Реферат Турбонаддув дизельного двигателя
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Введение.
В последнее время дизельные двигатели все чаще стали устанавливать на легковые автомобили в силу их определенных преимуществ, в частности бензиновый двигатель, является довольно неэффективным и способен преобразовывать всего лишь около 26% энергии топлива в полезную работу. Дизельный двигатель обычно имеет коэффициент полезного действия в 36%.Однако дизельные силовые агрегаты имеют ряд особенностей, которые нужно знать автолюбителю.
Конструктивно дизельные двигатели, как и бензиновые, относятся к двигателям внутреннего сгорания. Главным их отличием является устройство системы питания и процесс сгорания топлива. В цилиндры дизеля всасывается чистый воздух. Затем он сжимается до степени сжатия в среднем 21-22 и при этом нагревается до высоких температур, порядка 600 град.С. После этого в камеру сгорания впрыскивается топливо, которое самовозгорается, и происходит рабочий цикл. Таким образом, свечей зажигания, в отличие от бензиновых силовых агрегатов, для дизелей не требуется.
Процесс сгорания топлива в дизелях происходит при большом давлении, поэтому силы, воздействующие на цилиндропоршневую группу, выше, чем в бензиновых двигателях. Шумность дизеля выше, чем у бензиновых моторов, что тоже объясняется особенностями сгорания топлива.
В то же время имеется целый ряд преимуществ дизельного двигателя, обеспечивающих последнему широкое распространение. Во-первых, это высокая надежность и моторесурс. Во-вторых, двигатели подобного типа более экономичны, в том числе и на холостом ходу. Дизели обеспечивают высокий крутящий момент, с вытекающим отсюда улучшением тяговых характеристик автомобиля. При одинаковой мощности с бензиновым двигателем, крутящий момент дизеля существенно выше. И, наконец, пожаробезопасность: дизельное топливо с трудом воспламеняется от огня на воздухе.
Необходимо также отметить тот факт, что содержание в отработавших газах - СО (оксида углерода) у дизельного двигателя по сравнению с бензиновым двигателем ниже, что в свою очередь уменьшает выброс токсичных веществ в атмосферу. Это актуально, поскольку на современном этапе развития общества огромное значение уделяется вопросам экологии, и наряду с требованиями по безопасности автомобиля не менее важным считается его экологичность.
Всемирно известные производители дизельных двигателей к 90-м годам провели многочисленные испытания и тестирования дизельных двигателей. Следствием данных исследований явилось то, что теперь при разработке большей части моделей дизельных двигателей применяется технология наддува, и это в свою очередь стало залогом экологической безопасности.
При проектировке бензиновых двигателей внутреннего сгорания все чаще и чаще используют технологию турбонаддува несмотря на некоторые возникающие проблемы. В частности в момент максимального сжатия и резкого повышения давления смеси от нормы появляется детонация, ограничивающая максимальную величину степени сжатия объема смеси, что требует использования качественного высокооктанового бензина.
Работа бензинового двигателя в режиме турбонаддува приводит к значительному повышению рабочей температуры, что обуславливает использование высокотехнологичных материалов, из которых должны быть выполнены все части и агрегаты турбокомпрессора.
При этом возникает необходимость дополнительного охлаждения подшипникового узла ТКР, и использование моторного масла высокого качества.
Принцип турбонаддува двигателя внутреннего сгорания (ДВС) заключается в повышении мощности двигателя за счет улучшения наполнения цилиндров двигателя топливовоздушной смесью для повышения среднего эффективного давления цикла, который сопровождается существенным увеличением объема воздуха. Данная методика наддува считается атмосферной. Разновидностью атмосферного надува является резонансный, при его проведении кинетическая энергия от сжатия воздушных масс изменяется. Для этого используются воздушные коллекторы переменной длины. Другие виды наддува предполагают задействование всевозможных устройств, работающие на основе различных принципов и выполняющие задачи по увеличению давления воздуха, поступающего в цилиндры, выше атмосферного. В некоторых случаях используется отработавший газ, выполняющий роль привода.
При этом выхлопные газы подаются в турбину и раскручивают ротор турбокомпрессора с лопаточным колесом турбины, после чего выбрасываются через глушитель. При этом воздух засасывается через воздушный фильтр и его давление повышается до 80%, после чего подается во впускной коллектор двигателя. При сохранении рабочего объема двигателя используется больше количество рабочей смеси, что обеспечивает увеличение мощности на 20-50%. При этом благодаря кинетической энергии отработанных газов КПД двигателя растет, а экономия топлива достигает 20%.
1.Ремонтно-технологическая часть.
1.1 Характеристика дизельного двигателя.
| Характеристика дизельного двигателя отвечающего требованиям стандарта ЕВРО 2 на примере автомобиля КАМАЗ 740.51 |
| Области применения: · автомобили КАМАЗ; Самосвал КамАЗ-6522; · на базе данной модели: o автобусы; o трактора промышленного и с/хозяйственного назначения; o силовые установки судов и тяжелых кранов; o стационарные и передвижные энергоустановки. |
| |
Рис. 1 Дизельный двигатель с турбонаддувом.
Таблица 1. Характеристика дизельного двигателя
| Тип | Дизельный с турбонаддувом | ||||||||||||||||||||
| Расположение и число цилиндров | V-8 | ||||||||||||||||||||
| Рабочий объем, л | 11,76 | ||||||||||||||||||||
| Диаметр цилиндра и ход поршня, мм | 120/130 | ||||||||||||||||||||
| Степень сжатия | 16,5 | ||||||||||||||||||||
| Расход масла на угар, в % от расхода топлива | 0,2 | ||||||||||||||||||||
| Минимальный удельный расход топлива, г/кВт (г/л.с.ч) | 204(150) | ||||||||||||||||||||
| Масса, кг | 885 | ||||||||||||||||||||
| Как уже отмечалось в начале статьи, для лучшего наполнения цилиндра следует поднять давление перед впускным клапаном. Между тем повышенное давление необходимо вовсе не постоянно - достаточно, чтобы оно поднялось в момент закрытия клапана и «догрузило» цилиндр дополнительной порцией воздуха. Для кратковременного повышения давления вполне подойдет волна сжатия, «гуляющая» по впускному трубопроводу при работе мотора. Достаточно лишь рассчитать длину самого трубопровода, чтобы волна, несколько раз отразившись от его концов, пришла к клапану в нужный момент. Теория проста, а вот воплощение ее требует немалой изобретательности: клапан при разных оборотах коленчатого вала открыт неодинаковое время, а потому для использования эффекта резонансного наддува требуются впускные трубопроводы переменной длины. При коротком впускном коллекторе мотор лучше работает на высоких оборотах , при низких оборотах более эффективен длинный впускной тракт. Переменные длины впускных трубопроводов можно создать двумя способами: или путем подключения резонансной камеры, или через переключение на нужный впускной канал или его подключение. Последний вариант называют еще динамическим наддувом. Как резонансный, так и динамический наддув могут ускорить течение впускного столба воздуха. Эффекты наддува, создаваемые за счет колебаний напора воздушного потока, находится в диапазоне от 5 до 20 миллибар. Для сравнения: с помощью турбонаддува или механического наддува можно получить значения в диапазоне между 750 и 1200 миллибар. Для полноты картины отметим, что существует еще инерционный наддув, при котором основным фактором создания избыточного давления перед клапаном является скоростной напор потока во впускном трубопроводе. Дает незначительную прибавку мощности при высоких (больше 140 км/ч) скоростях движения. Используется в основном на мотоциклах. Механический наддувМеханические нагнетатели (по англ. supercharger) позволяют довольно простым способом существенно поднять мощность мотора. Имея привод непосредственно от коленчатого вала двигателя, компрессор способен закачивать воздух в цилиндры при минимальных оборотах и без задержки увеличивать давление наддува строго пропорционально оборотам мотора. Но у них есть и недостатки. Они снижают КПД ДВС, так как на их привод расходуется часть мощности, вырабатываемой силовым агрегатом. Системы механического наддува