книги из ГПНТБ / Лазарев А.А. Двигатели Д-130 и Д-160. Устройство и эксплуатация

ТУРБОКОМПРЕССОР

Турбокомпрессор осуществляет принудительное нагне­ тание воздуха в цилиндры двигателя под определенным давлением. Он представляет собой одноступенчатый цен­ тробежный компрессор с приводом от радиальной центро­ стремительной турбины, работающей в потоке выпу­ скных газов двигателя.

Турбокомпрессор (рис. 38) состоит из двух колес: турбинного 16 и колеса компрессора 7 и трех корпусов: нагнетателя 1, среднего 9 и турбины 12. Колесо 7 компрес­ сора установлено на шлицевой носок вала 4 и закреплено на нем гайкой 6. Колесо 16 турбины приварено сваркой трения к валу 4 и вместе с колесом 7 образует ротор турбо­ компрессора. Ротор (колеса в сборе с валом) подвергают динамической балансировке, так как он вращается во время работы турбокомпрессора с большой частотой 40000 об/мин. В корпусах компрессора и турбины установлены вставки 2 и 13. Вставка 2 компрессора соединяется с патрубком воздухоочистителя. Вставка 13 турбины входит при уста­ новке турбокомпрессора в отверстие патрубка выпускной трубы дизеля и имеет канавки под уплотнительные пру­ жинные кольца. Последние плотно прилегают к поверх­ ности выпускной трубы и уплотняют сопряжение от про­ сачивания отработавших газов. К фланцу 25 патрубка нагнетателя прикреплен патрубок 1 (рис. 39), второй конец которого соединен шлангом 16 (см. рис. 35) с воз­ духопроводом 15, который, в свою очередь, соединен с впускной трубой дизеля.

Внутри патрубка 1 (рис. 39) установлена заслонка 2 для включения системы автозаправки топливного бака. Рычаг 3 оси заслонки имеет два положения: «Открыто» и «Закрыто». При положении заслонки «Открыто» воздух в цилиндры поступает из турбокомпрессора. При этом клапан 2 (см. рис. 43) в штуцере воздухопровода топлив­ ного бака закрыт. При положении заслонки «Закрыто» воздух в цилиндры двигателя поступает из воздухопро­ вода, один конец которого соединен с внутренней полостью топливного бака, а другой — с трубкой 12 (см. рис. 35) впускной трубы.

Турбокомпрессор прикреплен к фланцу 8 (см. рис. 35) выпускной трубы. Отработавшие газы входят в корпус турбины 12 (рис. 38) через два канала, которые соединены один с каналом выпускной трубы, объединяющим выпуск

82

А-А

бокомпрессора к впускной трубе дизеля; 26 —хотверстие для отвода масла в систему смазки дизеля

газов от второго и третьего цилиндров, второй — с ка­ налом, объединяющим выпуск газов от первого и чет­ вертого цилиндров. Такой подвод газов называют им­ пульсным. Он позволяет дополнительно использовать для вращения турбины энергию импульсов отработавших газов.

В корпусе турбины установлен сопловой венец 11, через который отработавшие газы направляются на ло­ патки турбины. Сопловой венец турбокомпрессора дви­

гателя Д-160 имеет большие, Вид А чем у двигателя Д-130, про­

ходные сечения для обеспече­ ния подвода большего количе­ ства газов на лопатки турбины.

Вал турбокомпрессора вра­ щается в бронзовой втулке 23, вставленной с гарантированным зазором в средний корпус. Втул­ ка, таким образом, имеет воз­ можность немного перемещать­ ся (качаться) относительно кор­ пуса. От осевого перемещения втулка удерживается планкой 17, которая входит в паз втулки

динена трубка манометра, показывающего давление мас­ ла. Масло, поступающее к турбокомпрессору, допол­ нительно очищается в ленточно-щелевом фильтре 1 (рис. 40). В корпусе 2 фильтра установлен шариковый перепускной клапан 7, который открывается в случае засорения фильтра и перепускает масло для смазки втулки, минуя фильтр. Для выпуска отстоя в корпусе фильтра внизу ввернута пробка 8.

Для предотвращения перетекания масла в корпус нагнетателя 1 (см. рис. 38) на шлицах вала установлен маслоотражатель 5. Кроме того, между ступицей масло­

84

отражателя и диском уплотнения установлены чугунные уплотнительные кольца.

Для предотвращения перетекания масла в корпус турбины между втулкой и диском уплотнения 10 около турбинного колеса установлены также чугунные уплот­ нительные кольца 18. Тыльная сторона турбинного колеса

Рис. 40. Фильтр турбокомпрессора:

1 — ленточно-щелевой фильтрующий элемент; 2 — корпус; 3 — прокладка; 4 — стакан; 5 — пробка; 6 — пружина; 7 — перепускной клапан; 8 — сливная пробка

и экран уплотнения образуют лабиринт, препятствующий проходу газов в средний корпус.

Масло, пройдя через зазор между втулкой и валом, скапливается во внутренней полости среднего корпуса, откуда через отверстие 26 по трубке возвращается в си­ стему смазки дизеля.

