Ркс. 4.5. Лопатка турбины турбо- компрессора PDH с отверстием под демпферную проволоку

4.1.2. Турбокомпрессоры PTD

В турбокомпрессорах типа PTD применяется конструктивная схема с внутренним расположением подшипников и консольными колесами. Ро- тор установлен на подшипниках скольжения с принудительной подачей смазки от маслосистемы двигателя.

Турбокомпрессоры этого типа по сравнению с соответствующими по мощности турбокомпрессорами ряда PDH являются более простыми по конструкции, их масса примерно на 30 % ниже, и они имеют меньший мо- мент инерции ротора.

Турбокомпрессоры PTD включают в себя два типоразмерных ряда:

• типоразмерный ряд турбокомпрессоров с осевой турбиной PTD230 АН — PTD350 АН (рис 4.6*);

• типоразмерный ряд турбокомпрессоров с радиальной турбиной PTD110 R — PTD180 R (рис. 4.7*).

Продольный разрез турбокомпрессора PTD230 АН представлен на рис 4.8.

151

Ркс. 4.7*. Типоразмерный ряд турбокомпрессоров PTD-R

152

Рис. 4.9. Подшипники турбокомпрессора PTD230: 1 -подшипник турбины. 2 - подшипка компрессора; 3 - втулка подшипника

В «нулевой» серии уплотнения лабиринтные, в серии PTD4 приме- нены контактные уплотнения, что обеспечило лучшую герметичность мас- ляной полости.

В турбокомпрессоре PTD230 АН цельнолитое колесо турбины со- единяется с валом ротора посредством электронно-лучевой сварки. В кон- струкциях большего типоразмера используется разъемное соединение ло- паток с диском посредством «елочного» хвостовика, а соединение диска турбины с валом осуществляется с помощью прецизионных шпилек. Колесо компрессора (рис. 4.10) составное с промежуточными лопат- ками, фрезерованное из алюминиевого сплава.

Внешний вид турбокомпрессора PTD-AН показан на рис. 4.11, его установка на двигатель на рис. 4.12.*

153

Рис 4 10*. Колесо компрессора турбокомпреccopa PTD-АН

154

В связи со снижением KПД осевой турбины при небольших расходах гaзa в типоразмерном ряде PTD-R (рис. 4.13*) была применена радиально осевая турбина.

В турбокомпрессорах этого ряда применены корпуса без водяного охлаждения.

Опорные подшипники - Плавающего типа. Со стороны компрессора расположен отдельный упорный подшипник.

Колеса компрессоров выполняются цельнолитыми или составными фрезерованными.

Рис. 4.11*. Турбокомпрессор PTD-АН

Рис. 4.12*. Установка турбокомпрессора PTD-AН

155

156

Рис. 4.13* Схема турбокомпрессора PTD-R

Рис. 4.14*. Типоразмерный ряд турбокомпрессоров PTR

Ротор вращается в плавающих подшипниках скольжения, рабочие поверхности которых обеспечивают минимальные потери, что благопри- ятно сказывается на динамических свойствах ротора. Осевое усилие вос- принимается отдельным упорным подшипником, расположенным со сто- роны компрессора, Уплотнение масляной полости обеспечивается кон- тактными кольцами.

Корпуса турбин выполнены неохллждаемыми, а средние корпуса в зависимости от требований заказчика могут выполняться как неохлаждае- мыс, так и с водяным охлаждением.

Для наиболее ответственных деталей - корпус турбины, средний корпус, рабочее колесо турбины и сопловой аппарат применены новые материалы, отличающиеся высокими механическими и термическими свойствами.

Взаимное расположение корпусов может быть любым и после уста- новки фиксируется прижимными накладками.

Обший вид корпусов в сборе представлен на рис. 4.16, а продольный резрез на рис. 4.17, а рабочие чертежи некоторых дсталей на рис. 4.18- 4.21.*

157

Высокая точность изготовлення деталей турбокомпрессора и чисто-

та поверхностей обеспечивается новейшими методами обработки на со- временном оборудовании, в том числе на станках с пятью степенями сво-

боды. Все детали контролируются с помощью современных методов.

