Приводной нагнетатель (компрессор). Компрессор приводной


Как устроен приводной нагнетатель в автомобиле?

Нагнетатель компрессорного типа Нагнетатель компрессорного типа повышает мощность двигателя до 50% благодаря тому, что в цилиндры попадает дополнительный воздух и создает там положительное давление на впуске. Система управления двигателем с нагнетателем вырабатывает смесь оптимального состава, увеличивая подачу топлива; в итоге получается состав, который выделяет больше энергии при сгорании, а это, в свою очередь, увеличивает мощность двигателя. Мы остановим ваше внимание на типах приводных компрессоров (роторном, винтовом, центробежном) и на отличиях турбокомпрессора от механического нагнетателя воздуха для автомобиля.

1. Отличие механического нагнетателя от турбокомпрессора

Очень часто механический и турбокомпрессор устанавливают на бензиновые и дизельные агрегаты грузовых и легковых автомобилей с целью повышения мощности двигателя без увеличения объема цилиндров. Турбокомпрессор работает от энергии потока выхлопных газов, а механический нагнетатель – от коленчатого вала. Они имеют абсолютно разную конструкцию и действуют на работу двигателя неодинаково, но при этом оба нагнетают воздух под давлением в камеру сгорания.

Главным отличием и преимуществом механического компрессора над турбокомпрессором является то, что он равномерно увеличивает мощность двигателя независимо от оборотов, что способствует правильности работы двигателя и дает возможность избежать многих неисправностей. Но турбокомпрессор также обладает некими преимуществами: он не имеет привода от двигателя и работает от выхлопных газов, исключая потери мощности. Нагнетатель компрессорного же типа функционирует от энергии двигателя и тем самым забирает у него до 30% мощности.

Механический нагнетатель Турбокомпрессор очень требователен к качеству горюче-смазочных материалов, поэтому приходится чаще менять масло, и за ним нужен особый уход, чего не скажешь о механическом нагнетателе – он менее требователен к ГСМ, и для него главное – чистота поступающего воздуха. Механический компрессор – это отдельный и независимый механизм в конструкции двигателя, что делает проще процесс обслуживания, ремонта и демонтажа. Плюсом турбины являются ее более высокие обороты, но и нагревается она быстрее, а это плохо сказывается на состоянии двигателя и его работе.

Механический компрессор почти сразу выходит на эффективный показатель после запуска двигателя, турбокомпрессор же не будет работать на низких оборотах, лишь на средних и максимальных. Стоит также упомянуть, что турбокомпрессор более экономный в плане топлива. Установка компрессора более доступна и менее затратная в сравнении с турбиной. И турбокомпрессор, и механический нагнетатель имеют свои плюсы и минусы, но их установка – задача не из простых.

2. Типы приводных компрессоров

На сегодняшний день различают три типа приводных нагнетателей: винтовые, роторные, а также центробежные. В роторных и винтовых компрессорах воздух подается с помощью двух вращающихся цилиндрических роторов, а в центробежном – с помощью лопастей крыльчатки.

2.1 Роторные компрессоры

Роторный компрессор Такие компрессоры отличаются простотой конструкции, долговечностью, чистотой подающегося воздуха, уравновешенностью и положительной зависимостью меняющихся режимов работы двигателя с частотой вращения роторов. В рабочих полостях этих компрессоров воздух не сжимается, лопасти в виде ротора нагнетают его в двигатель, в силу этого их еще называют компрессорами с внешним сжатием.

Эти нагнетатели покажут свою эффективность в случае умеренного повышения давления, а когда оно растет на впуске, то падает КПД компрессора. Самыми распространенными являются роторные компрессоры с двумя роторами на впускном и выпускном окне. Следует отметить и их недостатки:

- они сильно нагреваются;

- на КПД влияют зазоры между валами и прочими деталями;

- большой уровень шума, сильная вибрация валов,

- достаточно низкое давление – в пределах 0,7 бар.

2.2 Винтовые компрессоры

Винтовой компрессор Данный вид компрессоров более надежен и совершенен в своей конструкции, с диагональным движением воздуха в проточной части. Сжатие воздуха возможно здесь за счет изменения объема полостей между винтами вращения и корпусом, в воздухе не содержится примесей масла, что благотворно влияет на поршневой двигатель. Этот тип компрессоров отличается высоким КПД – около 85%, достаточно большим давлением – 1 бар и выше, за счет большой частоты оборотов.

Это дает возможность делать корпус менее габаритным, что, кстати, позволяет использовать винтовой компрессор на гоночных машинах. Конструкцию компрессора составляют два ротора с зубчатыми спиральными зубьями, профили которых соответствуют при соприкосновении друг другу. Недостатком считается сложное строение и, как следствие, – дорогой ремонт, да и высокая стоимость в целом. Ремонтировать их нужно на специальных станциях.

2.3 Центробежные компрессоры

Чаще всего в ДВС устанавливаются именно центробежные компрессоры, рабочей частью которых являются особые лопасти. Этот вид более компактный, простой в изготовлении, и, как следствие, дешевле двух предыдущих. Компрессор центробежного типа состоит из входной части, рабочей (собственно, лопасть) и диффузора. Помимо этого, обязательно устанавливается воздухозаборник и специальный фильтр.