занимают больше места, требуют специального привода (зубчатый ремень или шестеренчатый привод) и издают повышенный шум. Существует два вида механических нагнетателей: объемные и центробежные. Типичными представителемя объемных нагнетателей являются нагнетатель Roots и компрессор Lysholm. Конструкция Roots напоминает масляный шестеренчатый насос. Два ротора вращаются в противоположные стороны внутри овального корпуса. Оси роторов связаны между собой шестернями. Особенность такой конструкции в том, что воздух сжимается не в нагнетателе, а снаружи – в трубопроводе, попадая в пространство между корпусом и роторами. Основной недостаток – в ограниченном значении наддува. Как бы безупречно ни были подогнаны детали нагнетателя, при достижении определенного давления воздух начинает просачиваться назад, снижая КПД системы. Способов борьбы немного: увеличить скорость вращения роторов либо сделать нагнетатель двух- и даже трехступенчатым. Таким образом можно повысить итоговые значения до приемлемого уровня, однако многоступенчатые конструкции лишены своего главного достоинства – компактности. Еще одним минусом является неравномерное нагнетание на выходе, ведь воздух подается порциями. В современных конструкциях применяются трехзубчатые роторы спиральной формы, а впускное и выпускное окна имеют треугольную форму. Благодаря этим ухищрениям нагнетатели объемного типа практически избавились от пульсирующего эффекта. Невысокие скорости вращения роторов, а следовательно, долговечность конструкции вкупе с низким шумом привели к тому, что ими щедро оснащают свою продукцию такие именитые бренды, как DaimlerChrysler, Ford и General Motors. Объемные нагнетатели поднимают кривые мощности и крутящего момента, не изменяя их формы. Они эффективны уже на малых и средних оборотах, а это наилучшим образом сказывается на динамике разгона. Проблема лишь в том, что подобные системы очень прихотливы в изготовлении и установке, а значит, довольно дороги. Еще один способ нагнетать во впускной коллектор воздух под избыточным давлением в свое время предложил инженер Лисхольм (Lysholm). Его детище окрестили винтовым нагнетателем, или «double screw» (двойной винт). Конструкция наддува Лисхольма чем-то напоминает обычную мясорубку. Внутри корпуса установлены два взаимодополняющих винтовых насоса (шнека). Вращаясь в разные стороны, они захватывают порцию воздуха, сжимают и загоняют ее в цилиндры. Характерна такая система внутренним сжатием и минимальными потерями, благодаря точно выверенным зазорам. Кроме того, винтовые наддувы эффективны практически во всем диапазоне оборотов двигателя, бесшумны, очень компактны, но чрезвычайно дороги из-за сложности в изготовлении. Однако ими не брезгуют такие именитые тюнинг-ателье, как AMG или Kleemann. Центробежные нагнетатели по конструкции напоминают турбонаддув. Избыточное давление во впускном коллекторе также создает компрессорное колесо (крыльчатка). Его радиальные лопасти захватывают и отбрасывают воздух в окружной тоннель при помощи центробежной силы. Отличие от турбонаддува лишь в приводе. Центробежные нагнетатели страдают аналогичным, хотя и менее заметным инерционным пороком, но есть и еще одна важная особенность. Фактически величина производимого давления пропорциональна квадрату скорости компрессорного колеса. Проще говоря, вращаться оно должно очень быстро, чтобы надуть в цилиндры необходимый воздушный заряд, порой в десятки раз превышая обороты двигателя. Эффективен центробежный нагнетатель на высоких оборотах. Механические «центробежники» не так капризны в обслуживании и долговечнее газодинамических собратьев, поскольку работают при менее экстремальных температурах. Неприхотливость, а следовательно, и дешевизна конструкции снискали им популярность в сфере любительского тюнинга. Схема управления механическим нагнетателем довольно проста. При полной нагрузке заслонка перепускного трубопровода закрыта, а дроссельная открыта — весь поток воздуха поступает в двигатель. При работе с частичной нагрузкой дроссельная заслонка закрывается, а заслонка трубопровода открывается — избыток воздуха возвращается на вход нагнетателя. Входящий в схему охладитель наддувочного воздуха (Intercooler) является почти непременной составной частью не только механических, но и газотурбинных систем наддува. При сжатии в компрессоре (либо в нагнетателе) воздух нагревается, в результате чего его плотность уменьшается. Это приводит к тому, что в рабочем объеме цилиндра воздуха, а, следовательно, и кислорода, по массе помещается меньше, чем могло бы поместиться при отсутствии нагревания. Поэтому сжатый воздух перед подачей его в цилиндры двигателя предварительно охлаждается в интеркулере. По своей конструкции это обычный радиатор, который охлаждается либо потоком набегающего воздуха, либо охлаждающей жидкостью. Понижение температуры наддувочного воздуха на 10 градусов позволяет увеличить его плотность примерно на 3%. Это, в свою очередь, позволяет увеличить мощность двигателя примерно на такой же процент. Газотурбинный наддувБолее широко на современных автомобильных двигателях применяются турбокомпрессоры. По сути, это тот же центробежный компрессор, но с другой схемой привода. Это самое важное, можно сказать, принципиальное отличие механических нагнетателей от "турбо". Именно схема привода в значительной мере определяет характеристики и области применения тех или иных конструкций. У турбокомпрессора крыльчатка-нагнетатель сидит на одном валу с крыльчаткой-турбиной, которая встроена в выпускной коллектор двигателя и приводится во вращение отработавшими газами. Частота вращения может превышать 200.000 об./мин. Прямой связи с коленвалом двигателя нет, и управление подачей воздуха осуществляется за счёт давления отработавших газов. К достоинствам турбонаддува относят: повышение КПД и экономичности мотора (механический привод отбирает мощность у двигателя, этот же использует энергию отработавших газов, следовательно, КПД увеличивает). Не следует путать удельную и общую экономичность мотора. Естественно, для работы двигателя, мощность которого возросла за счет применения турбонаддува, требуется больше топлива, чем для аналогичного безнаддувного мотора меньшей мощности. Ведь наполнение цилиндров воздухом улучшают, как мы помним, для того, чтобы сжечь в них большее количество топлива. Но массовая доля топлива, приходящаяся на единицу мощности в час у двигателя, оснащенного ТК, всегда ниже, чем у схожего по конструкции силового агрегата, лишенного наддува. Турбонаддув дает возможность достичь заданных характеристик силового агрегата при меньших габаритах и массе, чем в случае применения "атмосферного" двигателя. Кроме того, у турбодвигателя лучше экологические показатели. Наддув камеры сгорания приводит к снижению температуры и, следовательно, уменьшению образования оксидов азота. В бензиновых двигателях наддувом добиваются более полного сгорания топлива, особенно на переходных режимах работы. В дизелях дополнительная подача воздуха позволяет отодвинуть границу возникновения дымности, т. е. бороться с выбросами частиц сажи. Дизели существенно лучше приспособлены к наддуву вообще, и к турбонаддуву в частности. В отличие от бензиновых моторов, в которых давление наддува ограничивается опасностью возникновения детонации, им такое явление неведомо. Дизель можно наддувать вплоть до достижения предельных механических нагрузок в его механизмах. К тому же отсутствие дросселирования воздуха на впуске и высокая степень сжатия обеспечивают большее давление отработавших газов и их меньшую температуру в сравнении с бензиновыми моторами. В общем, как раз то, что нужно для применения турбокомпрессора. Турбокомпрессоры более просты в изготовлении, что окупает ряд присущих им недостатков. При низкой частоте вращения двигателя количество отработавших газов невелико, соответственно, эффективность работы компрессора невысока. Кроме того, турбонаддувный двигатель, как правило, имеет т. н. «турбояму» (по-английски "turbo-lag") — замедленный отклик на увеличение подачи топлива. Вам нужно резко ускориться — вдавливаете педаль газа в пол, а двигатель некоторое время «думает» и лишь потом подхватывает. Объяснение простое — требуется время, пока мотор наберет обороты, увеличится давление выхлопных газов, раскрутится