توربوشارژرهای خودرو: همه مهم ترین حقایق. دستگاه و اصل عملکرد توربین

توربوشارژر راه حلی است که هم روی بنزین و هم روی هر موتور ماشین دیزلی مدرن نصب می شود. معمولا به عنوان توربودیزل شناخته می شود. کمپرسور مشخص شده نوعی پمپ هوا است که توسط یک توربین به حرکت در می آید. توربین موتور دیزل توسط انرژی به حرکت در می آید گازهای خروجی.

وظیفه اصلی دستگاه این است که هوا را تحت فشار وارد سیلندرهای دیزل کند. هرچه هوای بیشتری وارد محفظه احتراق شود، سوخت دیزل بیشتری می تواند سوزانده شود. نتیجه افزایش قابل توجه قدرت موتور بدون نیاز به افزایش فیزیکی حجم سیلندرها است.

در این مقاله بخوانید

اصل کار و طراحی توربوشارژر دیزلی

توربوشارژر یک موتور دیزل از دو چرخ تشکیل شده است: توربین و کمپرسور. این چرخ ها را می توان پروانه نیز نامید. پروانه توربین به طور مستقیم و محکم از طریق یک محور به چرخ کمپرسور متصل می شود. دستگاه سوپرشارژر را می توان به اجزای اصلی تقسیم کرد:

• محفظه کمپرسور (1);
• چرخ کمپرسور (2);
• شفت یا محور روتور (3)؛
• محفظه توربین (4)
• چرخ توربین (5);
• مسکن بلبرینگ؛

توربین بر اساس یک روتور (پرانه) است که روی محور ثابت شده و در محفظه خاصی محصور شده است. تماس دائمی تمام عناصر توربین با گازهای داغ، ساخت روتور و محفظه توربین از مواد ویژه مقاوم در برابر حرارت را ضروری می کند.

پروانه و شفت در جهت مخالف می چرخند فرکانس بالا، که منجر به بستن محکم یک عنصر به عنصر دیگر می شود. جریان گازهای خروجی از اگزوز وارد منیفولد اگزوز می شود و پس از آن به کانال خاصی ختم می شود. این کانال در محفظه توربوشارژر قرار دارد. بدن شکل حلزونی عجیبی دارد. پس از عبور از حلزون، گازهای خروجی شتاب گرفته و به روتور تغذیه می شوند. به این ترتیب توربین می چرخد.

طراحی دستگاه ممکن است بسته به آن متفاوت باشد انواع متفاوت x موتورهای دیزلی تفاوت اصلی در تعداد کانال های مختلف برای حرکت گازهای خروجی در بدن است. همچنین ممکن است راه حل های اضافی وجود داشته باشد که به شما امکان می دهد جریان گازهای خروجی را در داخل محفظه کنترل کنید (توربین با هندسه متغیر) و غیره.

دستگاه کمپرسور

کمپرسور دارای محفظه و چرخ (روتور) می باشد. بدنه کمپرسور آلومینیومی است. روتور بر روی محور توربین مانند پروانه نصب می شود. چرخ کمپرسور دارای پره هایی است که جنس آن نیز آلومینیومی است. وظیفه چرخ کمپرسور جذب هوایی است که از مرکز آن عبور می کند.

شکل تیغه ها باعث می شود هوا به دیواره های محفظه کمپرسور پرتاب شود و به همین دلیل فشرده می شود. جریان بعدی هوای فشردهخدمت کرده است منیفولد ورودیموتور

محور توربوشارژر

محور است قسمت مرکزیتوربوشارژر و در داخل محفظه روی یاتاقان های ساده ثابت می شود. روانکاری محور با تغذیه محقق می شود. حلقه های مخصوص آب بندی و واشر در دو طرف نصب شده است.

این عناصر از نشت روغن سنگین جلوگیری می کنند تا روان کننده وارد قسمت کمپرسور و توربین نشود. مهر و موم روغن به خودی خود سفتی کامل را ایجاد نمی کند. این محلول ها آب بندی هایی هستند که به دلیل اختلاف فشاری که در حین کارکرد توربوشارژر رخ می دهد عمل می کنند.

آب بندی ها همچنین نفوذ هوا از کمپرسور و گازهای توربین به محفظه محور را به حداقل می رساند. شایان ذکر است که امکان حذف کامل ورود اگزوز و هوای فشرده شده توسط کمپرسور وجود ندارد. اضافی در امتداد خط تخلیه روغن با روغن برداشته می شود و به میل لنگ موتور دیزل ختم می شود.

توربو لگ و توربو

پروانه توربین و چرخ کمپرسور روی یک محور مشترک ثابت می شوند. به همین دلیل، وابستگی خاصی وجود دارد که شامل افزایش عرضه هوا توسط کمپرسور تنها با افزایش سرعت توربین است. کارشناسان مفهوم تاخیر توربو (turbolag) را تشخیص می دهند که به معنای تاخیر در افزایش قدرت دیزل در هنگام فشار دادن شدید پدال گاز است.

تاخیر توربو ناشی از اینرسی کل سیستم توربوشارژ است. نکته این است که برای رها شدن چرخ توربینورود گازهای خروجی به پروانه به زمان معینی نیاز دارد. بالابر توربو یک افزایش چشمگیر است سرعت موتور، که پس از توربوول رخ می دهد.