Центробежный компрессор После того как воздух проходит через фильтр, он попадает во входное отверстие, которое понемногу сужается, чтобы минимизировать потери воздуха при подводе. Рабочее колесо может крепиться на шпицах, а если оно не очень большого размера, то его можно установить на гладкий вал, который связывается с коленвалом двигателя. Минусом такого типа компрессора является то, что при малых оборотах КПД компрессора будет достаточно низким; зато при высоких – может увеличиться на 30%.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?Да Нет

auto.today

Приводной нагнетатель (компрессор)

Для увеличения мощности двигателя используют два основных вида нагнетателей - турбокомпрессор, работающий от энергии потока выхлопных газов, и механический компрессор с приводом от коленчатого вала.

История появления нагнетателей компрессорного типа

Идея установки нагнетателя для увеличения подачи мощности двигателя принадлежит немецкому инженеру Готтлибу Даймлеру. Впервые он установил компрессор на автомобиль собственной разработки в 1885 году. Первый патент на оригинальную конструкцию нагнетателя воздуха для двигателя внутреннего сгорания оформил в 1902 году Луи Рено.

Турбокомпрессоры применялись для повышения мощности двигателей внутреннего сгорания еще на этапе развития этого вида технологий. Запатентованный американцем Альфредом Бюхи в 1911 году турбокомпрессор на заре своего развития сыграл значительную роль в военной авиации – турбированные бензиновые двигатели ставились на истребители и бомбардировщики для повышения их высотности. Свое применение в автомобильном дизелестироении технология нашла относительно недавно. Первым серийным автомобилем с турбированным дизелем был появившийся в 1978 г. Mercedes-Benz 300 SD, а в 1981 г. за ним последовал VW Turbodiesel. В дальнейшем применение механических нагнетателей пошло двумя параллельными путями. Первыми их ценность признали инженеры, занимавшиеся постройкой дизельных двигателей, для которых характерна высокая степень сжатия, и требуется принудительное нагнетание воздуха, то есть в двухтактных дизелях, или там, где требуется повышенная удельная мощность. Вторая ветвь развития - установка в гоночные автомобили для получения избыточной мощности.

История автомобилестроения насчитывает большое количество видов приводных нагнетателей, или компрессоров. Но в настоящее время чаще всего используются три типа: винтовые, роторные и центробежные. Наиболее традиционно использование приводного нагнетателя для американской и немецкой промышленности, тогда как японцы, к примеру, тяготеют к использованию турбокомпрессоров.

Отличие приводного нагнетателя от турбокомпрессора 

Приводные нагнетатели и турбокомпрессоры выполняют одну и ту же функцию - нагнетают воздух под давлением в камеру сгорания. Однако при этом они имеют совершенно разную конструкцию привода, и по-разному влияют на характер работы двигателя.

Вращающей силой турбокомпрессора является поток отработанных газов двигателя, а нагнетателя - механическая сила вращения  коленчатого вала, которая передается на вал коленчатого вала при помощи шкива и приводного ремня.

Принцип увеличения мощности при помощи приводного нагнетателя

Приводной нагнетатель или турбокомпрессор доставляет в цилиндры силовой установки дополнительный воздух. Система управления двигателем, запрограммированная на приготовление оптимального состава рабочей смеси, увеличивает при этом подачу топлива. Сгорая, такой состав выделяет значительно больше энергии, а значит мощность двигателя увеличивается.

Производительность компрессора зависит от частоты вращения двигателя, поэтому он позволяет обеспечивать необходимый наддув в каждый конкретный момент работы силовой установки.

Устройство и принцип работы роторного компрессора

Говоря об особенностях роторных компрессоров, следует отметить простоту их конструкции, долговечность и положительную зависимость между частотой вращения роторов и меняющимися режимами работы двигателя.

В рабочей полости нагнетателя не происходит сжатия воздуха, поэтому для такого типа компрессоров принято название «с внешним сжатием». При равных отношениях давлений нагнетания и всасывания, роторный компрессор достаточно эффективен, его КПД начинает падать с увеличением давления на впуске.

Состоит роторный компрессор из корпуса с поперечно расположенными впускным и выпускным окнами, двух роторов, приводных и синхронизирующих шестерней и шкива.

Роторы имеют спиральную форму. Это несколько улучшает равномерность наддува и снижает шум работы компрессора. Клиновидная форма окон корпуса нагнетателя способствует уменьшению пульсации давления воздуха. С этой же целью используются, вместо двухзубчатых, трехзубчатые роторы.

К недостаткам роторных компрессоров относятся сильный нагрев при работе, повышенный шум, пульсирующее давление нагнетания и прямая взаимосвязь КПД устройства и степени его изношенности.

В зависимости от конструктивных особенностей, роторные компрессоры создают положительное давление 0,5-0,6 бара и широко используются на легковых автомобилях.                    

Устройство и принцип работы винтовых компрессоров

Приводные нагнетатели винтового типа компактны, особо надежны и высокопроизводительны.

В конструкцию винтового компрессора входят два ротора. Они имеют форму колеса, на котором с большим углом наклона расположены спиральные зубья. Синхронизирующие шестерни, находящиеся на валах ротора, не допускают соприкосновения зубьев роторов с корпусом и между собой.

Количество зубьев роторов зависит от количества зубьев шестерней, установленных на их валу. В винтовом компрессоре ротор с впадинами является распределительным, а профили этих выемок полностью соответствуют профилю зубьев роторов.

Компрессоры винтового типа обеспечивают диагональное движение нагнетаемого воздуха в проточной части. Большая скорость вращения устройства позволяет значительно снизить его габариты, а высокое давление воздуха дает возможность устанавливать такой тип приводного нагнетателя на самые скоростные и мощные автомобили.

