Принцип рада турбине: опис, уређај, карактеристике

Да би се повећала снага и обртни момент мотора човечанство је смислило много уређаја и јединица. Најлакши начин је повећање запремине коморе за сагоревање. Што више горива доспије у цилиндар, то ће бити кориснији рад. Али постоје проблеми. Прво, величина таквог мотора може бити изван граница, и друго, рад таквог мотора са унутрашњим сагоревањем због велике потрошње горива ће бити непрофитабилан. Стога, недавно произвођачи аутомобила све више опремају своје аутомобиле турбинама. Шта је ова ставка. и који је принцип турбине? У чланку детаљно учимо.

Карактеристично

Турбина је елемент усисног система мотора који служи за повећање притиска ваздуха кроз коришћење енергије из издувних гасова. Захваљујући њеном раду, маса ваздуха у комори за сагоревање се повећава.

То вам омогућава да убрзате мотор и повећате његов обртни момент. Такође имајте на уму да су прве турбине механички управљане. Принцип рада такве турбине је био да се енергија претвори цранксхафт. Са последњим елементом који је повезан појасном трансмисијом. Али ускоро су такве јединице престале да се користе. Сада сви произвођачи користе гасна турбина принцип који омогућава да се повећа ефикасност мотора за 80 процената уместо 30.

Вхере усед

У основи, таква јединица се може наћи на модерним аутомобилима. Али овај компресор се не користи на свим ИЦЕ-овима. Ограничавајући фактор у употреби турбина на бензинским моторима је висок степен детонације. То је повезано са повећањем фреквенције ротације мотора са унутрашњим сагоревањем и великом температуром издувних гасова (до хиљаду степени). С обзиром на то, често се користи турбина. диесел енгине. Принцип рада таквог мотора са унутрашњим сагоревањем је нешто другачији. Постоји мањи ризик од детонације, а температура гасова не прелази 600 степени. Посебно често се компресори налазе на комерцијалним возилима. Немогуће је замислити модеран трактор за аутобусе или дуга путовања који није опремљен таквом турбином. Ако говоримо о брендовима, турбина је инсталирана на следећим аутомобилима:

• Волксваген.
• "Мерцедес".
• Волво.
• "Мазда."
• "Ауди".
• Ренаулт.
• "Тоиота".

Постоје и друге области у којима се примјењује сличан елемент. На пример, то је електрана и мотор са унутрашњим сагоревањем бродова. Али овде се већ користи парна турбина, чији принцип рада ћемо размотрити мало касније.

Недостаци

Зашто овај елемент није присутан на свим моторима са унутрашњим сагоревањем? Пре свега, употреба турбине повећава трошкове производње аутомобила. Поред самог пужа, потребан је и низ других елемената.

Поред тога, мотору је потребан још један робустнији клипни систем и јединица за рад са турбином. То подразумева и додатне трошкове. Такођер међу недостацима може се примијетити тзв. Турбобоиу (када мотор не може добити замах за право вријеме). Разлог за овај феномен је инерција компресора.

Изградња

Дакле, размотримо уређај и принцип рада турбине. Овај елемент се састоји од три главне компоненте:

• Централна зграда.
• Центрифугални компресор.
• Снаилс

Конструкција потоњег укључује котаче турбине и компресора, осовину ротора, слиде беарингс и заптивне прстенове. Све ово је затворено у снажном металном кућишту отпорном на топлоту. Пошто се принцип турбинског мотора заснива на употреби енергије издувних гасова, врели део пужнице може да светли до хиљаду или више степени Целзијуса.

Помоћне ставке

Пошто је турбина део усисног система, њен рад је немогућ без употребе филтера за ваздух, пригушног вентила, као и интеркулера.

Потоњи је дизајниран да хлади кисеоник који се убризгава у комору под притиском. Што је хладнији ваздух у интерцоолеру, то је боље мешавина у цилиндрима. Исто тако у дизајну не ради без спајања и црева за уље.

Како функционише

Важно је напоменути да је принцип рада турбине на бензинском мотору исти као код дизел мотора. Током рада мотора унутрашњег сагоревања производе се издувни гасови. Они улазе у тело (врели део пужнице), где се крећу дуж лопатица турбинског точка. Она се врти до невероватних брзина - 100 или више хиљада окретаја у минути. Пошто је турбински точак чврсто повезан са вратилом, обртни момент се преноси на други хладни део турбине. То, заузврат, почиње да хвата кисеоник из атмосфере. Она продире унутра након што прође кроз филтер. Затим, ваздух под притиском улази у усисни колектор, где се меша са горивом и улази у комору за сагоревање. Као материјали за кућиште турбина користе се челици отпорни на топлоту и легура жељеза и никла.