Рис 4.158 Колесо компрессора турбокомпрессора РТК

158

Рис. 4.18*. Рабочий чертеж ротора гурбокомпрессора PTR - 110

160

1 - гайка компрессора. 2 - колесо компрессора, 3 - втулка уплотнения; 4- маслоотбойник; 5 - втулка, 6 - упорное кольцо: 7- колесо турбины

161

Рис. 4.19* Опорный подшипник турбокомпрессора PTR - 1 10

4.1.4. Типоразмер NR/S

Турбокомпрессоры ряда NR/S предназначены для наддува двигате- лей мощностью от 300 до 4700 кВт и обеспечивают расход воздуха от 0.7 до 8,5 m/c при степени повышения давления до п = 4,5. Типоразмер- ный ряд (рис. 4.22) выполнен по конструктивной схеме с внутренним рас- положением подшипников и раднально-осевой турбиной.*

Рис. 4.22*. Типоразмсрный ряд турбокомпрессоров NR/S

Средний корпус 6 (рис. 4.23) выполнен без водяного охлаждения, а корпус турбины 8 покрыт теплоизоляцией, что уменьшает потери энергии выпускных газов и обеспечивает требования по безопасности. Со средним корпусом корпус турбины соединен прижимными накладками, а корпус компрессора 3 - ленточным соединением, что позволяет разворачивать корпуса относительно среднего корпуса под любым углом.

Опорные подшипники 12 плавающего типа, со стороны компрессора расположен упорный подшипник 13.

Колесо компрессора (рис. 4.24*) цельнофрезерованное с загнутыми назад лопатками, имеющее промежуточные лопатки. Колесо фиксируется в определенном положении выступом на конце вала ротора (рис. 4.25*). Габаритный чертеж турбокомпрессора NR 12/S представлен на рис 4.26*, 4.27*, система смазки турбокомпрессора NR 12/S на рис. 4.28*.

В случае специальных требований (быстрое ускорение ротора, обес- печение необходимого избытка воздуха при переходных процессах двига- теля) к турбокомпрессору может устанавливаться ускоритель "Jet Assist" (рис. 4.29). Сжатый воздух под давлением 30 бар поступает из бал-

163

Рис. 4.24*. Колесо компрессора турбокомпрессора NR/S

164

Pиc. 4.23. Продольный разрез турбокомпрессора NR12/S:

1 - вставка компрессора, 2 колесо компрессора; 3- корпус кoмnpеccopa. 4 - диффузор; 5- крышка уплотнения компрессора; 6 -средний корпус; 7 - венец сопловой: 8 - корпус турбины; 9 - колесо турбины; 10 - крышка уплотнения турбины; 11 - экран; 12 - втулка подшипника. 13 - упорный подшипник

165

Рис. 4.27*. Габаритный чертеж турбокомпрессора NR 12/S. Виl со стороны компрессора.

167

Рис. 4.28*. Система смазки турбокомпрессора NR 12/S:

I - питательная труба (двигатель); 2 - питательная труба (турбокомпрессор); 3 - дрос- сель (сопло или дроссельный1 клапан). 4- опорный подшипник; 5 - упорный под- шипник; 6- выпускная труба; 7 - смотровое стекло или вентиляционная камера. 8 - ветиляционная труба: 9 - манометр; 10 - датчик давления; 11, 13 - невозвратный клан; 12 - питательная труба

Рис. 4.29*. Система «Jet Assist» турбокомпрессора NR 12/S:

1 - дроссельный1 клапан; 2 - соленоидный клапан; 3 - регулирующий клапан. 4 - невозвратный клапан; 5 - турбокомпрессор; А - баллон со cжатым воздухом для за- пуска; С колесо компрессора

168

Турбокомпрессоры ряла NA/S, NA/T9 предназначены для наддува двигателей мощностью от 2200 до 24500 кВт и обеспечивают расход воз- духа от 3,7 до 38 м/с при степени повышения давления до П = 4,5 Типо- размерный ряд (рис. 4.30*) выполнен по конструктивной схеме с внутрен- ним расположением подшипников и консольным расположением рабочих колес. Во всех турбокомпрессорах этого ряда применяется осевая ступень турбины и центробежная ступень компрессора.

Турбокомпрессоры NA/S (рис. 4.31*) выполняются без водяного ох- лаждения корпуса подшипников, a NA/T9 - с водяным охлаждением.

Колесо компрессорf NA/S (рис. 4.32*) цельнофрезерованкое с загну- тыми назад лопатками, имеющее промежуточные лопатки, колесо NA/T — фрезерованное, составное из ВНА и собственно колеса.