Главными достоинствами винтовых компрессоров считаются их сбалансированность, надежность и чистота нагнетаемого воздуха, в котором отсутствуют примеси масла.

Однако, сложная форма роторов и их массивность являются причиной высокой стоимости винтовых компрессоров. Помимо этого, при внутреннем сжатии воздуха, возникает высокочастотный шум, что является несомненным недостатком.

Винтовые компрессоры обладают высоким КПД - более 80% - и создают давление около 1-го бара.

Последствия поломки приводного нагнетателя

Поскольку приводной нагнетатель относится не к основным узлам автомобиля, а, скорее, к категории тюнинга, выход компрессора из строя не грозит двигателю серьезными поломками.

Из-за уменьшения объема поступаемого в цилиндры топлива, снижается мощность двигателя. В случае износа деталей компрессора его необходимо отремонтировать или заменить.

blamper.ru

Компрессор (приводной нагнетатель)

Прокачать «сердце» автомобиля, усилить его движущую мощь хочет каждый автолюбитель. Есть несколько способов для получения заметного результата, но самым простым и распространенным является оборудование двигателя наддувом воздуха. Благодаря этому простому методу, можно добиться значительной прибавки лошадиных сил без увеличения рабочего объема, что в последнее время активно применяется большинством зарубежных автопроизводителей. Самыми распространенными являются турбокомпрессоры и приводные нагнетатели, которые на первый взгляд очень похожи, но в действительности имеют различия в конструкциях, тем самым оказывая разное влияние на характер автомобиля.

Чтобы понять, как работает эта система, не нужна специальная подготовка. Всё довольно просто: в цилиндры подается дополнительная порция воздуха, которая создает положительное давление на впуске. Это изменение отслеживается системой управления двигателем, которая настроена на приготовление рабочей смеси оптимального состава, что заставляет ее увеличить подачу топлива. В итоге мы получаем состав, при сгорании которого выделяется больше энергии, что и приводит к повышению мощности двигателя.

Рассмотрим основные отличия данных систем. Источником энергии для турбокомпрессоров являются отработанные газы двигателя, которые вращают турбинное колесо устройства. В отличие от них, приводные нагнетатели используют механическую передачу от коленвала двигателя. Поэтому производительность наддува находится в прямой зависимости от частоты вращения мотора, то есть компрессор в любой момент обеспечивает необходимую подачу воздуха.

Типы приводных нагнетателей

За последние сто лет было создано много типов приводных нагнетателей, но в современном автомобилестроении применяются чаще всего только три разновидности: роторные, винтовые и центробежные. Подача воздуха в первых двух видах производится при помощи двух цилиндрических вращающихся роторов особой формы, а в третьем — лопатками крыльчатки.

Роторные компрессоры

Ключевыми характеристиками роторных компрессоров является простота конструкции, большой срок эксплуатации, уравновешенность, высокая чистота подаваемого воздуха и положительная зависимость давления воздуха за компрессором от частоты вращения роторов. Эта особенность важна при работе двигателя в часто меняющихся режимах. Воздух в рабочей полости компрессора не сжимается, поэтому роторные приводные нагнетатели еще называют компрессорами с внешним сжатием. Устройства эффективны только при умеренной степени повышения давления, которая равна отношению величины давления нагнетания к давлению всасывания. При росте давления на впускном окне, КПД компрессора резко падает.

роторные компрессоры

Чаще всего применяются роторные компрессоры, оснащенные двумя одинаковыми роторами и отличающиеся поперечным расположением впускного и выпускного окон в корпусе устройства. Это наглядно видно на приведенном рисунке.

К недостаткам таких компрессоров можно отнести заметную зависимость КПД устройства от величины зазоров между работающими деталями, большой нагрев, пульсацию давления нагнетания и сильный шум, которые заметны при применении простых в изготовлении прямозубых роторов. Исходя из этого, роторные компрессоры в основном используют для создания положительного давления со значениями не более 0,5-0,6 бара.

Стараясь уменьшить шум и улучшить равномерность подачи воздуха, роторы делают спиральной формы. Но даже эти ухищрения, как и применение окон клиновидной формы, только уменьшают пульсацию давления. Устранить ее полностью в компрессоре с внешним сжатием практически невозможно. Заметного уменьшения амплитуды пульсаций позволяет добиться применение трехзубчатых роторов вместо двухзубчатых. В этом случае период пульсации давления и скорости в проточной части устройства соответствует 60° угла поворота роторов.

Винтовые компрессоры

В отличие от роторного типа устройств, винтовые компрессоры обеспечивают диагональное движение воздуха в проточной части. Внутреннее сжатие достигается изменением объема полостей между корпусом и вращающимися винтовыми роторами. Такая конструкция позволяет получать довольно высокую степень повышения давления воздуха при высоком КПД (более 80%). Большая скорость вращения компрессора (до 12 тыс. об/мин) позволила снизить его габариты, к тому же появилась возможность использовать привод от газовой турбины.

Основными преимуществами винтового компрессора являются его высокая надежность и уравновешенность. Нагнетаемый воздух не содержит примесей масла, поэтому он наиболее пригоден для работы с поршневым двигателем.

Недостатком такого компрессора часто называют особую сложность формы роторов и их массивность, что ведет к их высокой стоимости. При работе винтовой компрессор производит шум высокой частоты, который вызывается пульсациями давления в режимах всасывания и нагнетания.