В водяную рубашку 22 среднего корпуса, расположен­ ную вблизи колеса турбины, поступает вода из системы

8 5

охлаждения двигателя. Для этого в стенке водяной ру­ башки имеются два отверстия, предназначенные для под­ вода и отвода охлаждающей жидкости.

Давление нагнетания воздуха, производительность и коэффициент полезного действия турбокомпрессора за­ висят от герметичности корпусов и зазоров а и Ь. Разъемы в корпусах тщательно уплотнены прокладками. Для ре­ гулировки зазоров а и b между корпусами нагнетателя, турбины и средним корпусом установлены регулировочные прокладки. При смещении ротора к среднему корпусу зазор а должен быть равен 0,53—0,7 мм, а зазор b =

= 0,63ч-0,8 мм.

Турбокомпрессор работает следующим образом. Во время работы дизеля отработавшие газы поступают по трубе в корпус турбины и через сопловой венец направля­ ются на лопатки турбинного колеса.

Энергия потока воздуха на лопатках турбинного ко­ леса преобразуется в механическую энергию, которая приводит во вращение турбину, вал и колесо компрессора. Отработавшие газы с лопаток турбинного колеса поступают во вставку корпуса турбины, а далее в выпускную трубу. Газы, проходя с большой скоростью мимо отверстия трубы, связанной с поддоном мультициклона, создают в ней разрежение и отсасывают тем самым пыль из под­ дона.

Колесо компрессора, вращаясь с большой скоростью, создает разрежение во вставке корпуса нагнетателя. В результате этого воздух всасывается через воздухоочис­ титель и поступает на лопатки колеса компрессора. Под действием центробежной силы инерции воздух движется по лопаткам от центра к периферии колеса, поступает в корпус нагнетателя и под давлением нагнетается во впускную трубу и цилиндры дизеля. Принудительное нагнетание воздуха способствует лучшему наполнению цилиндров двигателя свежим зарядом и, следовательно, дает возможность получить большую мощность двигателя по сравнению с обычным дизелем без турбокомпрессора (без наддува).

Развиваемая двигателем мощность существенно за­ висит от работоспособности турбокомпрессора, поэтому нужно постоянно следить за состоянием последнего и вы­ полнять требующиеся операции технического обслужи­ вания.

£6

Уход за турбокомпрессором

В процессе эксплуатации турбокомпрессор не требует никаких регулировок и обеспечивает длительную работу при условии своевременного ухода за ним и соблюдения правил, изложенных дальше.

По указателю давления масла необходимо следить за наличием циркуляции его через турбокомпрессор. Давле­ ние масла должно быть не ниже 1 кгс/см2. При падении давления масла ниже указанного нужно остановить дви­ гатель, выяснить и устранить причину.

Периодически проверять места соединения турбоком­ прессора и подтягивать крепления, не допуская утечки

иподсоса воздуха, пробивания газов и подтекания воды

имасла.

Следует обращать особое внимание на места крепления турбокомпрессора, воздухоочистителя и патрубков за ком­ прессором.

При пуске дизеля после включения подачи топлива нужно проверить, работает ли турбокомпрессор по специ­ фическому, постепенно нарастающему звуку высокого тона, характерному только для работы двигателя с турбо­ наддувом. При остановке хорошо прогретого двигателя нужно проверить состояние турбокомпрессора по про­ бегу вала и колес на слух.

Периодически в сроки, установленные техническими уходами, следует прочищать и промывать фильтр, трубйу подвода масла и отверстия в штуцере и угольнике, а также промывать турбокомпрессор и проверять осевой и диамет­ ральный зазоры вала, как указано дальше. Для промывки турбокомпрессор необходимо снять с двигателя.

Во избежание повреждения рабочих колес турбины и нагнетателя и загрязнения масляной и водяной полостей открытые патрубки вставок турбины и компрессора, фланцы корпусов турбины и компрессора, отверстия под­ вода и слива масляной и водяной полостей должны быть закрыты защитными деталями.

Разбирать, промывать и собирать турбокомпрессор должен в специальной мастерской только опытный ме­ ханик. Перед разборкой нужно тщательно очистить наружные поверхности корпусов от грязи, затем при по­ мощи съемников снять корпуса турбины и нагнетателя. При этом необходимо иметь в виду, что из-за наличия на­ гара по посадочному диаметру корпус турбины снимается

87

с большим усилием, чем корпус нагнетателя, поэтому корпус турбины необходимо снимать первым.

Впроцессе разборки нужно предохранять все детали

иузлы турбокомпрессора от возможных вмятин и других повреждений, обратив особое внимание на лопатки колес. Следует промыть средний корпус, вал и колеса бензином или дизельным топливом, особенно тщательно промывая наружные поверхности колес, посадочные диаметры и торцы среднего корпуса. При промывке поверхности колес нельзя скрести, так как это может нарушить их динами­ ческую балансировку.

Через сливное отверстие необходимо очистить волося­ ным ершом масляную полость среднего корпуса, а затем промыть ее. дизельным топливом.

Воздухоподводящее отверстие в среднем корпусе со стороны нагнетателя нужно промыть бензином или ди­ зельным топливом под давлением.

