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技術(shù)與安全知識(shí) |
廢氣渦輪增壓器的工作原理和結(jié)構(gòu) |
廢氣渦輪增壓器是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高壓廢氣來驅(qū)動(dòng)排氣渦輪旋轉(zhuǎn)，由排氣渦輪帶動(dòng)與其同軸的進(jìn)氣渦輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣增壓效果。我們將這種系統(tǒng)稱為渦輪增壓器，將裝在排道中的渦輪稱為排氣渦輪或主動(dòng)渦輪，裝在進(jìn)氣道中的渦輪稱進(jìn)氣渦輪或從動(dòng)渦輪、增壓渦輪。
一、增壓器的基本結(jié)構(gòu)
1、渦輪轉(zhuǎn)子總成
渦輪轉(zhuǎn)子與壓氣機(jī)葉輪以及相應(yīng)的軸上零件組成了轉(zhuǎn)子總成，渦輪轉(zhuǎn)于及壓氣機(jī)葉輪都經(jīng)過精確的單體平衡，以保證轉(zhuǎn)子總成在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下正常工作，渦輪轉(zhuǎn)子采用內(nèi)支撐形式，浮動(dòng)軸水位于兩葉輪之間的中間體內(nèi)，轉(zhuǎn)子的軸向力章止推軸承來承受。
2、壓氣機(jī)部分
包括壓氣機(jī)葉輪、擴(kuò)壓器、壓氣機(jī)殼組成。壓氣機(jī)葉輪通過空氣濾清器吸進(jìn)環(huán)境空氣，通過擴(kuò)壓器擴(kuò)壓再由壓氣機(jī)殼收來進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。
3、渦輪機(jī)部分
渦輪機(jī)部分由渦輪殼和渦輪葉輪組成，柴油機(jī)派出的廢氣通過排氣管進(jìn)入渦輪殼，以一定方向流向渦輪葉輪，從而使渦輪高速旋轉(zhuǎn)。
霍爾塞特增壓器結(jié)構(gòu)圖
二、動(dòng)平衡的影響
1、平衡定義
是改善轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布，以保證轉(zhuǎn)子在軸承中旋轉(zhuǎn)時(shí)因宋平衡而引起的振動(dòng)或振動(dòng)力減小到允許范圍內(nèi)的工藝過程。
2、影響平衡的零件
渦輪轉(zhuǎn)子、壓氣機(jī)葉輪、轉(zhuǎn)子軸上零件。
3、動(dòng)平衡的作用
● 延長軸承的壽命。
● 減少振動(dòng)。
● 降低噪聲。
● 減小功率損失。
● 減小渦輪轉(zhuǎn)子的負(fù)荷。
4、為實(shí)現(xiàn)上述作用采取的平衡措施∶
● 渦輪轉(zhuǎn)子和壓氣機(jī)葉輪的單體平衡。
● 組合轉(zhuǎn)子的組合平衡。
● 中間體核心部件的整體平衡。
三、增壓器的潤滑系統(tǒng)
1、潤滑系統(tǒng)原理
發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)流入的0.2-0.4MPa壓力，潤滑油通過中間殼上的進(jìn)油口流入浮動(dòng)軸承與止推軸承，同時(shí)冷卻轉(zhuǎn)子總成各部件，最后，潤滑油靠重力從中間殼回油孔排出。在轉(zhuǎn)子軸與浮動(dòng)軸承之間、中間殼與浮動(dòng)軸承之間各形成一層油膜。
2、潤滑系統(tǒng)的作用
● 冷卻來自渦輪工作的熱量，降低中間殼溫度。
● 對軸承系統(tǒng)的潤滑。
● 為轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡提供油膜支撐，浮動(dòng)軸承自由浮動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。
四、增壓器的密封作用
1、密封環(huán)∶
在增壓器的渦端和壓端都有密封環(huán)，其作用是有效密封防止廢氣和空氣進(jìn)入中間亮，防止機(jī)油向中間殼兩邊泄漏。
2、封氣∶
利用渦輪端燃?xì)饣驂簹鈾C(jī)端壓縮空氣與中間體建立起來的壓力差，防止中間體中的潤滑油進(jìn)入壓氣機(jī)或渦輪機(jī)端。
3、封油∶
防止中間體潤滑油進(jìn)入增壓器兩端。
五、增壓器旁通閥的作用
1、可以采用較小的渦輪，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的低速性能∶
2、普通增壓器的壓比受渦輪尺寸控制，旁通式增壓器的壓比受旁通渦輪氣流控制；匹配發(fā)動(dòng)機(jī)的性能得到改善。
放氣閥結(jié)構(gòu)圖
六、工作原理
1、渦輪增壓器驅(qū)動(dòng)力：主要通過發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪殼中的渦 輪葉輪，帶動(dòng)同軸上的壓氣機(jī)葉輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)， 隨著越多的廢氣通過渦輪殼，渦輪和壓氣機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速越高。
2、空氣增壓：新鮮空氣進(jìn)入壓氣機(jī)殼后通過高速運(yùn)轉(zhuǎn)的壓葉輪， 在擴(kuò)壓區(qū)的作用下空氣壓力增大并進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)使空氣溫度上升。
3、潤滑和冷卻：增壓器潤滑機(jī)油與發(fā)動(dòng)機(jī)共用，機(jī)油進(jìn)入中間殼后，進(jìn)入渦輪端和壓氣機(jī)端的浮動(dòng)軸承和止推軸承，為使浮動(dòng)軸承可以自由浮動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，浮動(dòng)軸承與中間殼及軸間形成油膜，同時(shí)渦輪端有熱量傳到中間殼中，機(jī)油將熱量帶走而起到潤滑和冷卻作用，因此油臟和進(jìn)油孔堵塞都會(huì)造成增壓器損壞。
4、氣體和機(jī)油密封：在壓氣機(jī)和渦輪端密封環(huán)和軸封的共同作用下，防止機(jī)油進(jìn)入渦輪殼和壓氣機(jī)殼而漏油，同時(shí)也防止廢氣和新鮮空氣進(jìn)入中間殼。
5、軸向和徑向定位：浮動(dòng)軸承、浮動(dòng)軸承擋圈、止推軸承和定距止推套起到保證軸向間隙和徑向間隙， 確保葉輪的靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。
渦輪增壓器模型圖
以上所有的數(shù)據(jù)均是基于柴油發(fā)電機(jī)組帶燃油泵、水泵、機(jī)油泵、空濾器和消聲器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)獲得的，但不帶有充電機(jī)、空壓機(jī)、風(fēng)扇、選用設(shè)備和驅(qū)動(dòng)件。
以上所有的數(shù)據(jù)都是基于ISO 3046標(biāo)準(zhǔn)參考的條件—海拔110m（361ft），大氣壓力100kPa（29.53inHg），進(jìn)氣溫度25℃ (77°F)，相對濕度30%，使用標(biāo)準(zhǔn)No.2號(hào)柴油或符合ASTM D975的柴油。