Лопатки турбины соединяются с диском с помощью «елочного» со- единения (рис. 4.33*).

Турбокомпрессоры NA/T имеют следующие особенности [41]:

• внутреннее размещение подшипников, внешнее (консольное) рас- положение турбинного колеса и колеса компрессора;

• подшипники скольжения, обеспечивающие возможность paботы турбокомпрессора на rex же маслах, что и двигатель, в рамках объединен- иой системы смазки;

169

Рис. 4.30*. Типоразмерный ряд турбокомпрессоров NA/S и NА/Т

Рис. 4.31*. Продольный разрез турбокомпрессора NA/S:

1 - колесо турбины; 2 - колесо компрессора; 1 - кopпyc подшипников; 4 - втулки под- шипников; 5 - газоприемный корпус; 6 - сопловой венец; 7 - газовыпускной корпус; 8 - корпус компрессора, 9 - .лопаточный диффузор; 10 - глушитель шума

170

Рис. 4.32*. Ко- лесо компрес- сора турбоком- прессора NA/S

Рис. 4.33*. Колесо турбины турбокомпрессора NA/S

171

Чешская компания "CZ" является поставщиком больших трансна- циональных компаний автомобильной промышленности. Фирма занимает- ся производством турбокомпрессоров для наддува двигателей внутреннего сгорании мощностью от 25 до 400 кВт. Турбокомпрессоры применяются на дизельных двигателях грузовых и грузопассажирских автомобилей, авто- бусов. тракторов. В модельном ряде три основных типовых серии С12, С13, С14. Типы К36 и К27 являются изначально лицензионными, типовая серия С1 собственной разработки. В области беспечения качества была осуществлена сертификация производства в соответствии со стандартом ISO 9001. Выпускаемые турбокомпрессоры отличаются высоким качест- вом за счет использования специальных технологий, что позволяет постав- лять продукцию на мировой рынок. поставляет турбокомпрессоры крупнейшему мировому производителю сельскохозяйственной техники - фирме John Deere". Совместно с российской стороной создано совместное предприятие "CZ-Turbo-Gaz" в г. Нижнем Новгороде. "CZ" в настоящее время активно продвигает свою продукцию в Китай, где турбокомпрессо- ры необходимы производителям грузовых ааюмобилей.

Турбокомпрессоры серии С12 предназначены для установки на дви- гатели производства ГАЗ и ЗМЗ. ОАО"ГАЗ устанавливает компрес- соры этой серии на автомобили "Соболь", "Газель", "Волга". ОАО "ЗМЗ' - на УАЗ 3160.

Турбокомпрессоры этой серии устанавливаяются на двигатели произ- водсгва ГАЗ. ВТЗ, AVIA. энергоустановки латвийского производства.

Турбокомпрессоры серии С14 предназначены для установки на дви- гатели производства ММЗ.

Турбокомпрессоры серии К27 используют производители двигате лей JOHN DEERE, MARTIN DIESEL, ZETOR, ЧТЗ. КАМАЗ, ММЗ, АМЗ. ЯМЗ. Рыбинские моторы.

Турбокомпрессоры серии К36 (рис. 4.34*)предназначены для уста- новки на двигатели производства ЯМЗ, ТМЗ, Дизельпром, SCHONEBECK, LIAZ, SKODA DIESEL, ALTA, TATRA, RABA, ZUCIN.

172

173

5.1. Турбокомпрессоры маи b&w

Фирма MAN (Machinenfabrik Ausburg Numberg) основана в 1940 г., фирма B&W (Burmeister end Wein) в 1843 46 it. Во второй половине 70-х - начале 80-х годов XX века произошло слияние двух дизельных фирм MAN (Германия) и B&W Diesel (Дания)

Фирма MAN B&W выпускает два типовых ряда турбокомпрессоров: ряд NR с радихтьно-осевой турбиной и ряд NA с осевой турбиной, а также турбокомпрессоры других типов для наддува двигателей собственного производства [42].

Поля производительности типоразмерных рядов турбокомпрессоров приведены на рис. 5.1*.