پروانه توربین توسط گازهای خروجی می چرخد ​​تا فشار تقویت موثری از توربوشارژر ایجاد کند. تحت شرایط خاص، توربین می تواند با فرکانس بسیار بالایی بچرخد که بستگی به این دارد ویژگی های طراحیبدنه دستگاه و شدت جریان گازهای خروجی.

همچنین بخوانید

توربوشارژر موتور دیزل خود تست. بررسی سوپرشارژر بدون جدا کردن وجود روغن در محفظه توربین، بازی شفت، پروانه.

چه زمانی و چرا لازم است محرک توربوشارژر تنظیم شود. اصل عملکرد دستگاه، ویژگی ها و راه های موجودتنظیمات wastegate

با توجه به دستگاه و اصل عملکرد آنها به دو دسته اتمسفری و توربوشارژ تقسیم می شوند. اما همه تفاوت بین این واحدهای قدرت را درک نمی کنند. بیایید ببینیم که چگونه یک موتور توربو متفاوت است، چگونه کار می کند و چگونه کار می کند. بیایید با استفاده از نمونه واحدهای مدرن گروه VAG با این موتورها آشنا شویم.

موتورهای توربو بنزینی

موتور بنزینی توربو موتور است احتراق داخلیبا افزایش مصنوعی نسبت تراکم در محفظه ها به دلیل توربین. افزایش این شاخص باعث افزایش قدرت و غیره می شود مشخصات فنی. از زمان ایجاد اولین موتور احتراق داخلی، مهندسان در تلاش بوده اند تا بدون تغییر قابل توجهی در جابجایی موتور احتراق داخلی، به نیرو اضافه کنند.

در نگاه اول، این تصمیم عملاً در سطح بود - لازم بود به موتور کمک شود تا کارآمدتر "نفس بکشد". این به شما این امکان را می دهد که دریافت کنید بهترین عملکرداحتراق مخلوط سوخت. این را می توان با تامین هوای اضافی به دست آورد. این بدان معنی است که باید آن را به زور و تحت فشار وارد سیلندرها کرد. به لطف حجم هوای اضافی، سوخت کاملاً می سوزد که به افزایش قدرت کمک می کند. اما این فناوری ها بسیار کند معرفی شدند. در همان ابتدا، تجهیزات توربو کمپرسور فقط برای موتورهای بزرگ کشتی ها و هواپیماها استفاده می شد.

تاریخچه موتورهای احتراق داخلی توربوشارژ بنزینی

اولین موتور توربو در قرن گذشته نصب شد. برای اولین بار، موتورهای احتراق داخلی توربوشارژ خودرو در سال 1938 تولید شدند. در اوایل دهه 60، اولین موتورهای دارای توربین برای ماشین های سواری. اینها خودروهای اولد موبیل جت فایر و شورولت کورور مونزا هستند. با همه ویژگی های آنها، موتورها تفاوتی نداشتند قابلیت اطمینان بالاو مقاومت در برابر سایش

آغاز محبوبیت

ICE با توربوشارژر در دهه 70 محبوبیت پیدا کرد. سپس آنها شروع به نصب انبوه روی آنها کردند ماشین های اسپرت. ولی در وسایل نقلیه غیرنظامیموتور توربو به دلیل مصرف سوخت بالا محبوبیت پیدا نکرد. تمام موتورهای بنزینی توربوشارژ آن دوران با این نقص متمایز شدند. اما مصرف سوخت در آن زمان بسیار مهم بود. این بار به بحران نفت در دهه 70 افتاد.

دستگاه توربو ICE بنزینی

الگوریتم عملکرد یک واحد قدرت توربوشارژ بنزینی استفاده از کمپرسور مخصوص است. وظیفه دومی پمپاژ حجم اضافی هوا به داخل محفظه های احتراق است. با بهبود پر شدن سیلندرها با مخلوطی از هوا و سوخت، میانگین فشار موثر در هر چرخه افزایش و قدرت افزایش می یابد. گازهای خروجی به عنوان محرک برای سیستم توربوشارژ استفاده می شود که انرژی آن کار مفیدی انجام می دهد.

کمپرسور مدرن محفظه ای با یاتاقان، چرخ، محفظه توربین است. دومی دارای کانال هایی برای حرکت روان کننده است. شفت روتور، کمپرسور، درایو پنوماتیک نیز در طراحی وجود دارد.روتور در محفظه ای که بلبرینگ ها نصب شده اند نصب می شود. شفتی است که توربین و چرخ های کمپرسور به آن متصل شده است. دومی تیغه دارد. این روتور به دلیل یاتاقان های ساده می تواند بچرخد. برای روانکاری و خنک کنندگی آنها، روغن از آن تامین می شود سیستم روغن کاریموتور برای خنک کننده اضافی، از کانال های خنک کننده نیز استفاده می شود. این عنصرکمپرسور به شکل حلزون ساخته شده است.

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد

لوله توربین به منیفولد اگزوز متصل است. یک کمپرسور - با ورودی. همانطور که قبلا ذکر شد، توربوشارژر توسط انرژی گازهای خروجی هدایت می شود. هنگامی که آنها وارد توربین می شوند، روتور را می چرخانند و در نتیجه انرژی تولید می کنند. علاوه بر این، از طریق لوله اگزوز، گازها وارد سیستم اگزوز می شوند.