турбина, с ней крыльчатка нагнетателя - и наконец, "пойдет" воздух. Избавиться от указанных недостатков конструкторы пытаются разными способами. В первую очередь, снижением массы вращающихся деталей турбины и компрессора. Ротор современного турбокомпрессора настолько мал, что легко умещается на ладони. Снижение массы достигается не только конструкцией ротора, но и выбором для него соответствующих материалов. Основная сложность при этом- высокая температура отработавших газов. Металлокерамический ротор турбины примерно на 20% легче изготовленного из жаростойких сплавов, да к тому же обладает меньшим моментом инерции. До последнего времени срок службы всего агрегата ограничивала долговечность подшипников. По сути, это были вкладыши, подобные вкладышам коленчатого вала, которые смазывались маслом под давлением. Износ таких подшипников скольжения был, конечно, велик, однако шариковые не выдерживали огромной частоты вращения и высоких температур. Выход нашли когда удалось разработать подшипники с керамическими шариками. Однако достойно удивления не применение керамики - подшипники заполнены постоянным запасом пластичной смазки, то есть канал от штатной масляной системы двигателя уже не нужен! Избавиться от недостатков турбокомпрессора позволяет не только уменьшение инерционности ротора, но и применение дополнительных, иногда довольно сложных схем управления давлением наддува. Основные задачи при этом — уменьшение давления при высоких оборотах двигателя и повышение его при низких. Полностью решить все проблемы можно использованием турбины с изменяемой геометрией (Variable Nozzle Turbine), например, с подвижными (поворотными) лопатками, параметры которой можно менять в широких пределах. Принцип действия VNT турбокомпрессора заключается в оптимизации потока выхлопных газов, направляемых на крыльчатку турбины. На низких оборотах двигателя и малом количестве выхлопных газов VNT турбокомпрессор направляет весь поток выхлопных газов на колесо турбины, тем самым увеличивая ее мощность и давление наддува. При высоких оборотах и высоком уровне газового потока турбокомпрессор VNT располагает подвижные лопатки в открытом положении, увеличивая площадь сечения и отводя часть выхлопных газов от крыльчатки, защищая себя от превышения оборотов и поддерживая давление наддува на необходимом двигателю уровне, исключая перенаддув. Комбинированные системыПомимо одиночных систем наддува сейчас часто встречается и двухступенчатый наддув. Первая ступень — приводной компрессор — обеспечивает эффективный наддув на малых оборотах ДВС, а вторая — турбонагнетатель — утилизирует энергию выхлопных газов. После достижения силовым агрегатом достаточных для нормальной работы турбины оборотов, компрессор автоматически выключается, а при их падении вновь вступает в 1.3. Устройство и принцип работы турбонаддува дизельного двигателя. На двигателях КамАЗ 740.11-240 устанавливается турбокомпрессор ТКР 7С-9 (см. рис.2,3). Рис. 2 Внешний вид турбокомпрессора ТКР 7С-9. Турбокомпрессор ТКР7С-9 состоит из центростремительной турбины и центробежного компрессора, соединенных между собой подшипниковым узлом. Турбина с двухзаходным корпусом 7 из высокопрочного чугуна ВЧ40 преобразовывает энергию выхлопных газов в кинетическую энергию вращения ротора турбокомпрессора, которая затем в компрессорной ступени превращается в работу сжатия воздуха. Рис. 3 Турбокомпрессор ТКР 7С-9: 1 — корпус компрессора, 2 — крышка, 3 — корпус подшипников, 4 — подшипник упорный, 5 — подшипник, 6 — кольцо стопорное, 7 — корпус турбины, 8 — кольцо уплотнительное, 9 — колесо турбины, 10 — вал ротора, 11 — экран турбины, 12 — планка, 13 — болт, 14 — маслосбрасывающий экран, 15 — втулка, 16 — маслоотражатель, 17 — планка, 18 — болт, 19 — гайка, 20 — колесо компрессора, 21 — кольцо уплотнительное; 22 — диффузор. Ротор турбокомпрессора ТКР7С состоит из колеса турбины 9 с валом 10, колеса компрессора 20, маслоотражателя 16 и втулки 15, закрепленных на валу гайкой 19. Колесо турбины отливается из жаропрочного сплава по выплавляемым моделям и сваривается с валом из стали трением. Колесо компрессора с загнутыми по направлению вращения назад лопатками выполняется из алюминиевого сплава и после механической обработки динамически балансируется до величины 0,4 г.мм. Подшипниковые цапфы вала ротора закаливаются ТВЧ на глубину 1-1,5 мм до твердости 52-57 HRCэ. После механической обработки ротор динамически балансируется до величины 0,5 г.мм. Втулка, маслоотражатель, колесо компрессора устанавливаются на вал ротора и затягиваются гайкой крутящим моментом 7,8-9,8 Н.м (0,8-1 кгс.м). После сборки ротор дополнительно не балансируется, лишь проверяется радиальное биение цапф вала. При значении радиального биения не более 0,03 мм. на детали ротора наносятся метки в одной плоскости и ротор допускается на сборку турбокомпрессора. При установке ротора на корпус подшипников необходимо совместить метки на деталях ротора. Ротор вращается в подшипниках 5, представляющих собой плавающие вращающиеся втулки. Осевые перемещения ротора ограничиваются упорным подшипником 4, защемленным между корпусом подшипников 3 и крышкой 2. Подшипники выполняются из бронзы БрO10C10. Корпус подшипников турбокомпрессора с целью уменьшения теплопередачи от турбины к компрессору выполнен составным из чугунного корпуса ВЧ50 и крышки из алюминиевого сплава. Для уменьшения теплопередачи между корпусом турбины и корпусом подшипников устанавливается экран 11 из жаростойкой стали. В корпусе подшипников устанавливается маслосбрасывающий экран 14, который вместе с упругими разрезными кольцами 8 предотвращает утечку масла из полости корпуса. Для устранения утечек воздуха в соединении "корпус компрессора — корпус подшипников" устанавливается резиновое уплотнительное кольцо 21. Корпусы турбины и компрессора крепятся к корпусу подшипников с помощью болтов 12, 17 и планок 13, 18. Такая конструкция позволяет устанавливать их под любым углом друг к другу, что в свою очередь облегчает установку ТКР на двигатель. Таблица 2. Технические характеристики турбокомпрессора TKP7C-9.
| |||||||||||||||||||||
Турбокомпрессор - это компрессор, или воздушный насос, который приводится от турбины. Турбина вращается за счет использования энергии потока отработавших газов. Частота вращения турбокомпрессора дизельного двигателя находится в пределах от 1000 до 130000 об/мин (это значит, что лопатки турбины разгоняются почти до линейной скорости звука).
Турбина непосредственно соединяется с компрессором жесткой осью. Компрессор засасывает через воздушный фильтр свежий воздух, сжимает его и затем под давлением подает во впускной коллектор двигателя. Чем больше воздуха подается в цилиндр, тем больше топлива может сгореть, а это повышает мощность двигателя.
Теоретически существует равновесие мощностей между турбиной и компрессором турбокомпрессора. Чем большую энергию имеют отработавшие газы, тем быстрее будет вращаться турбина. Как следствие, компрессор тоже будет вращаться быстрее.
Турбина
Турбина состоит из корпуса и ротора. Отработавшие газы из выпускного коллектора двигателя попадают в приемный патрубок турбокомпрессора. Проходя по постепенно сужающемуся внутреннему каналу корпуса турбины они ускоряются, а пройдя этот имеющий форму улитки корпус, направляются к ротору турбины и приводят ее во вращение.
Скорость вращения турбины определяется размером и формой канала в ее корпусе. Это напоминает поливочный шланг: чем больше вы перекрываете пальцем выходное отверстие, тем дальше бьет струя воды. Размеры турбины и ее корпуса зависят от конкретного двигателя.
Корпусы турбин значительно различаются в зависимости от сферы применения. Корпус турбины двигателя грузовика может быть разделен на два параллельных канала, поэтому на ротор воздействует два потока отработавших газов.
При таком типе корпуса становится возможным использование импульсного движения потока газов и достижение резонансных явлений. Отсюда и обязательность разделения выпускных каналов для каждого цилиндра.
В корпусе турбины, имеющей двойной канал, каждый поток распределяется по всей поверхности ротора турбины. Другая конструкция корпуса с двумя каналами позволяет использовать импульсы давления (поток распределяется симметрично с каждой стороны ротора).