Спомощью нагнетателя масла необходимо промыть масляную систему турбокомпрессора дизельным топливом под давлением не менее 2 кгс/см2 в течение 6—10 мин. Предварительно нагнетатель следует тщательно очистить от масла и промыть дизельным топливом. Перед промывкой масляной системы необходимо закрыть сливное масляное отверстие в среднем корпусе турбокомпрессора специаль­ ным фланцем с прокладкой и воздухоподводящее отвер­ стие со стороны нагнетателя деревянной пробкой.

Следует тщательно очистить и промыть межлопаточные каналы соплового венца в корпусе турбины, внутренние каналы корпусов, а также наружные поверхности вставок

иповерхности вставок, обращенные к каналам корпусов. Нужно очистить от отложений и проверить подвижность уплотнительных колец на вставке турбины. После очистки уплотнительные кольца в канавках должны перемещаться под действием собственного веса.

Впромытом среднем корпусе вал должен легко вра­ щаться в крайних положениях при смещении его до от­ каза к среднему корпусу, в сторону турбины и нагне­ тателя.

Вслучае прихватывания или задевания вала после промывки операцию промывки необходимо повторить и при повторном задевании снять вал и удалить твердый

нагар со стороны турбины. Во избежание разбаланси­ ровки ротор нужно разбирать только в случае крайней необходимости. Перед разборкой следует нанести метки

8 8

на торцы гайки и вала^ определяющие затяжку гайки при первоначальной балансировке.

При разборке нужно очистить нагар в бесконтактном уплотнении со стороны турбины, на внутреннем диаметре диска уплотнения, в маслосгонном кольце, в лабиринт­ ном уплотнении на торцах экрана и диска колеса турбины и в щели между диском и экраном уплотнения. После уда­ ления нагара щель между диском и экраном уплотнения следует промыть под давлением. Необходимо также про­ мыть поверхности среднего корпуса вместе с прикреплен­ ными деталями со стороны турбины и нагнетателя. Про­ мыть бензином или дизельным топливом детали вала.

Запрещается снимать со среднего корпуса диски и экран уплотнения во избежание нарушения соосности отверстий, так как эти детали обработаны в сборе.

Во избежание разбалансировки вала и колес запре­ щается всякая механическая обработка и замена какойлибо детали вала, кроме фиксатора.

Перед установкой в подшипнцк рабочие шейки вала необходимо смазать чистым дизельным маслом.

В случае промывки турбокомпрессора без разборки ротора перед установкой турбины и нагнетателя нужно проверять затяжку гайки вала. При ослаблении затяжки гайку затянуть с заменой фиксаторов. При сборке ротора следует устанавливать новый фиксатор под гайку креп­ ления колеса компрессора.

До и после промывки среднего корпуса с ротором нужно замерить осевой и диаметральный зазоры ротора. Увели­ чение этих зазоров будет характеризовать подвижность ротора, освобожденного промывкой от отложений. Диа­ метральный зазор ротора со стороны турбинного колеса не должен превышать 0,95 мм; осевой должен быть не бо­ лее 0,35 мм.

Если корпус турбины был разобран для очистки на­ гара с соплового венца, то при его сборке разделитель­ ные перегородки на вставке и корпусе турбины и разде­ лительные. лопатки на сопловом венце необходимо сов­ местить.

Во избежание нарушения установленных при перво­ начальной сборке на заводе зазоров an b между вставками и колесами необходимо при сборке корпусов обязательно поставить те же прокладки или новые той же толщины. Категорически запрещается устанавливать между кор­ пусами прокладки меньшей толщины, так как это может

89

повлечь за собой аварию турбокомпрессора из-за задева­ ния колес о вставки.

После окончательной сборки турбокомпрессора необ­ ходимо залить в штуцер подвода масла среднего корпуса чистое масло до заполнения, при этом нужно вращать ротор от руки для образования масляной пленки на под­ шипнике. В собранном турбокомпрессоре ротор должен свободно вращаться при смещении его до отказа к среднему корпусу со стороны турбины и нагнетателя, при этом задевание и прихватывание ротора не допускается.

После сборки промытого турбокомпрессора соеди­ нения фланца среднего корпуса с корпусами турбины и компрессора, а также корпуса турбины со вставкой необ­ ходимо запломбировать.

Перед установкой турбокомпрессора на двигатель нужно убедиться в отсутствии посторонних предметов в «улитках» корпусов турбины и компрессора, которые могут вывести из строя колеса ротора.

Перед присоединением трубка от фильтра к турбо­ компрессору и калиброванное отверстие в поворотном угольнике, а также полый штуцер, которым притягивается поворотный угольник к штуцеру среднего корпуса, должны быть тщательно промыты.

До и после промывки нужно замерить на двигателе по секундомеру пробег ротора на слух при остановке прогретого двигателя сразу же после выключения подачи топлива на режиме максимальных холостых оборотов. Вращение ротора должно прослушиваться не менее 5 с.

Возможные неисправности турбокомпрессора и способы их устранения

Таблица 8

90

Продолжение табл. 8

91