چرخ کمپرسور و "حلزون ها" روی یک محور نصب شده اند. با چرخاندن توربین، چرخ کمپرسور هوا را از آن خارج می کند فیلتر هواو آن را به داخل محفظه های احتراق پمپ می کند. بسته به سطح بوست، دستگاه می تواند نیروی فشار را از 30٪ به 80٪ افزایش دهد. با این کار، یک موتور با جابجایی یکسان می تواند مخلوط را در مقادیر زیاد بپذیرد. به همین دلیل است که قدرت واحد از 20٪ به 50٪ افزایش می یابد. گازهای خروجی اگزوز و انرژی آنها راندمان موتور را تا حد زیادی افزایش می دهد.

واحدهای توربودیزل

موتور توربو (دیزل) تقریباً به همین ترتیب چیده شده است. اصل عملکرد توربوشارژر با بنزینی تفاوتی ندارد. تنها تفاوت در وجود اینترکولر است. این یک مکانیسم ویژه است که هوا را قبل از ورود به سیلندرها خنک می کند. حجم هوای سرد کمتر از هوای گرم است. این به آن معنا است هوای سردرا می توان در مقادیر بیشتر به داخل سیلندر "هل" کرد.

موتورهای TSI

این واحدها نصب می شوند مدل های مدرنخودروهای فولکس واگن، آئودی و اشکودا. همه آنها متعلق به یک دغدغه هستند. سازندگان ادعا می کنند که این موتورهای نسل جدید هستند که با موفقیت قدرت و کارایی را با هم ترکیب می کنند. در مورد یک موتور احتراق داخلی کلاسیک معمولی با حجم کم نمی توان انتظار قدرت زیادی از آن داشت. اگر وزن وسیله نقلیه یک تن باشد و موتور کم قدرت باشد به دلیل دینامیک پایین و دور بالا منجر به مصرف سوخت بالا می شود.

موتور با حجم زیاد دارد جریان بالابه دلیل بزرگ شدن محفظه احتراق موتورهای توربو (اشکودا اکتاویا، فولکس واگن و آئودی) یک معجزه واقعی مهندسی هستند. این نیروگاه ها مصرف سوخت کم و توان کافی را با حجم نسبتا کمی ترکیب می کنند.

TSI: دستگاه

این سنگدانه ها ممکن است در اندازه متفاوت باشند. بنابراین، آنها ICE را در 1.2 تولید می کنند. 1.4; 1.6 لیتر و همچنین یک موتور 1.8 توربو، 2.0 لیتری. قدرت موتور به دلیل حجم بیشتر افزایش می یابد. و این تصمیم درستی است. و سپس بیایید در مورد تفاوت ها صحبت کنیم.

توربو شارژ و کمپرسور

TSI هم یک واحد توربوشارژ و هم کمپرسور است. متخصصان گروه VAG از این طرح برای حل مشکل موتور استاندارد استفاده کردند. این افت در سرعت های پایین موتور است. اگر موتورهای توربو کلاسیک را در نظر بگیریم، "حلزون" به دلیل گازهای خروجی کار می کند. نیروی فشار هنگام کار در سرعت های پایین به سوپرشارژر اجازه نمی دهد نیروی لازم را ایجاد کند و آن را به محفظه های احتراق برساند. کافیهوا

یک کمپرسور روی موتور 1.8 توربو ("فولکس واگن") نصب شده است. نمیذاره برق افت کنه حداکثر گشتاور در حالت عادی موتور اتمسفردر حدود 5000 دور در دقیقه است. در مورد موتورهای TSI، حداکثر گشتاور در محدوده 1500 دور در دقیقه تا 4500 دور در دقیقه است. این فاصله کاری است که اکثر درایورها از آن استفاده می کنند. که در موتورهای TSIبه دلیل استفاده از دو توربین فشاری تا 2.5 بار ایجاد می شود.

کمپرسور

این دستگاه از یک درایو تسمه جداگانه کار می کند. او بالاست نسبت دنده. کمپرسور فقط زمانی روشن می شود که راننده گاز را فشار دهد. در سرعت های نزدیک به حالت بیکار، فشار 0.8 BAR است - این بسیار زیاد است. این منجر به عالی می شود ویژگی های پویا. موتور آئودی 1.8 توربو با TSI اینگونه کار می کند. نسل قبلی این موتورها به کمپرسور مجهز نیستند. اینجا فقط یک توربین وجود دارد.

موتور توربوشارژ 1.8 فولکس واگن

این دستگاه حدود 20 سال است که وارد بازار شده است. این مدلموتور احتراق داخلی بسیار محبوب است و تقاضا برای موتورهای توربوشارژ را افزایش داده است. بسیاری از مدل های خودرو از گروه VAG به این موتور مجهز شدند. اولین کار این نیروگاه در سال 1995 انجام شد.