В случае системы с постоянным давлением используется только энергия поступательного движения отработавших газов. При этом могут применяться только корпусы турбины с одним каналом. Этот вариант используется в корпусах с водяным охлаждением, которые применяются на судовых двигателях.
В турбокомпрессоры с большим объемом часто устанавливают дополнительное кольцо с направляющими лопатками. Оно облегчает создание постоянного потока отработавших газов на роторе турбины и делает возможным регулирование оттока внутри ее корпуса.
Корпус турбины отливается из сплава с высокой термостойкостью. Ротор турбины также изготавливается из высококачественных материалов, имеющих высокую температурную стойкость. Ту часть, через которую входят отработавшие газы, называют впуском, а идущую к выхлопной трубе - выпуском.
На оси жестко крепится ротор турбины. Материал оси отличается от материала, используемого для ротора турбины. Сборка этого соединения осуществляется следующим способом. Ось и ротор, вращающиеся в противоположных направлениях на очень большой скорости, прижимают друг к другу. Выделяющееся при трении тепло сплавляет их друг с другом, образуя неразъемное соединение.
Ось в месте соединения пустотелая. Эта пустота затрудняет передачу тепла от ротора турбины к ее оси.
На оси со стороны турбины имеется углубление, в котором располагается уплотнительное кольцо. Рабочая поверхность радиальных подшипников упрочняется и полируется.
Выступающий бортик, на который будет запрессовано кольцо, обрабатывается с высокой точностью.
На более тонкий конец оси устанавливается ротор компрессора, там имеется резьба, на которую навинчивается предохранительная гайка для закрепления ротора. После того, как ось изготовлена, она должна быть отбалансирована с максимальной возможной точностью, прежде чем она будет установлена в корпус.
Компрессор
Компрессор состоит из корпуса и ротора.
Размеры компрессора определяются количеством воздуха, требуемого для двигателя, и скоростью вращения турбины.
Ротор компрессора жестко закреплен на оси турбины и следовательно вращается с той же скоростью, что и ротор турбины.
Лопатки ротора компрессора, изготавливаемые из алюминия, имеют такую форму, что воздух засасывается через центр ротора. Всасываемый таким образом воздух направляется к периферии ротора и при помощи лопаток отбрасывается на стенку корпуса компрессора. Благодаря этому воздух сжимается и через впускной коллектор попадает в двигатель. Корпус компрессора также изготовлен из алюминия.
Корпус оси
Смазка турбокомпрессора производится от системы смазки двигателя.
Корпус оси образует центральную часть турбокомпрессора, расположенную между турбиной и компрессором. Ось вращается в подшипниках скольжения. Моторное масло по каналам проходит между корпусом и подшипниками, а также между подшипниками и осью. В большинстве турбокомпрессоров радиальные подшипники вращаются со скоростью, равной половине скорости оси.
В настоящее время появились конструкции, в которых подшипник неподвижен, а ось вращается в масляной ванне. Масло не только служит для смазки оси, но и охлаждает ее, подшипники и корпус.
Для уплотнения с двух сторон турбокомпрессора устанавливаются маслоотражательные прокладки. С двух сторон устанавливаются также уплотнительные кольца.
Но, не смотря на то, что эти кольца помогают избежать утечек масла, они в действительности не являются уплотнительными прокладками. Их нужно рассматривать как элемент, затрудняющий утечку воздуха и газов между турбиной, компрессором и корпусом оси. В обычном режиме работы турбокомпрессора давление в турбине и компрессоре больше давления в корпусе оси. Часть газов из турбины и часть воздуха, сжатого в компрессоре, попадают в корпус оси и вместе с моторным маслом по сливному маслопроводу проходят в масленый картер двигателя.
Все масляные уплотнения динамического типа, т.е. работают на принципе разности давлений:
1. Разница в диаметрах оси из-за действия центробежных сил образует разность давлений, что затрудняет просачивание масла к турбине.
2. Со стороны турбины уплотнительные кольца расположены в выточках (как в корпусе оси так и на самой оси). Этот же принцип установки колец применен и со стороны компрессора.
3. Уплотнительное кольцо вращается с той же скоростью, что и ось. Благодаря имеющимся в нем трем отверстиям создается противодавление маслу.
4. Внутренняя форма корпуса оси на уровне кольца герметичности весьма своеобразна с целью предотвращения просачивания масла к компрессору.
5. Давление в компрессоре и турбине вытесняет масло в корпус оси.
Когда обороты двигателя низкие или он работает без нагрузки, давление в корпусе оси больше, чем в компрессоре.
В компрессоре воздух отжимается от центра на периферию и сжимается. Этот эффект мы можем наблюдать при быстром размешивании кофе в чашке: кофе будет отброшен на стенки чашки. Воздух в компрессоре завихрятся и отбрасывается на стенки компрессора, после чего этот сжатый воздух поступает в двигатель. Поэтому становится ясно, почему в случае слабого наддува в двигателе с турбокомпрессором (т.е. когда давление турбокомпрессора близко к нулю) за ротором компрессора образуется небольшое разряжение.
Естественно, при работе компрессора могут иметь место утечки масла из корпуса оси в компрессор. Скорость вращения оси турбокомпрессора может быть настолько высокой, что избежать утечек масла, используя обычные манжеты (устанавливаемые, к примеру, в коробке передач), невозможно.
Поэтому в корпус оси устанавливают несколько уплотнительных колец, используя разные методы для наиболее качественного уплотнения мест возможной утечки масла.
Вот некоторые из них:
1. Механический сливной маслопривод турбокомпрессора.
В этом турбокомпрессоре главную роль при уплотнении играет уплотнительное кольцо. Когда двигатель работает на малых оборотах либо без нагрузки, за ротором компрессора образуется область пониженного давления (разрежения). Масло и газы, которые находятся в корпусе оси, устремляются между задней пластиной и уплотнительным кольцом к компрессору.
Когда эта смесь проходит через отверстия кольца, масло, более тяжелое, чем газы, отбрасывается к наружной стороне кольца, но остается в корпусе оси, в то время как газы продолжают свое движение в компрессоре.
Таким образом, уплотнительное кольцо, которое вращается на большой скорости вместе с осью турбокомпрессора, действует как центробежный сепаратор масла.
2. Пластина для отвода масла
Большинство производителей турбокомпрессоров в той или иной форме используют эту схему. Это неподвижная пластина, расположенная поперечно со стороны компрессора.
Масло, идущее от уплотнительных колец, стекает по внутренней стороне пластины вниз, то есть к отверстию для слива масла. Верхняя часть этой пластины имеет такую форму, что она постоянно находится выше нормального уровня масла в корпусе оси. В случае возможного образования разрежения в компрессоре газы засасываются легче, чем более тяжелое масло.
Со стороны турбины проблема отвода масла не так важна, если принять во внимание, что в нормальных условиях давление в турбине всегда выше, чем в корпусе оси. При некоторых условиях эксплуатации может иметь место падение давления в турбине, в таком случае требуется установка пластины для отвода масла со стороны турбины.
Любая конструкция корпуса оси подразумевает также необходимость максимального снижения теплообмена между турбиной с уплотнительными кольцами и компрессором. С этой целью со стороны турбины устанавливается термоизоляционная прокладка, а в корпусе оси имеется множество элементов для теплообмена.
1.4. Основные неисправности турбонаддува дизельного двигателя и способы их устранения.
Синий дым из выхлопной трубы.
Появление синего дыма является следствием сгорания масла, причиной которого может быть либо его утечка в турбокомпрессоре, либо неисправности в двигателе.
Прежде всего, проверьте воздушный фильтр: любое препятствие на пути воздуха к турбокомпрессору может стать причиной утечки масла со стороны компрессора. В этом случае за ротором компрессора образуется разряжение, что вызывает засасывание масла из корпуса оси в компрессор.
Следующим этапом проверки будет снятие корпусов турбины и компрессора для проверки свободного вращения оси и отсутствия поврежденных роторов.
Затем проверьте сливной маслопровод от турбокомпрессора к корпусу двигателя на отсутствие повреждений, сужений и пробок. Засорение этого маслопровода или повышенное давление в картере двигателя (в большинстве случаев вызываемое засорением системы вентиляции картера) приводит к тому, что масло из турбокомпрессора не возвращается в масляный картер двигателя. Проверьте, не повышено ли давление газов в картере. Используйте масло, рекомендуемое производителем для данного двигателя.
