охладители, как правило, делают трубчатыми. На рис. 71 изображена типичная конструкция такого охладителя. [c.124] Вернуться к основной статье