Рассмотрим конструкцию винтового компрессора на приведенном рисунке:

роторные компрессоры

Его роторы представляют собой зубчатые колеса со спиральными зубьями, которые имеют большой угол наклона спирали. Профили зубьев и выемок роторов полностью соответствуют друг другу. В процессе работы зубья роторов не соприкасаются с корпусом и между собой, что достигается применением синхронизирующих шестерен на валах роторов. При этом отношение количества зубьев шестерен равно отношению количества зубьев соответствующих роторов. Основным распределительным органом при этом выступает ротор с впадинами.

Винтовые компрессоры могут создавать давление до 1 бара, а в некоторых случаях и выше, поэтому чаще всего применяются на мощных и скоростных автомобилях.

Центробежные компрессоры

Наибольшее распространение в двигателях внутреннего сгорания получили центробежные компрессоры. Этот тип устройств относится к лопаточным машинам, принцип действия которых основан на взаимодействии потока воздуха с лопатками рабочего колеса и неподвижных элементов машины. По сравнению с другими конструкциями, центробежные компрессоры имеют более компактные размеры и относительно просты в изготовлении.

Конструкция центробежного компрессора состоит из входного устройства, рабочего колеса (крыльчатки), и диффузора, который включает в себя безлопаточную и лопаточную части, причём последняя может отсутствовать. Также имеется воздухосборник, чаще всего выполняемый в виде улитки. В центробежном компрессоре воздух, пройдя через фильтр, попадает во входное устройство, которое для устойчивости потока постепенно сужается по направлению движения и служит для равномерного его подвода к колесу при минимальных потерях. Рабочее колесо устанавливается на шлицах, но в случае небольших размеров, может крепиться на гладком валу, который через механическую передачу связывается с коленвалом двигателя или рабочим колесом газовой турбины.

роторные компрессоры

Основополагающими параметрами центробежного компрессора являются: расход воздуха, степень повышения давления и КПД компрессора. В современных устройствах, применяемых для наддува двигателей внутреннего сгорания, эти параметры могут изменяться в широком диапазоне. Так, например, степень повышения давления в компрессорах, приводимых в движение валом двигателя, может достигать 1,2 единиц. А в случае использования центробежного компрессора в форсированном комбинированном двигателе ее значение может достигать 3-3,5.

Центробежные компрессоры имеют много общего с турбокомпрессорами. Они довольно компактны, имеют небольшую цену и достаточно долговечны. Конечно, они не отличаются большим КПД и теряют свою эффективность на малых оборотах, но довольно часто применяются на отечественных автомобилях ВАЗ.

Хорошим примером такого устройства может служить компрессор "АutoTurbo" для ВАЗ 2110-2112 16V, 2170-2172 16V. Он может быть установлен на модель Лада-Приора, оснащенную ГУР или кондиционером. В комплекте используется серийный компрессор PK 23-1, создающий избыточное давление наддува до 0,5 бар при скорости вращения 5200 об/мин. Для его установки не требуется внесения изменений в конструкцию двигателя, только рекомендуется понизить степень сжатия путем замены штатной прокладки головки блока на более толстую. Разработчики изначально рассчитывали на максимальное упрощение установки компрессора, поэтому он может быть установлен автолюбителем самостоятельно.

Для установки на модель Нива-Шевроле предназначен центробежный компрессор "АutoTurbo" с установочным комплектом для ВАЗ 2123. В устройстве применен компрессор ПК-23, который при своевременной замене ремня и подшипников обладает неограниченным ресурсом. Создавая давление наддува до 0,5 бар, устройство отличается сравнительно небольшими габаритами и бесшумностью работы. Этот комплект может устанавливаться на двигатели с максимальным объемом 2 л.

tuningsport.ru

Наддув приводным нагнетателем

megapredmet.ru

МегаПредмет 

Обратная связь

ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение

Как определить диапазон голоса - ваш вокал

Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими

Целительная привычка

Как самому избавиться от обидчивости

Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

Тренинг уверенности в себе

Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"

Натюрморт и его изобразительные возможности

Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.

Как научиться брать на себя ответственность

Зачем нужны границы в отношениях с детьми?

Световозвращающие элементы на детской одежде

Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

Как слышать голос Бога

Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)

Глава 3. Завет мужчины с женщиной

Оси и плоскости тела человека

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Является одним из эффективных способов повышения мощности.Данный вид наддува в основном используется на судовых и стационарных двигателях, но благодаря развитию современных технологий он всё чаще используется на бензиновых автомобильных двигателях.

Приводной нагнетатель (ПН) – это агрегат, который обеспечивает быструю передачу воздуха, создавая при этом повышенное давление, необходимое для наддува. Отличительная особенность всех ПН в том, что они имеют жёсткую связь с коленчатым валом двигателя и приводится в работу через ременной привод или звёздную передачу. Имея жёсткую связь с коленчатым валом, приводной нагнетатель обеспечивает более высокое давление наддува на небольших частотах вращения двигателя, что улучшает динамические качества транспортных средств, при этом уменьшаются выбросы сажи в окружающую среду. Мощность компрессора при его механическом приводе непрерывно растёт с ростом давления наддува, что также является преимуществом таких агрегатов наддува. Наибольшее распространение среди приводных нагнетателей получили объёмные и центробежные компрессоры.

Объёмные компрессоры. Компрессоры с вращающимися рабочими частями, называемые ещё роторными. Объёмные компрессоры делятся на несколько типов.