برای اولین بار، موتور 1.8 توربو (فولکس واگن پاسات b5) روی آئودی A4 نصب شد (بله، آنها از همان موتورها استفاده می کنند). در مورد مشخصات، چندین مدل با ظرفیت 150 و 210 وجود دارد قدرت اسب. در سال 2002 آنها موتوری با ظرفیت 190 "اسب" ایجاد کردند. موتور توربوشارژاز فولکس واگن آغاز به طور کامل بود فلسفه جدیدبه طور نسبی موتورهای احتراق داخلی بنزینی. با توجه به توربین بودن، با حجم نسبتا کم عملکرد خوبی داشت. مزیت این واحد اشتهای متوسط ​​است.

مدل A4 از آئودی تا 8 لیتر در 100 کیلومتر در بزرگراه مصرف می کند. در شرایط شهری مصرف سوخت بیش از 10 لیتر نیست. با توجه به وجود 20 سوپاپ در سرسیلندر و توربوشارژر، مهندسان فولکس واگن توانستند بیشتر به دست آورند. عملکرد بالاگشتاور قبل از رسیدن دور در دقیقه به 2000.

بنابراین، این موتور دارای خاصیت ارتجاعی عالی است که مشخصه تاسیسات توربودیزل است، اما در عین حال فرهنگ کار بنزینی است. این واحد به راحتی به گاز نیز تبدیل می شود. نیروگاه یکی از بهترین ها در کل خط است. این موتور دارای عملکرد، مصرف سوخت متوسط ​​و قابلیت اطمینان بالا است. "پاسات" (1.8 توربو) هیچ ندارد ایرادات طراحیواحد. حتی در حال حاضر، در عصر TSI مدرن، عملاً هیچ مشابهی برای این موتور وجود ندارد.

موتورهای توربو: مزایا و معایب

مزیت اصلی موتور توربو این است افزایش قدرت. این هدف اصلی است که بدون تغییرات قابل توجه در طراحی به دست آمد. با همین حجم ها، c می تواند 70 درصد گشتاور و قدرت بیشتری تولید کند. کمپرسور درصد را کاهش می دهد مواد مضر V گازهای خروجی. موتور مجهز به توربین بسیار بیشتر است سطح پایینسر و صدا.

اینها نیروگاه هاقابل نصب روی هر ماشینی عیب اصلی- مصرف سوخت بالا حجم هوا افزایش می یابد و میزان سوخت مصرفی نیز افزایش می یابد. این مشکلمهندسان نمی توانند تصمیم بگیرند همچنین، معایب شامل مشکلات در عملیات است. این موتورهای احتراق داخلی به کیفیت سوخت و روغن بسیار حساس هستند. علاوه بر این، معایب عبارتند از شرایط کمروغن و فیلترهای تمیز کننده موتور روشن می شود افزایش سرعت. به همین دلیل روغن سریعتر خواص خود را از دست می دهد.

برای یک ایده واضح تر از نحوه عملکرد یک توربین در یک ماشین، اول از همه، باید خود را با اصل عملکرد یک موتور احتراق داخلی آشنا کنید. امروزه عمده بار و ماشین هامجهز به واحدهای قدرت 4 زمانه که عملکرد آنها توسط دریچه های ورودی و خروجی کنترل می شود.

هر یک از چرخه های کاری چنین موتوری از 4 چرخه تشکیل شده است که در طی آن میل لنگ 2 دور کامل انجام می دهد.

ورودی- در طی این ضربه، پیستون به سمت پایین حرکت می کند، در حالی که مخلوطی از سوخت و هوا وارد محفظه احتراق می شود (اگر موتور گازسوز) یا فقط هوا اگر واحد دیزلی باشد.

فشرده سازی- در طول این چرخه، فشرده سازی رخ می دهد مخلوط قابل احتراق.

افزونه- در این مرحله مخلوط قابل احتراق با کمک جرقه ای که توسط شمع ها ایجاد می شود مشتعل می شود. در صورت موتور دیزل، احتراق به طور تصادفی تحت عمل رخ می دهد فشار بالاتزریق.

رهایی- پیستون به سمت بالا حرکت می کند، در حالی که گازهای خروجی اگزوز آزاد می شوند.

این اصل کارکرد موتور راه های زیر را برای افزایش کارایی آن تعیین می کند:

نصب توربو شارژ
- افزایش حجم موتور
- افزایش تعداد انقلاب ها میل لنگموتور

توربین در خودرو چگونه کار می کند؟

افزایش حجم موتور

افزایش حجم موتور به دو صورت امکان پذیر است: یا با افزایش حجم محفظه های احتراق و یا با افزایش تعداد سیلندرها در واحد قدرت. با این حال، این روش افزایش قدرت کاملاً قابل توجیه نیست، زیرا دارای معایبی است، از جمله: افزایش مصرفسوخت

افزایش تعداد دور میل لنگ موتور

یکی دیگر راه ممکنبهبود عملکرد موتور، افزایش تعداد دورهای میل لنگ است. این با افزایش تعداد ضربات پیستون در واحد زمان به دست می آید. اما استفاده از این روش محدودیت های شدیدی دارد که ناشی از آن است قابلیت های فنیموتور علاوه بر این، چنین مدرن سازی منجر به افت راندمان واحد نیرو به دلیل تلفات در حین مصرف و سایر عملیات می شود.

