 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Наддув приводным нагнетателем
Является одним из эффективных способов повышения мощности.Данный вид наддува в основном используется на судовых и стационарных двигателях, но благодаря развитию современных технологий он всё чаще используется на бензиновых автомобильных двигателях. Приводной нагнетатель (ПН) – это агрегат, который обеспечивает быструю передачу воздуха, создавая при этом повышенное давление, необходимое для наддува. Отличительная особенность всех ПН в том, что они имеют жёсткую связь с коленчатым валом двигателя и приводится в работу через ременной привод или звёздную передачу. Имея жёсткую связь с коленчатым валом, приводной нагнетатель обеспечивает более высокое давление наддува на небольших частотах вращения двигателя, что улучшает динамические качества транспортных средств, при этом уменьшаются выбросы сажи в окружающую среду. Мощность компрессора при его механическом приводе непрерывно растёт с ростом давления наддува, что также является преимуществом таких агрегатов наддува. Наибольшее распространение среди приводных нагнетателей получили объёмные и центробежные компрессоры. Объёмные компрессоры. Компрессоры с вращающимися рабочими частями, называемые ещё роторными. Объёмные компрессоры делятся на несколько типов.
Достоинствами таких компрессоров являются возможность подавать воздух мгновенно в начале вращения вала двигателя, пропорциональное увеличение производительности компрессора с ростом потребности в надувочном воздухе двигателя. Конструкция компрессора сравнительно проста и дёшева, а его габариты приемлемы для двигателей с наддувом. Пластинчатые компрессоры обеспечивают повышение давления наддува до 0,5…0,6 бар. Лопастные компрессоры. Наиболее широко, в сравнении с другими объёмными компрессорами, применяются в ДВС для наддува. Компрессор такого типа был предложен ещё в XIX веке англичанином Roots. Поэтому такие компрессоры получили название «Рутс». Достоинством компрессора типа «Рутс» является то, что его роторы в корпусе и друг относительно друга работают с зазорами. Благодаря этому в роторах отсутствуют силы трения, не требуется смазывание и охлаждение роторов. Следствие этого – высокая надёжность и долговечность таких машин. Материалы компрессоров «Рутс» более дёшевы, так как не должны иметь высокой термической и механической прочности.
При частоте вращения порядка 1 500 мин-1 роторы компрессора такого типа, переносят порядка 9 000 м3в час.
К преимуществам винтовых компрессоров относится их компактность, достигаемая высокой быстроходностью, а также отсутствие систем охлаждения (имеется только воздушное охлаждение) и смазывания.
Преимуществом центробежных компрессоров является их низкая масса и малые габариты. Механический привод компрессора обеспечивает приёмистость двигателя. В то же время размещение на двигателе механического привода является сложной и дорогостоящей проблемой. «Компрекс» «Компрекс» – наиболее совершенный волновой обменник среди существующих сегодня. «Компрекс» – это система, которая объединяет энергию отработавших газов и механический привод от коленчатого вала двигателя. Такая система позволяет использовать энергию отработавших газов двигателя для сжатия поступающего в цилиндры воздуха при их непосредственном контакте. КПД волновых обменников давления достигает 75%, а степень повышения давления – 2,1. «Компрекс» обеспечивает двигателю высокую приёмистость. С данной системой возможно повышение крутящего момента на величину до 70% (до 40% без промежуточного охладителя) в сравнении с моментом двигателя без наддува. При применении в легковых автомобилях, система «Компрекс» обеспечивает плавно изменяющееся давление наддува с изменением частоты вращения. Дополнительное достоинство – повышение экологичности дизельного двигателя. В то же время системе присущи и определённые недостатки, препятствующие её широкому распространению. Прежде всего, это большие габариты и высокая стоимость. В сравнении с объёмными компрессорами, размещение «Компрекс» на двигателе так же сложно из-за необходимости связи с валом двигателя. Газотурбинный наддув. Приводной нагнетатель в сравнении с турбокомпрессором имеет ряд недостатков, который не даёт возможность устанавливаться на двигателях чаще компрессоров с приводом от газовой турбины. Важнейшим недостатком является то, что для привода компрессора требуется затратить часть мощности самого двигателя. В этом случае энергия отработавших газов бесполезно выбрасывается в атмосферу, в отличие от случая использования турбокомпрессора. Двигатель с турбокомпрессором всегда будет иметь более высокий КПД, в частности благодаря использованию части энергии отработавших газов. Этот факт менее ощутим в бензиновых двигателях благодаря сравнительно низкому уровню применяемого в них наддува и особенностям дроссельного регулирования их мощности. Важным показателем нагнетателя является его габариты. Благодаря высокой частоте вращения, достигнутой у турбокомпрессоров, их габариты чрезвычайно уменьшились по сравнению с габаритами объёмных нагнетателей, как и к массам нагнетателей. Именно по этим причинам наибольшее распространение в практике современного двигателестроения получил турбокомпрессор. Турбокомпрессор (ТКР)– это отдельный агрегат, который состоит из компрессора и газовой турбины, которые механически связанные между собой (Рис.1.). Одна часть ТКР связана с выпускной системой двигателя и приводится в движение энергией отработавших газов (ОГ) двигателя – это турбина. Вторая часть связана с впускной системой, приводится энергией турбины и служит для подачи воздуха в цилиндры под давлением. Частота вращения турбокомпрессора достигает 150 000 мин-1.Главная задача турбокомпрессора – принудительная подача сжатого воздуха в цилиндры двигателя за счет использования энергии отработавших газов. Тем самым обеспечивается полнота сгорания увеличенной доли топлива, что позволяет при прежнем рабочем объеме и тех же оборотах двигателя получать большую мощность.