Не следует упускать из виду тот факт, что в масляный картер сливается не только масло - в нем присутствует также часть отработавших газов и сжатого воздуха из турбины и компрессора. В этой смеси на одну часть масла приходится 4-5 частей газов.
В последнюю очередь снимите выпускной коллектор двигателя и проверьте отсутствие следов масла. Если и эта проверка окажется успешной, ищите неисправность в двигателе.
Повышенный расход масла (без синего дыма).
Проверьте воздушный фильтр, а затем крепления корпуса турбины турбокомпрессора и давление в нем. Оцените люфт оси турбокомпрессора, проверьте отсутствие следов износа от трения ротора компрессора и турбины о стенки соответствующих корпусов. Это обнаруживается по люфту оси турбокомпрессора.
Если ничего необычного не выявлено, следует искать неисправность за пределами турбокомпрессора.
Иногда постоянная утечка масла происходит через турбину турбокомпрессора при том, что она находится в исправном состоянии. Практика показывает, что "виноват" в этом засоренный сливной маслопровод или повышенное давление в масляном картере двигателя. Как уже разъяснялось выше, по этому маслопроводу течет не только масло, но и большое количество газов. Идеальной формой для этого маслопровода была бы поэтому прямая труба, отходящая от турбокомпрессора и без изгибов идущая в масляный картер двигателя, вывод которой в картере располагался бы чуть выше нормального уровня масла в нем.
Шумная работа турбокомпрессора.
Проверьте все трубопроводы, находящиеся под давлением: вход и выход турбокомпрессора, систему выпуска. Проверьте легкость вращения оси турбины и отсутствие трения роторов турбины и компрессора и их повреждения посторонними предметами. Если установлено, что роторы трутся или повреждены, снимите и замените турбокомпрессор.
1. Полностью снимите маслопровод и трубку сапуна. Тщательно проверьте, не засорились и не повреждены ли они.
2. Ни в коем случае не используйте герметик для крепления подающего и сливного маслопроводов турбокомпрессора. Большинство герметиков при контакте с горячим маслом растворяются в нем. Такое загрязненное масло может повредить подшипники и кольца турбокомпрессора.
3. Очень часто остатки герметика вызывают засорение масляных каналов внутри турбокомпрессора.
4. Не забудьте смазать турбокомпрессор перед его установкой.
5. Промойте двигатель, замените масло, установите новые масляный и воздушный фильтры.
Следует обращать внимание на правильность вождения, особенности двигателя с турбокомпрессором (запуск и остановка двигателя). Если заглушить двигатель, работающий на высоких оборотах, турбокомпрессор продолжает вращаться без смазки, потому что давление моторного масла почти равно нулю. При этом повреждаются подшипники и кольца турбокомпрессора.
Кроме того, очень важно дать двигателю поработать на холостых оборотах минимум 30 секунд, прежде чем давать ему полную нагрузку (по тем же причинам, что и при остановке).
Нужно регулярно заменять масло и фильтр, используя масло, подходящее для данного турбокомпрессорного двигателя.
Следует, что основными причинами неисправностей являются утечки воздуха и отработавших газов. С помощью таблицы можно найти участки, откуда может происходить утечка. Утечки всегда производят шум, и из-за потери газов или воздуха всегда снижается производительность турбокомпрессора, что, следовательно, уменьшает мощность двигателя. Недостаток воздуха может быть причиной черного дыма, выходящего из выхлопной трубы. Иногда, не найдя неисправности, шум можно устранить заменой турбокомпрессора.
Поиск неисправности на дизельном двигателе с турбокомпрессором
1. Если двигатель не развивает полную мощность, и при его работе выделяется черный дым, необходимо проверить следующие элементы:
- воздушный фильтр;
- крепления воздухоотводов;
- выпускной коллектор, его уплотнения систему выпуска;
- турбокомпрессор (следы трения роторов турбины и компрессора).
2. Если при работе двигателя выделяется синий дым и расходуется много масла, нужно проверить следующие элементы:
- воздушный фильтр;
- подшипники и уплотнительные кольца турбокомпрессора (отсутствие повреждений);
- турбокомпрессор (отсутствие засорения загрязненным маслом);
- трубу сливного маслопровода и сапун двигателя.
3. Если турбокомпрессор шумит при работе, следует проверить следующие элементы:
- крепления воздуховодов;
- систему выпуска;
- подшипники (отсутствие повреждений из-за нехватки масла или загрязненного масла).
Неисправности турбокомпрессоров
Существуют три главных причины повреждения турбокомпрессоров:
- недостаток масла;
- попадание посторонних предметов;
- загрязненное масло.
Недостаток масла
Первыми выходят из строя из-за недостатка масла подшипники. После выхода из строя одного или нескольких подшипников могут последовать другие повреждения, такие как трение роторов турбины и компрессора, износ уплотнительных колец. В худшем случае может даже треснуть ось турбины.
В нормальных условиях ось и подшипники работают при температурах 60-90°С.
В случае нехватки масла резко увеличивается теплоотдача на ротор турбины. Это тепло в совокупности с теплом, выделяющимся при трении в подшипниках, поднимает температуру оси до приблизительно 400°С, приводя к коксованию остатка масла и вызывая перегрев оси.
Кроме того, перегреваются все подшипники и корпус оси. Последний деформируется, а материал подшипников наваривается на ось турбокомпрессора.
В случае биения оси возникают значительные повреждения на внешних частях впускного канала, а уплотнительные кольца утрачивают свои свойства.
Из-за поломки подшипников лопатки ротора компрессора ударяются о внутреннюю его часть и повреждаются.
Деформированные концентрические отверстия внутри подшипника. Рабочая поверхность подшипника изношена. Обычно эта часть повреждается незначительно, и к такому виду ее приводит лишь полное отсутствие масла.
При высокой температуре, возникающей вследствие трения при биении оси, алюминиевые подшипники плавятся. Подшипники имеют частично забитые отверстия для подвода масла и полностью изношенную поверхность.
Бронзовые подшипники в случае перегрева теряют оловянный слой и изменяют цвет. Этот слой поврежден, а местами полностью отсутствует. Для сравнения справа показан новый подшипник.
Попадание посторонних предметов
Попадающие из двигателя обломки деталей, например, части клапанов или поршневых колец, вызывают серьезные повреждения ротора турбины.
Повреждения ротора компрессора могут быть вызваны множеством причин. Например, если во впускной канал компрессора попадает твердый предмет, края лопаток ротора компрессора попадает твердый предмет, края лопаток ротора компрессора сбиваются, а если мягкий (кусок ткани или резины) - гнутся.
Абразивные материалы, такие как песок или грязь, быстро ошлифовывают лопатки ротора компрессора. Полностью сточенные лопатки - это может быть вызвано утечкой между воздушным фильтром и турбокомпрессором.
Следствием этого явления будет также разбалансировка оси и роторов турбины и компрессора. После этого дальнейшие повреждения неизбежны. Сильно поврежденные канавки подшипников.
Разбалансированный ротор может повредить подшипники. При скоростях вращения, достигающих 130000 об/мин, даже легкий дисбаланс может увеличиться до огромных размеров.
Загрязненное масло
Турбокомпрессор смазывается фильтруемым маслом. При загрязнении масла происходят повреждения деталей. Поверхность оси поцарапана загрязнениями, содержащимися в моторном масле.
Кроме того, при этом быстро изнашивается рабочая поверхность подшипника. В данном случае рабочая поверхность в некоторых местах повреждена настолько, что даже каналы для подвода масла начинают закрываться.
В крайних случаях внутренняя и наружная поверхности подшипника стачиваются настолько, что полностью удаляется слой олова.
Густое масло задерживается на внутренних перегородках корпуса оси и снижается герметичность, вызывая большие утечки масла. Густое масло может также закоксовываться под воздействием тепла и затем стать причиной последующих повреждений подшипников и уплотнений.