توربو شارژ

در دو روش قبلی موتور از هوایی استفاده می کند که به دلیل تزریق خود وارد می شود. هنگام استفاده از توربوشارژر، همان حجم هوا وارد سیلندر می شود، اما با فشرده سازی اولیه آن. این امکان ورود را فراهم می کند بیشترهوا وارد سیلندر می شود که باعث می شود سوخت بیشتری بسوزانید. هنگام استفاده از این فناوری، قدرت موتور نسبت به میزان سوخت مصرفی و اندازه موتور افزایش می یابد.

خنک کننده هوا

در حین فشرده سازی، هوا می تواند تا 180 درجه سانتیگراد گرم شود. با این حال، هوا دارای خاصیت افزایش چگالی در هنگام سرد شدن است که باعث می شود تا حجم هوای ورودی به سیلندر به میزان قابل توجهی افزایش یابد. علاوه بر این، افزایش چگالی هوا به طور قابل توجهی مصرف سوخت و میزان انتشار محصولات احتراق را کاهش می دهد.

همچنین دو نوع توربو شارژ وجود دارد: یک توربوشارژر مبتنی بر استفاده از انرژی گاز خروجی و یک توربوشارژر مکانیکی.

توربوشارژر با درایو مکانیکی

در صورت استفاده از این نوع تراکم، هوا به لطف یک کمپرسور مخصوص که توسط موتور محرکه حرکت می کند، فشرده می شود. اما این روش یکی دارد ضرر بزرگ. نکته این است که هنگام استفاده از یک توربوشارژر مکانیکی، بخشی از قدرت موتور برای اطمینان از عملکرد خود کمپرسور می رود، بنابراین موتور مجهز به چنین سوپرشارژری مصرف سوخت بالاتری دارد. موتور معمولیهمان قدرت

توربوشارژر مبتنی بر استفاده از انرژی گاز اگزوز

این روش مبتنی بر استفاده از انرژی گاز خروجی است که به محرک توربین هدایت می شود. هنگام استفاده از این روش، وجود ندارد اتصال مکانیکیبا موتور تا افت قدرت نداشته باشد.

مزایای اصلی موتورهای توربوشارژ

1) یک موتور توربو مصرف سوخت کمتری نسبت به موتور بدون توربین با قدرت یکسان و سایر موارد برابر دارد.

2) واحد قدرت توربو شارژ به طور قابل توجهی بهترین عملکردنسبت وزن موتور به قدرتی که تولید می کند.

3) استفاده از توربوشارژر فرصت‌های جدیدی را برای بهینه‌سازی سایر پارامترها و ویژگی‌های موتور و همچنین بهبود گشتاور باز می‌کند که از تعویض بسیار مکرر دنده در هنگام رانندگی در ترافیک یا مناطق کوهستانی جلوگیری می‌کند.

4) موتورهای توربو ساکت تر از واحدهای بدون توربو شارژ با همان قدرت هستند.

ویژگی های قدرتی که یک خودرو نشان می دهد مستقیماً تحت تأثیر نرخ پر شدن سیلندر است. مخلوط هوا و سوخت. به منظور افزایش درجه غنی‌سازی این مخلوط، شرکت‌های تولیدی خودروها را به توربوشارژر مجهز می‌کنند. در عین حال، هر مدل و اصلاح برند خاصی از خودرو زیر کاپوت ندارد موتور توربوشارژ. این اولین دلیلی است که مالکان توربین را روی خودرو نصب می کنند. علاوه بر این، توربوشارژر به مرور زمان فرسوده می شود. در این حالت توربین نیاز به تعویض دارد.

مزایای توربین در خودرو چیست؟

پیشرانه توربوشارژر روز به روز محبوب تر می شود و دلایل زیادی برای این وجود دارد، زیرا لیست مزایای توربوشارژر بسیار گسترده است. جذابیت توربین به شرح زیر است:

• افزایش قابل توجهی در قدرت وسیله نقلیه;
• کاهش قابل توجه مصرف سوخت;
• بازپرداخت سریع توربین که به دفعات استفاده از خودرو بستگی دارد.
• صرفه جویی کنید، زیرا موتور ماشین برای بیشتر نیازی به تغییر ندارد نسخه قدرتمند، که بسیار گران است؛
• پایداری موتور؛
• دوستی با محیط زیست - خودرویی با موتور توربوشارژ دارای درجه کمتری از سمیت گازهای خروجی است.

چگونه توربین مناسب را انتخاب کنیم؟

توربین و موتور باید در تعادل عمل کنند و هر نوع موتور به توربین متفاوتی نیاز دارد. البته، بهتر است توربوشارژ اصلی را خریداری کنید، در این مورد، سازنده تمام ویژگی های موتور خودروهای خود را در نظر می گیرد و برای خاص توربین تولید می کند. واحدهای قدرتکه کاملا مناسب آنهاست از آنجایی که چنین توربین هایی ارزان نیستند، ارزش توجه به مدل های غیر اصلی، اما تولید شده توسط سازندگان معروفی که مجوز چنین تولیدی دارند، می باشد. در این حالت، توربین ها در هر مرحله از تولید به طور کامل تست می شوند.