Рис. 5.1*. Типоразмерные ряды турбокомпрессоров NA и NR 5.1.1. Турбокомпрессоры NR/R

Первоначально типоразмерный ряд NR включа.л в себя три типа тур- бокомпрессоров; NR15, NR20, NR26 и обеспечивал диапазон расхода воз- духа от 0,8 до 3,5 м\с при степени повышения давления до П = 4.* В даль- нейшем был разработан новый ряд NR/R (рис. 5.2*), состоящий уже из пя- ти типоразмеров и покрывающий расходы воздуха от 1,0 до 7,0 м/с .

Турбокомпрессоры типа NR/R (рис. 5.3*, 5.4*, 5.5 [43], 5.6*) отлича- ются простотой конструкции и минимальным числом деталей. Колесо компрессора с отогнутыми назад лопатками (рис. 5.7*) цсльнофрезеро- ванное, имеет промежуточные лопатки.

174

Рис. 5.3*. Продольный paзрез турбокомпрессора NR 15/R

175

Рис. 5.2* Типоразмерный ряд турбокомпрессоров NR/R

Рис. 5.4^Ф. Общий вид турбокомпрессора NR 15/R

176

Рис. 5.7*. Колесо компрессора турбокомпрессора NR/R

178

Рис. 5.8*. Ротор турбокомпрессора NR 24/R

Рис. 5.9*. Корпус турбины турбокомпрессора NR 26

179

Турбокомпрессоры NA (рис. 5.10*) предназначены для наддува ди- зелей мощностью до 22000 кВт на один турбокомпрессор [36] Турбинный диск и вал откованы из одной заготовки. Турбинные лопатки изготовлены штамповкой из жаропрочного сплава и соединяются с диском с помощью «елочного» хвостовика или сваркой. Рабочие лопатки турбин для двух- тактных дизелей, исполмующих систему постоянного давления, не имеют демпфирующей проволоки, дли четырехтактных — связаны демпфирую- шей проволокой Компрессорное колесо может быть составное или цель- нолитое.

Ротор установлен в многоклиновые подшипники Для восприятия осевого усилия служит развитый упорный подшипник со стороны ком- прессора. Подшипниковый корпус, как единственный охлаждаемый водой элемент, экранирован от выпускных газов. Для случая аварийной останов- ки дизеля турбокомпрессоры типа NA имеют специальный бак, вмести- мость которого достаточна для смазки турбокомпрессорав течение 20 ми- нут после прекращения подачи масла.

Рис. 5.10*. Продольный разрез турбокомпрессора NA

180

5.1.3. Многоступенчатые турбокомпрессоры

Для наддува дизелей собственного производства фирмой разработан ряд многоступенчатых турбокомпрессоров оригинальной конструкции. Они применяются в системах воздухоснабження двигателей с высоким средним эффективным давлением и имеют ряд конструктивных особенно- стей которые отличают их от других зарубежных образцов. Во всех кон- струкциях преследуется цель получения максимального КПД турбоком- прессора [1, 2].

181

На рис. 5.12 [33] приведен турбокомпрессор двигателя MAN с высо- ким наддувом типа K6V30/45 мощностью 1700 л.c. (1250 кВт) при 400 об/мин и среднем эффективном давлении р = 2 MПa и давлении над- дува р_в = 0,3 МПа [1]. В отличие oт обычных конструкций здесь применен турбокомпрессор, состоящий из пятиступенчатой газовой турбины и двух- ступенчатого компрессора с промежуточным охлаждением — первая сту- пеиь сжатия - девятиступенчатый осевой компрессор, вторая ступень - центробежный компрессор.

Турбокомпрессор помещен в середине двигателя (по его длинне), причем от каждого цилиндра имеется самостоятельный подвод к сопло- вому аппарату. Основная цель введения многоступенчатой конструкции —

повышение КПД всего агрегата с целью снижения эффективного расхода топлива.

Впоследствии фирма отказалась от применения осевых компрессс-

ров. Вновь разработанные турбокомпрессоры (рис. 5.13*, 5.14*) имеющие меньшую массу, габариты и более простую конструкцию, состоят из двух-

ступенчатого центробежного компрессора и двухступенчатой осевой тур-

бииы [11].

Корпусные детали турбокомпрессора литые, сопловой аппарат и po- тор турбины сварные. Диски турбины изготовлены из ферритной. а рабо- чие лопатки — из аустенитной стали. С диском лопатки соединены свар-

кой. Для повышения жесткости лопатки прошиты бандажной проволокой.

182

183

I

L

184