Назначение и устройство турбонагнетателя типа PDH50V дизеля К6S310DR

В систему наддува дизеля К6S310DR входя т:

Ø турбонагнетатель;

Ø воздушные фильтры;

Ø охладитель наддувочного воздуха;

Ø впускной коллектор.

Турбонагнетатель (Рис. 76, а). – предназначен для подачи воздуха под давлением в цилиндры дизеля. На номинальном режиме работы давление наддувочного воздуха достигает 0,06 МПа (0,6 кгс/см²), а подача – 6550 м³/ч (при частоте вращения ротора турбонагнетателя 18800 об/мин). Установка турбонагнетателя позволила повысить мощность дизеля с 556 кВт до 994 кВт (с 750 л.с. до 1350 л.с.), одновременно улучшив охлаждение и очистку цилиндров от отработавших газов.

Рис. 76. Турбонагнетатель: а) – продольный разрез;

1 - опорный подшипник; 2 - крышка; 3 - маслоуказательное стекло; 4 - пробка; 5 – центро-бежный диск; 6 - входной корпус; 7, 25, 28 - болты; 8 - сопловой аппарат; 9 - турбинный кор-пус; 10 - турбинное колесо; 11 - вал ротора; 12 - металлический кожух; 13 - шпонка; 14 - ра-бочее колесо; 15 - безлопаточный диффузор; 16 - воздушный корпус; 17, 31 - лабиринты;
18 - воздушный фильтр; 19 - гайка; 20 - сменная кассета; 21 - опорно-упорный подшипник; 22 - кольцо; 23 - заборник; 24 - лопаточный диффузор; 26 - стекловата; 27 - лапа; 29 - винт; 30 - сетка; 32 - внутренняя втулка; 33, 36 - корпус подшипников; 34 - стальная пластина;
35 - наружная втулка; а, б, в - каналы.

На дизеле K6S3I0DR установлен турбонагнетатель типа PDH50V, представляющий собой объединенные в одном агрегате центробежный нагнетатель воздуха и аксиальную турбину. Используя энергию выпускных газов, турбина обеспечивает привод рабочего колеса нагнетателя. С целью уменьшения габаритных размеров агрегата колеса турбины и нагнетателя укреплены на общем валу и образуют ротор турбонагнетателя, опирающийся на быстроходные шариковые подшипники.

Ø Неподвижная часть турбонагнетателя (статор) состоит из трех корпусов: входного 6, турбинного 9 и воздушного 16, соединенных цилиндрическими фланцами.

Входной корпус 6 - соединен с двумя выпускными коллекторами и имеет каналы для прохода выпускных газов к турбине, расположенной в среднем (турбинном) корпусе 9. Патрубки коллекторов уплотнены в каналах входного корпуса тремя чугунными жаропрочными кольцами. Такое телескопическое соединение коллекторов с турбонагнетателем позволяет сохранять достаточную плотность и прочность конструкции при любых температурных линейных деформациях коллекторов. Продукты неполного сгорания топлива (а иногда даже масла), скопившиеся в коллекторах, просачиваются через зазоры в соединениях патрубков с турбонагнетателем, попадают в ванночку и стекают по дренажной трубе, выведенной в раму тепловоза. Ванночка при помощи двух болтов подвешена к торцу входного корпуса.

Сопловой аппарат 8 – представляющий собой стальное лопастное колесо крепят тремя болтами 7 с лепестковыми шайбами к торцу входного корпуса, обращенному к турбинному корпусу. Газы, проходящие через сопловой аппарат, перед тем как попасть на лопатки турбинного колеса приобретают нужное направление и большую скорость за счет специальной формы неподвижных лопастей аппарата.

Турбинный корпус. Входной 6 и турбинный 9 корпусы, соприкасающиеся с горячими выпускными газами, отлиты из чугуна и имеют водяные полости для охлаждения водой, циркулирующей в основном контуре. Подвод воды из напорного коллектора осуществляется через нижние, а отвод – через верхние штуцера корпусов, причем из турбинного корпуса вода выходит через два верхних штуцера. Охладившая турбонагнетатель вода отводится по трубопроводу в коллектор горячей воды.

Из турбинного корпуса 9 газы отводятся через глушитель в выпускную трубу. В верхней части корпуса имеется прямоугольное отверстие, заканчивающееся обработанным фланцем для крепления глушителя. Снизу к турбинному корпусу крепят болтами 28 две лапы 27 для установки турбонагнетателя на кронщтейн, прикрепленный восемью шпильками к заднему торцу блока цилиндров. Турбонагнетатель закрепляют на кронштейне восемью болтами.