Перформансе компресора зависе од његовог облика и димензија. Што је већи његов пречник, више зрака се усисава у усисни разводник. Али не можете стално повећавати величину компресора. То може довести до турбопуњења. Мала турбина се брже окреће при номиналној брзини. Али на врхунцу има мање продуктивности. Због тога су величина и облик елемента одабрани строго појединачно за сваки мотор. Не можете инсталирати јединицу из бензинског аутомобила на дизел, и обрнуто. Иако има исти принцип рада турбине, он ће се понашати другачије на различитим аутомобилима.

Важно: специјални бајпас вентил је предвиђен за регулацију притиска појачања. Пнеуматски се управља и контролише се помоћу ЕЦУ мотора.

Систем подмазивања

Ово је интегрална компонента сваке турбине. Принцип рада система за подмазивање је једноставан. Уље се доводи између лежаја и кућишта компресора кроз више канала под притиском. Али немојте мислити да је овај систем потребан само за подмазивање. Он такође хлади грејне делове компресора. На неким моторима, турбина је повезана са заједничким системом хлађења. Због тога се постиже боље хлађење, али је овај дизајн много компликованији и скупљи за производњу.

Да би се ослободили турбина, произвођачи константно побољшавају дизајн турбине на дизелском мотору. Принцип његовог рада остаје исти, али се мењају следеће тачке:

• Маса компресора. Турбина је направљена од лаких и трајних материјала истовремено (на пример, од керамике).
• Беаринг десигн. Што је мањи губитак трења, то је већа снага турбине. Котач се лакше окреће према својим номиналним вредностима.

Типови турбина

Тренутно постоји неколико популарних типова компресора:

• Одвојено. Поседује две млазнице за сваки пар цилиндара и два улаза за издувне гасове. Прва млазница је дизајнирана за брзу реакцију, друга је за максималне перформансе. Дизајн има одвојене испушне канале. То се ради како би се спријечило преклапање канала с отпуштањем испушних плинова.
• Компресор променљиве млазнице. Познат је и као турбина променљиве геометрије. Користи се на моторима са ТДИ ознакама из Волксвагена. Овде у дизајну има 9 покретних ножева. Они могу регулирати проток испушних плинова који иду у турбину. Угао нагиба лопатица је подесив, што вам омогућава да ускладите притисак убризганог ваздуха и брзину кретања гасова са обртањем мотора.

За веће перформансе могу се инсталирати два компресора на возилу. Такви системи имају ознаку "твин-турбо".

Ови механизми су инсталирани секвенцијално. У овом случају, прва турбина ради на ниским окретајима, а друга на високој. На В-моторе, паралелно се уграђују компресори (једна турбина за сваки ред). Као што пракса показује, инсталација два мала компресора је много ефикаснија од употребе једног, али великог.

Парна турбина

Принцип рада је мало другачији. Пара која се формира у котлу, под притиском пада на ротор турбине. Ово последње прави револуцију, стварајући механичку енергију. Типично, ова турбина је повезана на генератор и користи се у електранама. Захваљујући механичкој енергији, генератор производи електричну енергију. Снага таквих јединица може досећи 1000 МВ.

Међутим, овај индикатор значајно зависи од пада притиска паре на улазу и излазу. Такође, сличне турбине се користе за погон пумпе за напајање, на бродовима и бродовима са нуклеарним постројењем. Што се тиче ратних бродова, овде се користи гасна турбина. Принцип његовог рада је следећи. Гас тече кроз јединицу млазнице компресора до подручја ниског притиска. Истовремено се шири и убрзава. Тада проток гаса покреће лопатице турбине. Потоњи преносе силу на осовину кроз дискове. Ово ствара користан обртни момент.

У закључку

Тако смо открили принцип рада дизелске турбине, као и бензина и паре. Као што видите, ови елементи се уграђују са једним циљем - да се развије корисни обртни моменат. У случају аутомобила троши се на довод ваздуха под притиском до улаза. А на електранама је потребна турбина за рад генератора, који производи струју.