Рис. 1. Турбокомпрессор: 1 – корпус турбины, 2 – рабочее колесо турбины, 3 – вал ротора, 4 – корпус подшипникового узла, 6 –– диффузор компрессора, 7 – рабочее колесо компрессора, 8 – корпус компрессора, 9 – подшипники. Принцип работы ТКР
Корпус и материалы ТКР
Корпус ротора турбокомпрессора (картридж) образует его центральную часть, расположенную между турбиной и компрессором. Ротор вращается в подшипниках скольжения. Моторное масло по каналам проходит между корпусом и подшипниками, а также между подшипниками и ротором. Любая конструкция картриджа подразумевает также необходимость максимального снижения теплообмена между турбиной и компрессором. С этой целью со стороны турбины устанавливается термоизоляционная прокладка. Направляющий аппарат турбины может быть выполнен лопаточным или безлопаточным. Установка лопаток в направляющем аппарате повышает экономичность и КПД турбины. Корпус компрессора изготавливается из алюминия. Корпус подшипникового узла изготовляется из алюминиевого сплава или чугуна. Алюминиевый корпус легче, а чугунный прочнее. Кроме того, поскольку коэффициент теплопроводности чугуна значительно меньше, чем алюминия, при использовании чугунного корпуса уменьшается тепловой поток, передаваемый от турбины к компрессору. Это несколько снижает температуру и повышает плотность сжимаемого воздуха. Колеса компрессоров и турбины отливаются по выплавляемым моделям. Материалом для колёс компрессоров служит алюминиевый сплав, а турбин — жаропрочный сплав на никелевой основе. С уменьшением размеров турбины и компрессора общая величина современных турбокомпрессоров также уменьшается. При этом турбина располагается все ближе к компрессору. Колёса ТКР
|
Пластинчатые компрессоры. Агрегаты такого типа часто применяются для наддува бензиновых ДВС. Применение таких компрессоров для наддува дизельных двигателей ограничивается максимально достижимой частотой вращения, проблемой смазывания и охлаждения.
Следует принять во внимание, что из-за механической связи с коленчатым валом, такие компрессоры предпочтительны для наддува бензиновых двигателей, благодаря высоким показателям ускорения, которые они обеспечивают двигателю. Частота вращения компрессоров «Рутс» достигает 18 000 мин-1.
Винтовые компрессоры. Конструктивно винтовые компрессоры близки к лопастным компрессорам. В сравнении с компрессорами типа «Рутс» винтовые компрессоры имеют более высокий КПД (включая механические потери на трение до 82%) и допускают более высокие степени повышения давления воздуха.
Центробежные компрессоры. Центробежный компрессор является одной из частей турбокомпрессора (более подробное описание в главе «Газотурбинный наддув»). Ротор центробежного компрессора может вращаться со скоростью от 15 000…200 000 мин-1, в зависимости от размеров компрессора.
Отработавшие газы поступают из цилиндров двигателя в корпус турбины 1 через выпускной коллектор. Там ОГ воздействует на лопаточное колесо турбины 2, заставляя вращаться его с большой скоростью. Колесо турбины передаёт вращение колесу компрессора 7, с которым жёстко связано валом (ротором) 3. Воздух через впускной патрубок компрессора поступает на колесо компрессора, где под действием центробежных сил он отбрасывается на стенку корпуса компрессора (через диффузор 6). В корпусе скорость воздуха уменьшается, а давление растёт. Далее воздух направляется в двигатель. Вал ротора находится в подшипниковом корпусе 4, который соединяет корпус компрессора 8 и турбины 1. Чтобы работа компрессора была достаточно долгой, вал вращается на подшипниках 9, к которым подаётся масло.
Между двигателем и турбокомпрессором не существует жёсткой связи, как в приводных нагнетателях. Частота вращения турбокомпрессора напрямую не зависит от числа оборотов двигателя и характеризуется некоторой инерционностью, т.е. сначала увеличивается подача топлива, увеличивается энергия потоков отработавших газов, а затем уже увеличиваются обороты турбины и нагнетаемое давление поступает в цилиндры двигателя.
Корпус турбины и компрессора сделаны специальной формой в виде «улитки». В корпусе есть два отверстия, которые являются входом и выходом, причём у турбины и компрессора они разные. В турбине из выпускного коллектора ОГ попадают в турбокомпрессор через боковое отверстие. Газы проходят по внутреннему каналу турбины. Этот канал постепенно сужается, и газы, проходя через него, ускоряются и попадают к колесу турбины и приводят его во вращение. Сделано так, чтобы использовать максимальное количество энергии отработавших газов. Скорость вращения турбины зависит от формы и размера канала. Форма корпуса компрессора такая же, как и у турбины, но направление движения там обратное. Воздух через центральное отверстие поступает в колесо компрессора, где под действием центробежных сил его скорость резко увеличивается и выходит из колеса компрессора в диффузор. В диффузоре скорость воздуха уменьшается, а давление растёт. Благодаря этому воздух сжимается и через впускной коллектор попадает в двигатель. Размеры компрессора зависят от количества воздуха, необходимого для двигателя.
Лопатки компрессора могут быть загнуты назад по отношению к направлению вращения колеса. Это приводит к повышению КПД компрессора, однако снижает его «напор», что компенсируется увеличением частоты вращения ротора. Колесо турбины жестко соединяется с ротором методом сварки трением, а колесо компрессора крепится на роторе гайкой с левой резьбой.