Теоретико-экспериментальное обоснование повышения износостойкости пары трения кольцо-маслоотражатель турбокомпрессора методом отпуска
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
РЕСУРСА
ТУРБОКОМПРЕССОРОВ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ
ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДЕТАЛЕЙ ТОРЦЕВОГО УПЛОТНЕНИЯ
1.1 Назначение турбокомпрессоров
Более ста лет человечество использует технологии, связанные с двигателями внутреннего сгорания. Однако всё это время они не стояли на месте, а динамично развивались. Пятидесятые годы ХХ века ознаменовались прорывом в этой сфере, потому что впервые, после своего появления в 1905 году, массово были задействованы турбокомпрессоры (рис. 1.1) [8].
Так как турбокомпрессоры обладают рядом достоинств, в сравнении с атмосферными (или безнаддувными) двигателями, это даёт ряд преимуществ их владельцам. Во-первых, турбокомпрессоры дают гораздо более высокое соотношение массы к мощности двигателя, что позволяет значительно уменьшить вес и объём двигателя. Во-вторых, турбокомпрессоры позволяют гораздо меньше переключать передачи, особенно на горных дорогах, что делает вождение мягче. Мало того, турбокомпрессоры помогают компенсировать снижение атмосферного давления, поэтому двигатели, оснащённые ими, всё равно работают на стандартную мощность. В-третьих, турбокомпрессоры позволяют обеспечить более эффективное сгорание топлива, что ведёт к его значительной экономии. Только за прошлые 25 лет турбокомпрессоры дали возможность сократить потребление горючего на 40%, и это притом, что средняя скорость автомобилей увеличилась на 50%. Кроме того, поскольку турбокомпрессоры улучшают сгорание топлива, это позволяет уменьшить токсичность отработанных газов, что следует учесть владельцам автомобилей, часто посещающих страны с высокими экологическими требованиями.
Рисунок 1.1. Турбокомпрессор в разрезе: 1 - улитка компрессора; 2 - корпус; 3 - стопорные кольца; 4 - стяжной хомут; 5 - улитка турбины; 6 - уплотнительное кольцо со стороны турбины (аналогичное есть со стороны компрессора, на рис. его не видно); 7 - колесо турбины; 8 - промежуточные втулки подшипников скольжения; 9 - упорный подшипник скольжения; 10 - колесо компрессора; 11 - гайка.
На сегодняшний день существуют турбокомпрессоры, использующие различный подход к решению поставленных перед ними задач. Одним из таких методов, более традиционных, является постоянная турбокомпрессия. Турбокомпрессоры, работающие по принципу постоянной турбокомпресси, колебания давления гасят при помощи солидного выхлопного коллектора, что обеспечивает проход большого числа газов с низким давлением даже на высоких оборотах. Поскольку выхлопные газы выбрасываются с меньшим сопротивлением, турбокомпрессоры помогают в некоторых случаях снизить расход топлива. Однако, постоянная турбокомпрессия имеет намного меньший крутящий момент, особенно на низких оборотах, поэтому турбокомпрессоры с постоянной турбокомпрессией используются на двигателях, не нуждающихся в резком увеличении крутящего момента. К примеру, это могут быть промышленные или морские двигатели.
В двигателях, которым важно получить высокий крутящий момент и при низких скоростях, используются турбокомпрессоры, в которых применяется технология пульсирующей турбокомпрессии. Такие турбокомпрессоры не нуждаются в больших выпускных коллекторах, это практически полностью сохраняет кинетическую энергию, которой обладают выхлопные газы, что выходят из цилиндра. Подобный эффект достигается путём соединения выпускных коллекторов, поскольку цилиндры не сообщаются друг с другом и давление в каналах не постоянно.
Поначалу турбокомпрессоры использовались преимущественно в дизельных двигателях, это и понятно, поскольку в силу принципа работы они больше нуждаются в увеличении давления воздуха. Современные турбокомпрессоры позволили дизельным двигателям значительно снизить выброс СО2 в сравнении с двигателями такой же мощности, работающими на бензине, а использование технологии прямого впрыска снизило расход топлива на 15%. Но тут возникает вопрос: почему же большинство автомобилей в Европе продолжает использовать бензиновые двигатели, если дизельные так хороши? Ответ прост - каждый тип двигателя имеет ряд преимуществ и недостатков, иначе бы дизельные двигатели, на которых установлены турбокомпрессоры, давно бы вытеснили с рынка бензиновые двигатели. Одним из главных недостатков дизельного двигателя является его размер, поэтому большинство легковых автомобилей, особенно малолитражные, оснащаются бензиновыми двигателями. Кроме того, поскольку интенсивность движения постоянно растёт, нагрузка на легковые автомобили может быть неполной и именно бензиновый двигатель, благодаря своему меньшему объёму, снижает потери энергии. Но что делать, если экологические стандарты для разных типов двигателей практически не отличаются, да и сэкономить на бензине тоже хочется? Конструкторы придумали выход - установили турбокомпрессоры на бензиновые двигатели. Именно благодаря тому, что турбокомпрессоры появились на бензиновых двигателях, это уравняло их с дизельными двигателями и в экономичности, и в экологическом плане. И хотя турбокомпрессоры на бензиновых двигателях пока стоят, в основном, на спортивных автомобилях, подобная технология пользуется всё большей популярностью, как среди производителей, так и среди потребителей, оценивших все её преимущества (рис. 1.2) [9].
Рисунок 1.2. Принцип работы турбокомпрессора [10].
1.2 Торцевые уплотнения турбокомпрессоров
Турбокомпрессор состоит из приводимого в движение выхлопными газами колеса турбины с валом и распложенног?/p>