Загрязнения могут даже глубоко процарапать внешнюю поверхность подшипника. Что касается алюминиевых вкладышей, загрязнения могут задерживаться на их поверхности и вследствие этого о к задерживаться на их поверхности и вследствие этого вызывать значительные отложения на оси подшипника и в его корпусе. Отложение закоксованного масла на роторе турбины может быть вызвано дефектом системы герметичности турбокомпрессора, загрязненным маслом в корпусе оси или оттоком масла в систему выпуска из-за сильного износа самого двигателя. Это может быть также вызвано повышенным давлением в масляном картере двигателя, засорением сливного маслопровода турбокомпрессора или загрязнением воздушного фильтра.
В заключение следует отметить, что всех вышеописанных неисправностей можно избежать при правильном и регулярном обслуживании двигателя.
Таблица № 3.Неисправности двигателей с турбонаддувом
Причина неисправности | Способ устранения |
| Двигатель не пускается | |
| Отсутствует топливо | Отрегулируйте угол опережения впрыскивания топлива |
| Нарушилась регулировка угла опережения впрыскивания топлива | То же |
| Наличие воздуха в топливной системе | Устраните негерметичность, удалите воздух |
| Замерзла вода, попавшая с топливом в топливопровод или на сетку заборника топливного бака (в холодное время года) | Осторожно прогрейте топливные фильтры, трубки, бак ветошью, смоченной горячей водой, или паром. Не пользуйтесь открытым пламенем |
| Двигатель не развивает необходимой мощности, дымит | |
| Засорился воздухоочиститель или колпак воздухозаборника | Проверьте воздухоочиститель, очистите сетку колпака |
| Засорились фильтрующие элементы фильтра тонкой очистки топлива | Замените фильтрующие элементы |
| Утечка топлива из системы | Подтяните соединения в топливопроводе |
| Нарушилась регулировка угла опережения впрыскивания топлива | Отрегулируйте угол опережения впрыскивания топлива |
| Плохое распыливание топлива форсунками | Замените распылители форсунок |
| Нарушена регулировка привода управления регулятором частоты вращения | Проверьте и отрегулируйте привод |
| Увеличены тепловые зазоры | Отрегулируйте зазоры |
| Ослабло крепление трубки высокого давления | Подтяните гайку крепления |
| Применено топливо, не соответствующее сезону (топливо загустело) | Замените фильтрующие элементы фильтра тонкой очистки топлива, промойте фильтр грубой очистки, замените топливо на соответствующее сезону, прокачайте систему питания |
| Низкое давление нагнетаемого воздуха в результате: | |
| — утечки воздуха через соединения впускного коллектора с головками цилиндров, патрубками, турбокомпрессорами и компрессорами пневмопривода тормозных систем | Подтяните соединения, при необходимости замените прокладки и соединительные шланги |
| — прорыва газов в соединениях выпускного коллектора и корпуса турбины | Подтяните соединения, при необходимости заменить прокладки и соединительные шланги |
| — заедания ротора турбокомпрессора | При тугом вращении ротора и задевании его о корпусные детали замените турбокомпрессор |
| — загрязнения проточных частей компрессора или турбины | Снимите турбокомпрессор и удалите отложения с проточных частей |
| Посторонний шум в зоне турбокомпрессора | Подтяните детали крепления корпусов турбины и компрессора. Проверьте, нет ли задевания ротора при его крайних осевых положениях, при необходимости замените турбокомпрессор |
| Двигатель стучит | |
| Раннее впрыскивание топлива в цилиндры | Отрегулируйте угол опережения впрыскивания топлива |
| Увеличены тепловые зазоры | Отрегулируйте зазоры |
| Моторное масло не соответствует указанному в руководстве | Замените масло |
| Уровень охлаждающей жидкости в расширительном бачке ниже допустимого | Найдите и устраните негерметичность, восстановите нормальный уровень охлаждающей жидкости |
| Закрыты жалюзи радиатора | Откройте жалюзи |
| Нарушена герметичность пробки расширительного бачка | Замените пробку |
| Повышенный расход масла | |
| Длительная работа двигателя на частоте, соответствующей режиму холостого хода | Сократите, по возможности, работу на режимах холостого хода |
| Утечка масла через соединения смазочной системы турбокомпрессора | Подтяните соединения, при необходимости замените прокладки и уплотнительные резиновые рукава |
| Засорение воздухоочистителя или колпака воздухозаборника | Проведите обслуживание воздухоочистителя или очистите сетку колпака |
| Понижение давления в смазочной системе | |
| Высокая температура масла | Убедитесь в исправности датчика давления и указателя аварийной температуры масла. Откройте кран включения масляного радиатора |
| Низкий уровень масла | Долейте масло |
| Загрязнение фильтрующих элементов | Замените фильтрующие элементы |
| Неплотности и утечки охлаждающей жидкости и масла | Проверьте состояние уплотняющих колец и прокладок, вышедшие их строя замените, проверьте затяжку крепежных деталей в местах соединений и герметичность корпусных деталей |
| Засорение или заедание клапанов масляного насоса | Промойте клапаны, замените сломанные пружины |
| Повышенная температура жидкости в системе охлаждения | |
| Включатель гидромуфты установлен в положение 0 | Переведите рычаг включения в положение А |
| Неисправен включатель гидромуфты | Временно переведите рычаг включателя в положение П, отрегулируйте включатель |
| Слабо натянуты или оборваны ремни | Натяните или замените ремни |
| Загрязнена внешняя поверхность сердцевины радиатора | Очистите от грязи радиатор |
| Повышенный расход охлаждающей жидкости | |
| Утечка жидкости через соединения | Подтяните соединения, при необходимости замените прокладки и уплотнительные кольца |
| Наличие моторного масла в охлаждающей жидкости | |
| Ослабло крепление термосилового датчика включения гидромуфты | Замените клапан с термосиловым датчиком |
1.5. Ремонт турбонаддува дизельного двигателя.
В эксплуатации турбокомпрессор не требует специального ухода. Его работу проверяют на слух при пуске дизеля. Исправный ротор вращается без заеданий, рывков и биений. После нескольких минут работы дизеля на максимальной частоте вращения устанавливают максимальную частоту вращения режима холостого хода и выключают подачу топлива. Ротор должен вращаться не менее 5 с. Легкость вращения ротора проверяют вручную.
Для этого отворачивают гайки крепления впускного патрубка и снимают его вместе с прокладкой и сеткой и рукой проворачивают ротор. Проверку повторяют несколько раз при крайних положениях ротора, устраняя его осевой и радиальный зазоры последовательно с одной и другой стороны. Если ротор вращается легко, то устанавливают на место прокладку с сеткой, патрубок и затягивают гайки крепления. При затрудненном вращении ротора разборку продолжают до выявления дефекта. При задевании колес компрессора или турбины за вставки, тугом вращении ротора в подшипнике и повышенном износе подшипника турбокомпрессор снимают с дизеля и отправляют в мастерскую. При тугом вращении ротора турбокомпрессор разбирают для промывки деталей уплотнения и проточных частей от смолистых отложений и грязи. Последовательность разборки следующая. Сначала отворачивают гайки крепления и снимают впускной патрубок, затем снимают сопловой венец со шпилек корпуса турбины. Снимают корпус компрессора в сборе с диффузором, отворачивают гайку и снимают колесо компрессора. Снимают крышку корпуса подшипников и извлекают маслоотражатель, уплотнительные и пружинные кольца. Навинчивают винты крепления и снимают упорный фланец, упорную втулку и вал ротора в сборе с колесом турбины и уплотнительными кольцами.
Извлекают из корпуса подшипников стопорные и упорные кольца, а также втулки плавающего типа. Снимают с вала ротора и маслоотражателя уплотнительные кольца.
При сборке турбокомпрессора смазывают поверхности качения моторным маслом, замки смежных уплотнительных колец разводят в противоположные стороны, винты крепления упорного фланца раскернивают е обеих сторон прорезей под отвертку, совмещая метки на упорной втулке, маслоотражателе и колесе компрессора с продольной риской на валу ротора, а гайку колеса компрессора затягивают до совмещения меток на поверхности гайки и торце колеса компрессора. После сборки заливают в мас- лоподводящий канал 10 ... 15 г моторного масла. Качество сборки турбокомпрессора проверяют вращением ротора вручную. Ротор должен вращаться свободно, не задевая за неподвижные детали.