معیارهای انتخاب چیست؟

هنگام انتخاب یک توربین، شما باید در مورد سه عامل اصلی تصمیم بگیرید:

1. نحوه کار با ماشین - برای مسابقه یا ساده - برنامه ریزی شده است سفرهای روزمره;
2. موتور چه ویژگی هایی دارد - هرچه جابجایی موتور کوچکتر باشد، توربین کوچکتر مورد نیاز است و بالعکس. برای موتورهای با حجم 3 لیتر یا بیشتر، به یک توربین دوقلو یا بزرگ نیاز دارید.
3. چه نوع موتوری برای مجهز شدن به آن برنامه ریزی شده است - ماده ای که از آن ساخته شده است به آن بستگی دارد. واحدهای دیزل و بنزین به روش های مختلفی کار می کنند. رژیم دماو توربین باید مقاومت حرارتی مناسبی داشته باشد.

شما نباید توانایی های ماشین را دست بالا ارزیابی کنید و بارهای برق را روی آن "آویزان" کنید که ممکن است نتواند با آن کنار بیاید. برای اینکه در انتخاب اشتباه نکنید، بهتر است با یک متخصص مشورت کنید.

در این مقاله با پاسخ این سوال که توربین چیست آشنا می شویم. در اینجا خواننده اطلاعاتی در مورد ویژگی ها، انواع و روش های بهره برداری انسانی از آن پیدا می کند و همچنین اطلاعات تاریخی مربوط به توسعه این وسیله مکانیکی را در نظر می گیرد.

معرفی

توربین چیست و چگونه کار می کند؟ این یک سیستم تیغه ای (ماشین) است که درگیر تبدیل انرژی ها است: داخلی و / یا جنبشی. این منبع می دهد بدنه کارو به شفت اجازه می دهد آن را انجام دهد هدف مکانیکی. تیغه ها تحت تأثیر جت سیال کار قرار می گیرند که در نزدیکی محیط روتورها ثابت شده است. به حرکت آنها نیز منجر می شود.

این می تواند کاربرد خود را به عنوان یک توربین نیروگاه (NPP، TPP، HPP)، قطعه ای از درایوها برای انواع مختلفحمل و نقل، و همچنین می تواند خدمت کند بخشی جدایی ناپذیرپمپ های هیدرولیک و موتورهای توربین گاز. صنعت انرژی واقعی بدون این دستگاه ها قادر به انجام کار نیست. نوع انتقال حرارت چرخش توربین در نیروگاه های حرارتی، کارایی بالایی دارد، بسیار انرژی بر است. این به شخص اجازه می دهد تا در مقایسه با مقدار برق دریافتی، از منابع مختلف در مقادیر نسبتاً کم استفاده کند.

داده های تاریخی

تلاش های زیادی برای ایجاد دستگاهی مشابه به توربین مدرن، مدتها قبل از ظهور کامل خود که توسط آن در پایان قرن نوزدهم بدست آمده بود متعهد شد. اولین تلاش متعلق به هرون اسکندریه (قرن اول پس از میلاد) است.

I. V. Linde استدلال کرد که در قرن 19 بود که انبوهی از طرح ها و پروژه ها متولد شدند که به شخص اجازه می داد بر "مشکلات مادی" غلبه کند که مانع اجرای و ایجاد چنین فناوری می شد. رویدادهای اصلی آن سالها توسعه علم ترمودینامیکی و همچنین متالورژی و صنایع مهندسی. در پایان قرن نوزدهم، دو دانشمند به طور جداگانه و مستقل توانستند یک توربین بخار مناسب برای صنایع مختلف ایجاد کنند. آنها گوستاو لاوال از سوئد و چارلز پارسونز از بریتانیای کبیر بودند.

داده های رویداد تاریخی

و اکنون با برخی از رویدادهای مربوط به تاریخچه اختراع توربین آشنا می شویم:

• در قرن 1 n ه. هرون اسکندریه سعی کرد یک توربین بخار ایجاد کند، اما برای چندین قرن پس از آن به دلیل این نظر اشتباه که این ایده غیرقابل دفاع است، مورد مطالعه قرار نگرفت.
• در سال 1500، می توان به یک "چتر دود" اشاره کرد - وسیله ای که جریان هوای گرم را از شعله از طریق تیغه های متصل به یکدیگر و چرخاندن یک تف بلند می کند.
• جیووانی برانکا در سال 1629 یک توربین ایجاد کرد که پره های آن به دلیل عملکرد یک جت بخار قوی بالا آمدند.
• در سال 1791، جان باربر، اصالتاً اهل انگلستان، حق ثبت اختراع را به دست آورد که به او اجازه داد اولین مالک و خالق توربین گاز مدرن شود.
• توربین هایی که روی آب کار می کنند برای اولین بار در سال 1832 توسط دانشمند فرانسوی Burden ساخته شدند.
• در سال 1894، ایده یک کشتی که توسط یک توربین بخار حرکت می کند، ثبت اختراع شد و متعلق به سر سی پارسونز بود.
• 1903: ادگیدیوس الینگ نروژی اولین سیستم توربین گازی در نوع خود را طراحی کرد که قادر بود انرژی بیشتری نسبت به تعمیرات داخلی اجزای خود توربین هدر دهد. این فناوری یک پیشرفت مهم در آن زمان بود. مشکلات ایجاد شد سطح ناکافیتوسعه دانش ترمودینامیکی، با این حال، غلبه کرده اند.
• در سال 1913، نیکولا تسلا صاحب امتیازی برای یک توربین شد که بر اساس اثر لایه مرزی کار می کرد.
• 1920: تئوری عملی جریان گاز از طریق کانال ها امکان فرموله کردن داده های واضح را برای توسعه یک درک نظری از فرآیند جریان که در آن گاز در امتداد یک هواپیمای آیرودینامیکی حرکت می کند، فراهم کرد. این کار توسط دکتر A. A. Grifits انجام شده است.
• برای این هواپیما، توربین نیروی محرکه جت توسط Sir F. Whittle ساخته شد و خود موتور در آوریل 1937 با موفقیت آزمایش شد.