Пластинчатые компрессоры. Агрегаты такого типа часто применяются для наддува бензиновых ДВС. Применение таких компрессоров для наддува дизельных двигателей ограничивается максимально достижимой частотой вращения, проблемой смазывания и охлаждения.

Достоинствами таких компрессоров являются возможность подавать воздух мгновенно в начале вращения вала двигателя, пропорциональное увеличение производительности компрессора с ростом потребности в надувочном воздухе двигателя. Конструкция компрессора сравнительно проста и дёшева, а его габариты приемлемы для двигателей с наддувом. Пластинчатые компрессоры обеспечивают повышение давления наддува до 0,5…0,6 бар.

Лопастные компрессоры. Наиболее широко, в сравнении с другими объёмными компрессорами, применяются в ДВС для наддува. Компрессор такого типа был предложен ещё в XIX веке англичанином Roots. Поэтому такие компрессоры получили название «Рутс».

Достоинством компрессора типа «Рутс» является то, что его роторы в корпусе и друг относительно друга работают с зазорами. Благодаря этому в роторах отсутствуют силы трения, не требуется смазывание и охлаждение роторов. Следствие этого – высокая надёжность и долговечность таких машин. Материалы компрессоров «Рутс» более дёшевы, так как не должны иметь высокой термической и механической прочности.

Следует принять во внимание, что из-за механической связи с коленчатым валом, такие компрессоры предпочтительны для наддува бензиновых двигателей, благодаря высоким показателям ускорения, которые они обеспечивают двигателю. Частота вращения компрессоров «Рутс» достигает 18 000 мин-1.

При частоте вращения порядка 1 500 мин-1 роторы компрессора такого типа, переносят порядка 9 000 м3в час.

Винтовые компрессоры. Конструктивно винтовые компрессоры близки к лопастным компрессорам. В сравнении с компрессорами типа «Рутс» винтовые компрессоры имеют более высокий КПД (включая механические потери на трение до 82%) и допускают более высокие степени повышения давления воздуха.

К преимуществам винтовых компрессоров относится их компактность, достигаемая высокой быстроходностью, а также отсутствие систем охлаждения (имеется только воздушное охлаждение) и смазывания.

Центробежные компрессоры. Центробежный компрессор является одной из частей турбокомпрессора (более подробное описание в главе «Газотурбинный наддув»). Ротор центробежного компрессора может вращаться со скоростью от 15 000…200 000 мин-1, в зависимости от размеров компрессора.

Преимуществом центробежных компрессоров является их низкая масса и малые габариты. Механический привод компрессора обеспечивает приёмистость двигателя. В то же время размещение на двигателе механического привода является сложной и дорогостоящей проблемой.

«Компрекс»

«Компрекс» – наиболее совершенный волновой обменник среди существующих сегодня. «Компрекс» – это система, которая объединяет энергию отработавших газов и механический привод от коленчатого вала двигателя. Такая система позволяет использовать энергию отработавших газов двигателя для сжатия поступающего в цилиндры воздуха при их непосредственном контакте. КПД волновых обменников давления достигает 75%, а степень повышения давления – 2,1.

«Компрекс» обеспечивает двигателю высокую приёмистость. С данной системой возможно повышение крутящего момента на величину до 70% (до 40% без промежуточного охладителя) в сравнении с моментом двигателя без наддува. При применении в легковых автомобилях, система «Компрекс» обеспечивает плавно изменяющееся давление наддува с изменением частоты вращения. Дополнительное достоинство – повышение экологичности дизельного двигателя.

В то же время системе присущи и определённые недостатки, препятствующие её широкому распространению. Прежде всего, это большие габариты и высокая стоимость. В сравнении с объёмными компрессорами, размещение «Компрекс» на двигателе так же сложно из-за необходимости связи с валом двигателя.

Газотурбинный наддув.

Приводной нагнетатель в сравнении с турбокомпрессором имеет ряд недостатков, который не даёт возможность устанавливаться на двигателях чаще компрессоров с приводом от газовой турбины.

Важнейшим недостатком является то, что для привода компрессора требуется затратить часть мощности самого двигателя. В этом случае энергия отработавших газов бесполезно выбрасывается в атмосферу, в отличие от случая использования турбокомпрессора. Двигатель с турбокомпрессором всегда будет иметь более высокий КПД, в частности благодаря использованию части энергии отработавших газов. Этот факт менее ощутим в бензиновых двигателях благодаря сравнительно низкому уровню применяемого в них наддува и особенностям дроссельного регулирования их мощности. Важным показателем нагнетателя является его габариты. Благодаря высокой частоте вращения, достигнутой у турбокомпрессоров, их габариты чрезвычайно уменьшились по сравнению с габаритами объёмных нагнетателей, как и к массам нагнетателей.

Именно по этим причинам наибольшее распространение в практике современного двигателестроения получил турбокомпрессор.

Турбокомпрессор (ТКР)– это отдельный агрегат, который состоит из компрессора и газовой турбины, которые механически связанные между собой (Рис.1.). Одна часть ТКР связана с выпускной системой двигателя и приводится в движение энергией отработавших газов (ОГ) двигателя – это турбина. Вторая часть связана с впускной системой, приводится энергией турбины и служит для подачи воздуха в цилиндры под давлением. Частота вращения турбокомпрессора достигает 150 000 мин-1.Главная задача турбокомпрессора – принудительная подача сжатого воздуха в цилиндры двигателя за счет использования энергии отработавших газов. Тем самым обеспечивается полнота сгорания увеличенной доли топлива, что позволяет при прежнем рабочем объеме и тех же оборотах двигателя получать большую мощность.