Для проверки работы турбокомпрессора без его разборки (по давлению наддува) вывертывают пробку на левом впускном трубопроводе, присоединяют к отверстию манометр через жиклер с отверстием диаметром 1 ... 1,5 мм и пускают дизель. При работе с полной нагрузкой и частоте вращения 1700 мин¯¹ коленчатого вала давление наддува должно быть 0,045 ... 0,065 MПa. При снижении нагрузки или уменьшении частоты вращения давление наддува должно плавно понижаться.
Регулярно следят за давлением масла, подводимого к турбокомпрессору. Давление должно быть в пределах 200 ... 450 кПа. Вводимый в турбокомпрессор масляный фильтр с фильтрующими элементами щелевого или сетчатого типа промывают через каждые 240 ч работы дизеля. Кроме засорения фильтра неисправная работа системы турбонаддува может быть вызвана пропуском газов прокладкой между выпускным трубопроводом и турбокомпрессором или в шланговом соединении. В случае необходимости прокладку заменяют, а соединения подтягивают.
Проверьте (в случае необходимости) количество поступающего воздуха, пользуясь техническими данными производителя турбокомпрессора. Затем заглушите двигатель, снимите уплотнение между воздушным фильтром и турбокомпрессором и проверьте отсутствие засорения и повреждений этого канала. Если, не смотря на то, что все это в порядке, неисправность осталась, проверьте уплотнения турбокомпрессора, коллектор и крепление глушителя, чтобы убедиться, что там нет засорения или посторонних предметов. Проверьте отсутствие трещин, затяжку гаек выпускного коллектора, отсутствие повреждений соединений и прокладок системы выпуска.
Теперь повращайте ось турбокомпрессора, чтобы установить, свободно ли она вращается, нет ли повышенного износа или повреждения ротора турбины или компрессора.
Обычно ось всегда имеет небольшой люфт, но если при вращении турбокомпрессора рукой ротор турбины и компрессора задевает или трется о корпус - налицо явный износ.
Если после проверки всех элементов неисправности не обнаружены, значит, падение мощности возникло не из-за турбокомпрессора. Необходимо искать неисправность в самом двигателе.
1.6. Техническое обслуживание турбонаддува дизельного двигателя.
Эксплуатация турбин
Правильная эксплуатация важна для продления службы турбокомпрессора. Самые распространенные ошибки.
Особое внимание к системам смазки и впуска выявляет 2 главные причины поломки турбокомпрессора. Чтобы их избежать, нужно убедится:
• Воздушный и масляной фильтры регулярно проверяются в соответствии с рекомендациями производителя.
• То же самое выполняется и с интервалами обслуживания двигателя.
• Двигатель и оборудование используется так, что это не вредит сроку службы турбины.
Вы можете добиться максимального срока службы турбины, если будете следовать нескольким правилам:
Запуск турбины
Когда запускаете двигатель, используйте минимальный газ и держите двигатель на холостых оборотах минимум 1 минуту.
Полное рабочее давление создается за секунды, но оно только позволяет разогнать движущиеся части турбины в условиях при хорошей смазки. Газовать на двигателе, который лишь несколько секунд назад завелся – значит заставлять турбину вращаться на высоких скоростях в условиях ограниченной смазки. Это может привести к преждевременной поломки турбокомпрессора.
После ремонта
После ремонта турбины или двигателя, убедитесь, что, турбина смазана, добавлением чистого моторного масла до заполнения через входной масляный патрубок. После этого проверьте коленвал не заводя двигатель, чтобы масло начало циркулировать по системе под давлением. Заводя двигатель, дайте ему поработать на холостом ходу несколько минут, чтобы убедиться, что система смазки и подшипники турбины работают удовлетворительно.
Низкая температура и редкий запуск турбины
Если двигатель эксплуатировался некоторое время, или если температура воздуха очень низка, проверните двигатель перед запуском, а затем запустите на холостых оборотах. Это позволяет маслу циркулировать и заполнить систему прежде, чем большие нагрузки.
Выключения
Дайте остыть турбокомпрессору перед выключением зажигания. При нагруженном двигателе, турбокомпрессор работает на очень высоких оборотах и при высокой температуре. Быстрое выключение зажигания или "горячее выключение" создает быстрые переходные процессы и перепады температур в турбине и уменьшает жизнь турбокомпрессора.
Холостые обороты
Желательно не оставлять двигатель долго работающим на холостых оборотах (более 20-30 минут). При холостых оборотах, турбина генерирует низкое давление и возможны протекания паров масла через соединения турбины.
Это не приносит никакого реального вреда для турбины, только придает синий дым к выхлопу двигателя.
При СТО необходимо снимать турбокомпрессор с дизельного двигателя для очистки внутренних поверхностей от отложений и промывки в дизельном топливе. При этом надо проверить целостность лопаток и отсутствие погнутостей. Лопатки надо очищать волосяной щеткой.
Рекомендуемые режимы работы дизельного двигателяс турбонаддувом.
1. При движении на затяжных подъемах и в горных условиях необходимо выбирать такой режим работы двигателя, чтобы не допустить падения оборотов ниже 1200-1600 мин-1.
2. Во избежание подсоса масла из турбокомпрессоров и попадания его в цилиндры двигателя и на проточные части компрессора и турбины не допускайте длительной работы двигателя в режиме холостого хода. Это приводит к закоксовыванию поршневых колец, загрязненности проточной части компрессора и нагарообразованию на проточной части турбины. При вынужденной работе двигателя на оборотах холостого хода (прогрев, накачка воздуха в ресиверы тормозной системы и т.п.) необходимо поддерживать частоту вращения 1200-1600 мин-1.
3. Перед остановом двигателя после работы под нагрузкой обязательно проработайте не менее трех минут в режиме холостого хода во избежание перегрева подшипников турбокомпрессора и закоксовывания узла уплотнения ротора.
Резкая остановка двигателя после работы под нагрузкой категорически запрещается.
При ежедневном техническом обслуживании (ЕО) проверить отсутствие течи из масляной магистрали турбокомпрессора; не допускаются на деталях турбокомпрессора наличие трещин, изломов, наволакивания металла, изменение твердости поверхностей (цвета побежалости).
При сервисе ТО - 1 (первое техническое обслуживание) и ТО - 2 (второе техническое обслуживание) проверять на слух работу турбокомпрессоров, легкость вращения роторов, крепление;
При СО (сезонном техническом обслуживании) очищать турбокомпрессоры.
2. Организационная часть.
2.1. Организация рабочего места.
Каждому двигателю по результатам предремонтного диагностирования, которое может проводиться перед его отправкой в ремонт (до снятия с автомобиля), либо при приемке в ремонт (на испытательном стенде), назначается один из заранее разработанных технологических маршрутов типового технологического процесса ремонта. У двигателей, направленных по одному технологическому маршруту, устраняются все дефекты, предусмотренные маршрутом, независимо от наличия того или иного дефекта на конкретном двигателе. Это сопровождается некоторым увеличением объемов разборочно-сборочных работ ввиду неполного соответствия, с одной стороны, фактических сочетаний дефектов двигателей, направленных по соответствующему технологическому маршруту, и с другой, - сочетания дефектов, устранение которых предусмотрено данным маршрутом. Однако оно будет компенсироваться сокращением объема контрольно-диагностических операций, так как в этом случае не требуется локализация всех дефектов, а достаточно установить наличие или отсутствие только тех дефектов, которые определяют распределение двигателей по технологическим маршрутам. Кроме того, принципиально изменяется организация производства, что выражается в повышении его серийности и сопровождается повышением производительности и качества ремонта.
Двигатели в соответствии с назначенными им технологическими маршрутами распределяются по специализированным рабочим местам, причем на одном рабочем выполняться один или несколько технологических маршрутов. При разборке двигателя с него снимают составные части, демонтаж которых предусмотрен назначенным технологическим маршрутом. Снятые составные части, замена которых не предусмотрена выполняемым технологическим маршрутом, проходят мойку в индивидуальной таре и возвращаются на специализированное рабочее место, a cocтавные части, замена которых предусмотрена выполняемым технологическим маршрутом, направляются на мойку в общей таре, а затем подвергаются дефектации. На рабочие места подаются ремонтные комплекты (комплекты деталей, необходимые и достаточные для выполнения ремонта по назначенному технологическому маршруту).