آثار گوستاو لاوال

اولین خالق توربین بخار گوستاو لاوال، مخترع اصالتاً سوئدی بود. این عقیده وجود دارد که او با تمایل به ارائه جداکننده شیر ساخته شده خود با یک عمل مکانیکی که بدون دخالت مستقیم انسان انجام می شود، به طراحی چنین مکانیزمی سوق داده شد. موتورهای آن زمان اجازه ایجاد سرعت چرخش مورد نیاز را نمی دادند.

بخار به عنوان سیال کار در دستگاه لاوال عمل می کرد. در سال 1889، او افزودنی به نازل های توربین ساخت که بر روی آن منبسط کننده های مخروطی قرار داد. کار او یک پیشرفت مهندسی بود، و این واضح است، زیرا تجزیه و تحلیل بزرگی باری که بر روی آن اعمال شد چرخ کار، نشان می دهد که او فوق العاده قوی بود. چنین تأثیری حتی کوچکترین تخلفمنجر به عدم حفظ مرکز ثقل می شود و باعث خرابی فوری بلبرینگ می شود. مخترع توانست با استفاده از یک محور نازک که در حین چرخش خم می شود از چنین مشکلی جلوگیری کند.

چارلز پارسونز و آثارش

چارلز پارسونز حق اختراع اولین توربین چند مرحله ای را دریافت کرد و او این کار را در سال 1884 انجام داد. عملکرد مکانیزم دستگاه ژنراتور الکتریکی را فعال می کند. یک سال بعد، در سال 1885، او نسخه خود را تغییر داد، که به طور گسترده شروع به توزیع و استفاده در نیروگاه ها کرد. دستگاه دارای دستگاه تسطیح بود که از تاج ها تشکیل می شد با بیل های توربین که به سمت معکوس. خود تاج ها بی حرکت ماندند. مکانیزم دارای 3 مرحله با شاخص های مختلف نیروی فشار و پارامترهای هندسیتیغه ها و همچنین راه های استقرار آنها. این توربین از توان اکتیو و راکتیو استفاده می کرد.

دستگاه توربین

اکنون این سؤال را در نظر خواهیم گرفت که یک توربین چیست و به مکانیسم عملکرد آن می پردازیم.

مرحله توربین از دو بخش اصلی تشکیل می شود:

1. پروانه (پره های روی روتور که مستقیماً چرخش ایجاد می کنند)؛
2. مکانیسم نازل (تیغه های استارت مسئول چرخاندن سیال کار، که به جریان زاویه مورد نظر برای حمله نسبت به پروانه را می دهد).

بسته به جهت حرکت جریان ها، بدنه های کار را می توان به مکانیزم های توربین محوری و شعاعی تقسیم کرد. در اولین جریان رودخانه. متر در جهت در امتداد محور توربین حرکت می کند. توربین های شعاعی توربین هایی هستند که جریان در آنها عمود بر محور شفت هدایت می شود.

تعداد مدارها این امکان را فراهم می کند که چنین مکانیزم هایی را به مدارهای یک، دو و سه مدار تقسیم کنیم. گاهی اوقات می توانید توربین هایی با چهار یا پنج مدار پیدا کنید، اما این یک اتفاق بسیار نادر است. آرایش چند مداری توربین امکان استفاده از پرش های بزرگ در اختلاف آنتالپی حرارتی را فراهم می کند. این به دلیل قرار گرفتن تعداد زیادی از مراحل با فشارهای مختلف است و همچنین بر قدرت توربین تأثیر می گذارد.

با توجه به تعداد شفت ها می توان توربین های یک، دو و گاهی سه شفت را تشخیص داد. آنها توسط پارامترهای کلی پدیده های حرارتی یا با مکانیسم گیربکس به هم متصل می شوند. شفت ها می توانند کواکسیال و موازی باشند.

دستگاه و اصل کار توربین به شرح زیر است: در مکان هایی که شفت از دیواره های محفظه عبور می کند، ضخامت هایی قرار می گیرد که از نشت سیال کار به خارج و مکش هوا به داخل محفظه جلوگیری می کند.

قسمت جلویی شفت مجهز به یک تنظیم کننده حد است که در صورت لزوم به طور خودکار توربین را متوقف می کند. این اتفاق می افتد، برای مثال، در نتیجه افزایش فرکانس چرخشی که برای یک دستگاه خاص مجاز است.

تبدیل انرژی گاز

توربین چیست؟ که در نمای کلیماشینی که هدف آن تبدیل انرژی به کار است. انواع مختلفی از آنها وجود دارد که یکی از آنها توربین گازی است.