Рис. 1. Турбокомпрессор:

1 – корпус турбины, 2 – рабочее колесо турбины, 3 – вал ротора, 4 – корпус подшипникового узла, 6 –– диффузор компрессора, 7 – рабочее колесо компрессора, 8 – корпус компрессора, 9 – подшипники.

Принцип работы ТКР

Отработавшие газы поступают из цилиндров двигателя в корпус турбины 1 через выпускной коллектор. Там ОГ воздействует на лопаточное колесо турбины 2, заставляя вращаться его с большой скоростью. Колесо турбины передаёт вращение колесу компрессора 7, с которым жёстко связано валом (ротором) 3. Воздух через впускной патрубок компрессора поступает на колесо компрессора, где под действием центробежных сил он отбрасывается на стенку корпуса компрессора (через диффузор 6). В корпусе скорость воздуха уменьшается, а давление растёт. Далее воздух направляется в двигатель. Вал ротора находится в подшипниковом корпусе 4, который соединяет корпус компрессора 8 и турбины 1. Чтобы работа компрессора была достаточно долгой, вал вращается на подшипниках 9, к которым подаётся масло.

Между двигателем и турбокомпрессором не существует жёсткой связи, как в приводных нагнетателях. Частота вращения турбокомпрессора напрямую не зависит от числа оборотов двигателя и характеризуется некоторой инерционностью, т.е. сначала увеличивается подача топлива, увеличивается энергия потоков отработавших газов, а затем уже увеличиваются обороты турбины и нагнетаемое давление поступает в цилиндры двигателя.

Корпус и материалы ТКР

Корпус турбины и компрессора сделаны специальной формой в виде «улитки». В корпусе есть два отверстия, которые являются входом и выходом, причём у турбины и компрессора они разные. В турбине из выпускного коллектора ОГ попадают в турбокомпрессор через боковое отверстие. Газы проходят по внутреннему каналу турбины. Этот канал постепенно сужается, и газы, проходя через него, ускоряются и попадают к колесу турбины и приводят его во вращение. Сделано так, чтобы использовать максимальное количество энергии отработавших газов. Скорость вращения турбины зависит от формы и размера канала. Форма корпуса компрессора такая же, как и у турбины, но направление движения там обратное. Воздух через центральное отверстие поступает в колесо компрессора, где под действием центробежных сил его скорость резко увеличивается и выходит из колеса компрессора в диффузор. В диффузоре скорость воздуха уменьшается, а давление растёт. Благодаря этому воздух сжимается и через впускной коллектор попадает в двигатель. Размеры компрессора зависят от количества воздуха, необходимого для двигателя.

Корпус ротора турбокомпрессора (картридж) образует его центральную часть, расположенную между турбиной и компрессором. Ротор вращается в подшипниках скольжения. Моторное масло по каналам проходит между корпусом и подшипниками, а также между подшипниками и ротором.

Любая конструкция картриджа подразумевает также необходимость максимального снижения теплообмена между турбиной и компрессором. С этой целью со стороны турбины устанавливается термоизоляционная прокладка.

Направляющий аппарат турбины может быть выполнен лопаточным или безлопаточным. Установка лопаток в направляющем аппарате повышает экономичность и КПД турбины.

Корпус компрессора изготавливается из алюминия. Корпус подшипникового узла изготовляется из алюминиевого сплава или чугуна. Алюминиевый корпус легче, а чугунный прочнее. Кроме того, поскольку коэффициент теплопроводности чугуна значительно меньше, чем алюминия, при использовании чугунного корпуса уменьшается тепловой поток, передаваемый от турбины к компрессору. Это несколько снижает температуру и повышает плотность сжимаемого воздуха. Колеса компрессоров и турбины отливаются по выплавляемым моделям. Материалом для колёс компрессоров служит алюминиевый сплав, а турбин — жаропрочный сплав на никелевой основе.

С уменьшением размеров турбины и компрессора общая величина современных турбокомпрессоров также уменьшается. При этом турбина располагается все ближе к компрессору.

Колёса ТКР

Лопатки компрессора могут быть загнуты назад по отношению к направлению вращения колеса. Это приводит к повышению КПД компрессора, однако снижает его «напор», что компенсируется увеличением частоты вращения ротора. Колесо турбины жестко соединяется с ротором методом сварки трением, а колесо компрессора крепится на роторе гайкой с левой резьбой.

🔧 Приводной нагнетатель (компрессор).

🔧 Приводной нагнетатель (компрессор).

Механический приводной нагнетатель (компрессор) позволяет увеличить мощность двигателя до 50 %. Основное преимущество механических нагнетателей перед турбокомпрессорами - равномерное увеличение мощности вне зависимости от оборотов.

Для увеличения мощности двигателя используют два основных вида нагнетателей - турбокомпрессор, работающий от энергии потока выхлопных газов, и механический компрессор с приводом от коленчатого вала.

▫ История появления нагнетателей компрессорного типа

Идея установки нагнетателя для увеличения подачи мощности двигателя принадлежит немецкому инженеру Готтлибу Даймлеру. Впервые он установил компрессор на автомобиль собственной разработки в 1885 году. Первый патент на оригинальную конструкцию нагнетателя воздуха для двигателя внутреннего сгорания оформил в 1902 году Луи Рено.