Результаты приремонтного диагностирования могут подтвердить или опровергнуть правильность назначенного технологического маршрута. В случае обнаружения дефектов отремонтированных двигателей при контрольной приемке они либо устраняются на месте, либо, если это технически невозможно или экономически нецелесообразно, двигатель направляется в повторный ремонт.
2.2 Техника безопасности при выполнении работ автомеханика.
Важное значение для сохранения здоровья работающих имеют мероприятия, обеспечивающие строгое соблюдение правил техники безопасности при работе в производственных подразделениях предприятий при техническом обслуживании и ремонте автомобиля.
Работы нужно выполнять только исправным инструментом. Пользоваться неисправным инструментом запрещается.
Снимать, транспортировать и устанавливать агрегаты следует при помощи подъемно-транспортных механизмов, оборудованных захватами, гарантирующих безопасность работ. Нельзя поднимать и вывешивать автомобиль за буксирные крюки. При подъеме и транспортировке агрегатов нельзя находиться под поднятыми частями автомобиля.
До начала работы необходимо:
-надев спецодежду, проверить, чтобы у нее не было свисающих концов. рукава надо застегнуть или закатать выше локтя;
-проверить слесарный верстак, который должен быть прочным и устойчивым, соответствовать росту рабочего. Слесарные тиски должны быть исправны, прочно закреплены на верстаке; ходовой винт должен вращаться в гайке легко, губки тисков иметь хорошую насечку;
-подготовить рабочее место: освободить нужную для работы площадь, удалив все посторонние предметы; обеспечить достаточную освещенность. Заготовить и разложить в соответствующем порядке требуемые для работы инструмент, приспособления, материалы и т. п.;
-проверить исправность инструмента, правильность его заточки и заправки;
при проверке инструмента обратить внимание на то, чтобы молотки имели ровную, слегка выпуклую поверхность, были хорошо насажены на ручки и закреплены клином; зубила и крейцмейсели не должны иметь зазубрин на рабочей части и острых ребер на гранях; напильники и шаберы прочно насажены на ручки;
-проверить исправность оборудования, на котором придется работать, и его ограждение;
-перед поднятием тяжестей проверить исправность подъемных приспособлений (блоки, домкраты и др.); все подъемные механизмы должны иметь надежные тормозные устройства, а вес поднимаемого груза не должен превышать грузоподъемность механизма. Грузы необходимо надежно привязывать прочными стальными канатами или цепями; нельзя оставлять груз в подвешенном состоянии после работы. Запрещается стоять и проходить под поднятым грузом; не превышать предельные нормы веса для переноски вручную, установленные действующим законодательством об охране труда, для мужчин, женщин, юношей и девушек.
Во время работы необходимо:
-прочно зажимать в тисках деталь или заготовку, а во время установки или снятия ее соблюдать осторожность, так как при падении деталь может нанести травму;
-опилки с верстака или обрабатываемой детали удалять только щеткой;
-при рубке металла зубилом учитывать, в какую сторону безопаснее для окружающих направить отлетающие частицы и установить с этой стороны защитную сетку; работать только в защитных очках. Если по условиям работы нельзя применить защитные сетки, то рубку выполняют так, чтобы отрубаемые частицы отлетали в ту сторону, где нет людей;
-не пользоваться при работах случайными подставками или неисправными приспособлениями;
-не допускать загрязнения одежды керосином, бензином, маслом.
Во время работы пневматическими инструментами необходимо соблюдение следующих требовании:
-при присоединении шланга к инструменту предварительно проверить его и продуть сжатым воздухом;
-не держать пневматический инструмент за шланг или рабочую часть;
-во время работы не разъединять шланги;
-включать подачу воздуха только после установки инструмента в рабочее положение.
По окончании работы необходимо:
-тщательно убрать рабочее место;
-уложить инструмент, приспособления и материалы на соответствующие места;
-во избежание самовозгорания промасленных тряпок и концов и возникновения пожара убрать промасленные концы и тряпки в специальные металлические ящики.
Меры пожарной безопасности на предприятие.
Основными причинами возникновения пожаров на автотранспортном предприятиях являются следующие: неисправность отопительных приборов, электрооборудования и освещения, неправильная их эксплуатация; самовозгорание горючесмазочных и обтирочных материалов при неправильном их хранении; неосторожное обращение с огнем.
Во всех производственных помещениях необходимо выполнять следующие противопожарные требования: курить только в специально отведенных для этого местах; не пользоваться открытым огнем; хранить топливо и керосин в количествах, не превышающих сменную потребность; не хранить порожнюю тару из-под топлива и смазочных материалов; проводить тщательную уборку в конце каждой смены; разлитое масло и топливо убирать с помощью песка; собирать использованные обтирочные материалы, складывать их в металлические ящики с крышками и по окончании смены выносить в специально отведенное для этого место.
Любой пожар, своевременно замеченный и не получивший значительного распространения, может быть быстро ликвидирован. Успех ликвидации пожара зависит от быстроты оповещения о его начале и введения в действие эффективных средств пожаротушения.
Эффективным и наиболее распространенным средством тушения пожаров является вода, однако в некоторых случаях использовать ее нельзя. Не поддаются тушению водой легковоспламеняющиеся жидкости, которые легче воды. Например, бензин, керосин, всплывая на поверхность воды, продолжает гореть. Ацетилен и метан вступают с водой в химическую реакцию, образуя огне- и взрывоопасные газы. При невозможности тушения водой горящую поверхность засыпают песком, покрывают специальными асбестовыми одеялами, используют пенные либо углекислотные огнетушители.
Меры электробезопасности при техническом обслуживании и ремонте автомобилей
Опасность поражения электрическим током возникает при использовании неисправных ручных электрифицированных инструментов, при работе с неисправными рубильниками и предохранителями, при соприкосновении с воздушными и настенными электропроводками, а также случайно оказавшимися под напряжением металлическими конструкциями.
Электрифицированный инструмент (дрели, гайковерты, шлифовальные машины и др.) включают в сеть напряжением 220 В. Разрешается работать только инструментами, имеющими защитное заземление. Штепсельные соединения для включения инструмента должны иметь заземляющий контакт, который длиннее рабочих контактов и отличается от них по форме. При включении инструмента в сеть заземляющий контакт входит в соединение со штепсельной розеткой первым, а при выключении выходит последним.
При переходе с электрифицированным инструментом с одного места работы на другое нельзя натягивать провод. Не следует протягивать провод через проходы, проезды и места складирования деталей. Нельзя держать электрифицированный инструмент, взявшись одной рукой за провод.
Работать с электрифицированным инструментом при рабочем напряжении, превышающем 42 В, можно только в резиновых перчатках и калошах либо стоя на изолированной поверхности (резиновом коврике, сухом деревянном щитке).
Во избежание поражения электрическим током необходимо пользоваться переносными электролампами с предохранительными сетками. В помещении без повышенной опасности (сухом, с нетокопроводящими полами) можно использовать переносные лампы напряжением до 42 В, а в особо опасных помещениях (сырых, с токопроводящими полами или токопроводящей пылью) напряжение не должно превышать 12 В.
Список используемой литературы.
1. Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту автомобилей, - М.: Издательский Дом Третий Рим, 2006. -76с.
2. Макиенко Н.И. Общий курс слесарного дела. - М., 1971.-204с.
3. В.С. Калисский, А.И. Манзон, Г.Е. Нагула Автомобиль B C D E, - М.; «Транспорт», 1986.-123с.
4. В.А. Родичев Грузовые автомобили; учеб. для нач. проф. образования / 3-е изд., стер. – М.; издательский центр «Академия», 2004.-91с.
5. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: Практическое пособие / Ю.И. Боровских, Ю.В. Буралев, К.А. Морозов, В.М. Никифоров - М., 1988.-179с.
6. Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей: Учебник / Ю.И. Боровских, Ю.В. Буралев, К.А. Морозов, В.М. Никифоров, А.И. Фещенко - М., 1997.-121с.
7. Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей. Учебник для средних проф.-техн. училищ. М., «Высш. школа», 1975.- 96с.