دستگاه یک توربین گاز بر اساس تبدیل پتانسیل انرژی گاز در حالت فشرده یا گرم شده به کاری است که توسط مکانیزم شفت انجام می شود. عناصر اصلی روتور و استاتور هستند. کاربرد خود را به عنوان بخشی از موتور توربین گاز، GTU و CCGT می یابد.

مکانیزم توربین گاز

عملکرد توربین زمانی انجام می شود که دستگاه نازل گازها را تحت فشار به داخل محفظه عبور می دهد، به مکان هایی که کوچک است. در این حالت، مولکول های گاز منبسط و شتاب می گیرند. سپس روی سطح تیغه های کار می افتند و درصدی از بار انرژی جنبشی خود را به آنها می دهند. گشتاور تیغه منتقل می شود.

آرایش مکانیکی یک توربین گاز می تواند بسیار ساده تر از این باشد موتور پیستونیاحتراق داخلی نوین موتورهای توربوجتممکن است چندین شفت و صدها تیغه هم روی استارت و هم روی شفت داشته باشد. توربین های هواپیما نمونه ای هستند. ویژگی آنها همچنین وجود سیستم پیچیده ای از لوله کشی، مبدل های حرارتی و محفظه های احتراق است.

یاتاقان‌های شعاعی و رانشی هر دو به عنوان یک عنصر حیاتی در این توسعه عمل می‌کنند. به طور سنتی، یاتاقان های توپی هیدرودینامیک یا روغن خنک استفاده می شد، اما به زودی توسط یاتاقان های هوا سبقت گرفت. تا به امروز از آنها برای ایجاد میکروتوربین ها استفاده می شود.

موتورهای حرارتی

توربین حرارتی کار انجام شده توسط بخار را به کار مکانیکی تبدیل می کند. در داخل دستگاه تیغه، انرژی پتانسیل بخار در حالت گرم و فشرده به شکل جنبشی تبدیل می شود. دومی به نوبه خود به مکانیکی تبدیل می شود و باعث چرخش شفت می شود.

بخار از طریق دستگاه دیگ بخار تامین می شود و به هر تیغه منحنی ثابت شده در اطراف محیط روتور هدایت می شود. سپس بخار روی آن اثر می‌کند و پره‌ها با هم باعث چرخش روتور می‌شوند. توربین بخار یکی از عناصر PTU است. واحد توربین با ترکیب کار تشکیل می شود توربین بخارو یک ژنراتور الکتریکی

قسمت اصلی موتور بخار

مکانیسم های بخار درست مانند گازها با کمک روتور و استاتور تشکیل می شوند. در اول، تیغه های دارای قابلیت حرکت ثابت هستند، و در آخرین - قادر به حرکت نیستند.

حرکت جریان مطابق با شکل محوری یا شعاعی انجام می شود که به نوع جهت جریان بخار بستگی دارد. شکل محوری با حرکت بخار محیطی محور مشخص می شود که توربین دارای آن است. یک توربین شعاعی دارای جریان بخار است که به صورت عمود حرکت می کند. در این حالت، تیغه ها موازی با محوری قرار می گیرند که در امتداد آن چرخش اتفاق می افتد. آنها می توانند از یک تا پنج سیلندر داشته باشند. تعداد شفت ها نیز می تواند متفاوت باشد. دستگاه هایی با یک، دو یا سه شفت وجود دارد.

محفظه قسمت ثابتی است که به آن استاتور می گویند. دارای تعدادی شیار است که در آنها دیافراگم ها نصب شده است، با اتصال دهنده های مربوط به صفحه پوشش توربین. در امتداد حاشیه آنها، تعدادی کانال نازل (شبکه) قرار داده شده است که توسط تیغه های منحنی ریخته شده به دیافراگم یا جوش داده شده به آن شکل می گیرد.

توربوشارژر

مکانیزمی وجود دارد که از گازهای خروجی برای افزایش فشار در فضای محفظه ورودی استفاده می کند. به چنین واحدی توربوشارژر می گویند.

قطعات اصلی توسط یک کمپرسور مرکزی یا محوری و توربین گازیلازم است تا کار کند. دارای یک شفت عملکرد اصلی افزایش فشار اعمال شده توسط سیال عامل است. این امر به دلیل گرم شدن موتور توربین گاز با کار خود کمپرسور امکان پذیر می شود که به دلیل توربین قدرت می گیرد.

سرانجام

حالا خواننده دارد ایده های کلیدر مورد دستگاه، اصل عملکرد، مکانیسم عمل، روش های عملکرد توربین ها. در اینجا، انواع خاصی از توربین ها نیز در نظر گرفته شد، که در نوع سیال کار، و اطلاعات تاریخی که سیر کلی توسعه این مکانیسم ها را نشان می دهد، متفاوت است. به طور خلاصه می توان گفت که توربین ها دستگاه هایی هستند که انرژی را تبدیل می کنند. تلاش برای ایجاد آنها خیلی قبل از دوران ما انجام شد. در حال حاضر، آنها به طور گسترده توسط افراد در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند، که تا حد زیادی روند کار را ساده می کند، بهره وری را افزایش می دهد و به شما امکان می دهد انجام دهید. اقدامات مکانیکیقبلاً برای بشر غیر قابل دسترس بود.