Турбокомпрессоры применялись для повышения мощности двигателей внутреннего сгорания еще на этапе развития этого вида технологий. Запатентованный американцем Альфредом Бюхи в 1911 году турбокомпрессор на заре своего развития сыграл значительную роль в военной авиации – турбированные бензиновые двигатели ставились на истребители и бомбардировщики для повышения их высотности. Свое применение в автомобильном дизелестироении технология нашла относительно недавно. Первым серийным автомобилем с турбированным дизелем был появившийся в 1978 г. Mercedes-Benz 300 SD, а в 1981 г. за ним последовал VW Turbodiesel. В дальнейшем применение механических нагнетателей пошло двумя параллельными путями. Первыми их ценность признали инженеры, занимавшиеся постройкой дизельных двигателей, для которых характерна высокая степень сжатия, и требуется принудительное нагнетание воздуха, то есть в двухтактных дизелях, или там, где требуется повышенная удельная мощность. Вторая ветвь развития - установка в гоночные автомобили для получения избыточной мощности.

История автомобилестроения насчитывает большое количество видов приводных нагнетателей, или компрессоров. Но в настоящее время чаще всего используются три типа: винтовые, роторные и центробежные. Наиболее традиционно использование приводного нагнетателя для американской и немецкой промышленности, тогда как японцы, к примеру, тяготеют к использованию турбокомпрессоров.

▫ Отличие приводного нагнетателя от турбокомпрессора

Приводные нагнетатели и турбокомпрессоры выполняют одну и ту же функцию - нагнетают воздух под давлением в камеру сгорания. Однако при этом они имеют совершенно разную конструкцию привода, и по-разному влияют на характер работы двигателя.

Вращающей силой турбокомпрессора является поток отработанных газов двигателя, а нагнетателя - механическая сила вращения коленчатого вала, которая передается на вал коленчатого вала при помощи шкива и приводного ремня.

▫ Принцип увеличения мощности при помощи приводного нагнетателя

Приводной нагнетатель или турбокомпрессор доставляет в цилиндры силовой установки дополнительный воздух. Система управления двигателем, запрограммированная на приготовление оптимального состава рабочей смеси, увеличивает при этом подачу топлива. Сгорая, такой состав выделяет значительно больше энергии, а значит мощность двигателя увеличивается.

Производительность компрессора зависит от частоты вращения двигателя, поэтому он позволяет обеспечивать необходимый наддув в каждый конкретный момент работы силовой установки.

▫ Устройство и принцип работы роторного компрессора

Говоря об особенностях роторных компрессоров, следует отметить простоту их конструкции, долговечность и положительную зависимость между частотой вращения роторов и меняющимися режимами работы двигателя.

В рабочей полости нагнетателя не происходит сжатия воздуха, поэтому для такого типа компрессоров принято название «с внешним сжатием». При равных отношениях давлений нагнетания и всасывания, роторный компрессор достаточно эффективен, его КПД начинает падать с увеличением давления на впуске.

Состоит роторный компрессор из корпуса с поперечно расположенными впускным и выпускным окнами, двух роторов, приводных и синхронизирующих шестерней и шкива.

Роторы имеют спиральную форму. Это несколько улучшает равномерность наддува и снижает шум работы компрессора. Клиновидная форма окон корпуса нагнетателя способствует уменьшению пульсации давления воздуха. С этой же целью используются, вместо двухзубчатых, трехзубчатые роторы.

К недостаткам роторных компрессоров относятся сильный нагрев при работе, повышенный шум, пульсирующее давление нагнетания и прямая взаимосвязь КПД устройства и степени его изношенности.

В зависимости от конструктивных особенностей, роторные компрессоры создают положительное давление 0,5-0,6 бара и широко используются на легковых автомобилях.

▫ Устройство и принцип работы винтовых компрессоров

Приводные нагнетатели винтового типа компактны, особо надежны и высокопроизводительны.

В конструкцию винтового компрессора входят два ротора. Они имеют форму колеса, на котором с большим углом наклона расположены спиральные зубья. Синхронизирующие шестерни, находящиеся на валах ротора, не допускают соприкосновения зубьев роторов с корпусом и между собой.

Количество зубьев роторов зависит от количества зубьев шестерней, установленных на их валу. В винтовом компрессоре ротор с впадинами является распределительным, а профили этих выемок полностью соответствуют профилю зубьев роторов.

Компрессоры винтового типа обеспечивают диагональное движение нагнетаемого воздуха в проточной части. Большая скорость вращения устройства позволяет значительно снизить его габариты, а высокое давление воздуха дает возможность устанавливать такой тип приводного нагнетателя на самые скоростные и мощные автомобили.

Главными достоинствами винтовых компрессоров считаются их сбалансированность, надежность и чистота нагнетаемого воздуха, в котором отсутствуют примеси масла.

Однако, сложная форма роторов и их массивность являются причиной высокой стоимости винтовых компрессоров. Помимо этого, при внутреннем сжатии воздуха, возникает высокочастотный шум, что является несомненным недостатком.

Винтовые компрессоры обладают высоким КПД - более 80% - и создают давление около 1-го бара.

▫ Последствия поломки приводного нагнетателя

Поскольку приводной нагнетатель относится не к основным узлам автомобиля, а, скорее, к категории тюнинга, выход компрессора из строя не грозит двигателю серьезными поломками.