Воздушный корпус 16 центробежного нагнетателя – отлит из алюминиевого сплава и имеет форму улитки. К переднему фланцу корпуса при помощи шпилек прикреплен воздушный фильтр 18 с четырьмя сменными кассетами 20. В качестве фильтрующего материала используется металлическая вата или путанка из капроновых нитей. Подготовленные к работе кассеты промасливают и устанавливают на корпусе воздушного фильтра 18, закрепляя каждую кассету двумя барашковыми гайками 19. Легкий алюминиевый корпус фильтра имеет перегородки, создающие лабиринт для прохода воздуха. Внутренние поверхности корпуса покрыты поролоном, выполняющим роль звукоизолятора.

Чтобы ограничить передачу тепла от выпускных газов к нагнетаемому воздуху, между турбинным 9 и воздушным 16 корпусами имеется теплоизоляция. Она состоит из стекловаты 26, заключенной в металлический кожух 12, который прикреплен болтами к воздушному корпусу. Кожух 12 одновременно охватывает вал ротора, уменьшая возможность его нагрева и передачи тепла по валу к рабочему колесу нагнетателя.

В воздушном корпусе 16 смонтированы два диффузора – безлопаточный 15 и лопаточный 24, соединенные между собой восемью болтами 25.

Безлопаточный диффузор 15 - направляет воздух, прошедший через воздушные фильтры, на лопатки рабочего колеса 14.

Лопаточный диффузор 24 - служит для направления воздуха, отбрасываемого лопастями рабочего колеса, в расширяющийся канал улиткообразног о корпуса. За счет формы лопаток диффузора уменьшается скорость нагнетаемого воздуха и одновременно увеличивается его давление.

Ø Ротор турбонагнетателя (Рис.76, б) состоит из вала 11 и двух колес: турбинного 10 и рабочего 14.

Диск турбины приварен к валу 11 ротора, причем плавный переход (галтель) от вала к диску обеспечивает достаточную прочность турбины. В диске сделано 45 елочных пазов для крепления лопаток, изготовленных из жаропрочной стали и имеющих елочные хвостовики. Все лопатки для прочности скреплены бандажной проволокой.

Рабочее колесо нагнетателя – состоит из двух частей, отлитых из алюминиевого сплава. Одна часть колеса – заборник 23, имеет спиральные лопасти, а другая (рабочая) – прямые радиальные, причем переход от спиральных лопастей к радиальным выполнен плавным. Колесо с помощью шпонки 13 напрессовано на вал до упора в выступ и закреплено кольцом 22, которое насаживается на вал в горячем состоянии.

Вал ротора через внутренние втулки 32 (Рис. 76, в и г) опирается на быстроходные шариковые подшипники, смонтированные в камерах корпусов 33 и 36 подшипников. Со стороны турбинного колеса расположен один опорный подшипник 1, а со стороны рабочего колеса нагнетателя – два опорно-упорных подшипника 21. Между наружными кольцами подшипников и корпусами установлены эластичные элементы, состоящие из наружных втулок 35 и пружинного комплекта перфорированных стальных пластин 34, смягчающих удары при высокой частоте вращения ротора.

Рис. 76. Турбонагнетатель:

б) – ротор в сборе; в) – опорный подшипник в сборе;

г) – опорно-упорный подшипник в сборе.

1 - опорный подшипник; 5 - центробежный диск; 6 - входной корпус; 10 - турбинное колесо; 11 - вал ротора; 14 - рабочее колесо; 31 - лабиринты; 21 - опорно-упорный подшипник;
22 - кольцо; 23 - заборник; 32 - внутренняя втулка; 33, 36 - корпус подшипников; 34 – сталь-ная пластина; 35 - наружная втулка.

Смазывание подшипников - осуществляется дизельным маслом, заливаемым в камеры через специальные горловины, которые закрыты пробками 4. Для контроля за уровнем масла в камерах крышки 2 оснащены круглыми стеклами 3. При неработающем дизеле уровень масла должен быть выше центра стекла на 4 мм. Для смазывания подшипников применены центробежные диски 5, укрепленные на валу ротора. Вращающиеся диски захватывают масло и забрасывают его в корпуса подшипников, после чего масло вновь стекает в камеру.

Уплотнение по валу ротора осуществляется лабиринтами 17 и 31. Лабиринт 31 предотвращает попадание выпускных газов в подшипник 1 со стороны турбинного колеса, а лабиринт 17 не допускает подсоса масла рабочим колесом нагнетателя из масляной камеры подшипников 21. Для более надежной защиты подшипника 1 от выпускных газов к лабиринту 31 подводится воздух под давлением из улиткообразного канала корпуса нагнетателя по каналам а, б и в. Количество нагнетаемого воздуха регулируется винтом 29, ввернутым в корпус. Просочившийся через лабиринт воздух не попадает в подшипниковую камеру, а выходит в атмосферу через отверстие в корпусе 6, закрытое сеткой 30.