Из-за уменьшения объема поступаемого в цилиндры топлива, снижается мощность двигателя. В случае износа деталей компрессора его необходимо отремонтировать или заменить.

everything.kz

Привод компрессоров | Холодильные установки

Холодильные компрессоры приводятся в движение в основном электродвигателями и реже двигателями внутреннего сгорания, паровыми и газовыми турбинами.

В холодильных станциях применяют трехфазные электродвигатели переменного тока трех типов: синхронные, асинхронные с короткозамкнутым ротором, асинхронные с контактными кольцами.

Различают следующие виды соединения электродвигателя с компрессором: посадка на одном валу; соединение через муфту сцепления, компенсирующую также некоторую несоосность валов; клиноременная и плоскоременная передачи; соединение через редуктор, повышающий число оборотов.

Упругие элементы полумуфт на валах компрессора и двигателя допускают осевое смещение валов до 2 мм и перекос до 1°.    В малых холодильных машинах электропривод встраивается в герметичный корпус компрессора.

Синхронные электродвигатели применяют для привода крупных компрессоров и размещают на одном валу с ними. Ротор электродвигателя при посадке его на вал тихоходного горизонтального компрессора служит одновременно маховиком. В комплект также включены возбудительные агрегаты, питающие обмотку якоря постоянным током. Их снабжают дополнительной асинхронной обмоткой для запуска двигателя и достижения синхронного числа оборотов соответствующего числу пар полюсов, установленных на статоре двигателя.

Такая конструкция синхронных двигателей повышает коэффициент использования потребляемой электрической мощности — косинус φ.

Наибольшее распространение на промышленных предприятиях получили асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором и повышенным пусковым моментом. Они включаются сразу на полную- нагрузку, даже при тяжелых режимах работы холодильных установок. Двигатели с контактными кольцами, в цепь которых включается пусковой реостат, дающий искрение, применяются реже.

Во избежание опасности взрыва, щетки крупных синхронных электродвигателей обдуваются специальными вентиляторами, забирающими воздух вне помещения холодильной установки, работающей с применением взрывоопасного хладагента.

Двигатели до 150 кВт питаются, как правило, от сети напряжением 380 или 500 В, свыше 150 кВт — от сети напряжением 6000—10 000 В. На крупных холодильных станциях устраиваются собственные трансформаторные подстанции с распределительным устройством на 6000 или 10 000 В.

Пуск асинхронных электродвигателей осуществляется с помощью магнитных пускателей, пуск синхронных — от станций управления.

Станция управления синхронного двигателя обеспечивает асинхронный пуск и по достижении заданного числа оборотов подает возбуждение и включает синхронную обмотку двигателя.

В схемы управления электродвигателями вводятся реле, защищающие двигатели от перегрузки, короткого замыкания, падения напряжения, выпадения фазы и потери возбуждения.

Электродвигатели, электрическое оборудование и приборы, применяемые на холодильных станциях, в зависимости от типа хладагента делятся на открытые, взрывозащищенные и взрывонепроницаемые. Электрооборудование должно находиться в полном соответствии с Правилами устройства электроустановок — ПУЭ. Для аммиачных холодильных машин допускается применение невзрывозащищенных двигателей, искрящие части которых должны быть при этом заключены в закрытые или продуваемые кожухи.

Пульты управления, защиты и сигнализации, местные светильники, электропроводка, подлежащие установке в одном помещении с холодильными установками, должны иметь исполнение по ПУЭ класса В-16 для аммиака и класса В-1а для пропана, пропилена, этана и этилена.

Для турбокомпрессоров все большее применение находит привод от паровых и газовых турбин. Турбинный привод имеет более высокий к. п. д. и особенно выгоден на химических заводах, потребляющих большое количество пара, который может быть подан в цеха и установки после пропуска через турбины ТЭЦ. Кроме того, для паровых турбин можно использовать так называемый вторичный пар, получающийся при съеме тепла реакций, охлаждении дымовых газов перед выбросом их в атмосферу и т. д.

Газотурбинный привод при наличии дешевого топлива наиболее экономичен. В газотурбинной установке (рис. 33) газ проходит камеру сгорания КС, приобретает высокую температуру и давление, а затем расширяется в специальных каналах — соплах 1. В результате расширения внутренняя энергия газа переходит в энергию движения — поток газа из сопел с огромной скоростью устремляется к лопаткам 2 газовой турбины, которые укреплены на диске 4, жестко связанном с валом 5. Проходя через каналы, образованные лопатками, газовый поток меняет свое направление и заставляет вал с диском и лопатками вращаться. Выхлопные газы отводятся через выхлопной патрубок 3.

К валу с одной стороны присоединен воздушный компрессор, подающий воздух в камеру сгорания, а с другой — турбокомпрессор.

схема и рабочий цикл газотурбинной установкиРис. 33. Схема и рабочий цикл газотурбинной установки:

К — компрессор,КС — камера сгорания,Т — турбина;1 — сопло,2 — лопатка,3 — выхлопной патрубок,4 — диск,5 — вал

Газотурбинная установка работает следующим образом: воздух сжимается компрессором К по адиабате 1—2 и с параметрами точки 2 поступает в камеру сгорания. Подача воздуха и топлива в камеру сгорания, а также выход из нее продуктов сгорания регулируется так, что газ на лопатки турбины входит с параметрами точки 3, а давление в камере сгорания остается неизменным. На рабочих лопатках турбины газ расширяется по адиабате 3—4, производя при этом полезную работу по приводу турбокомпрессора. Газ, потерявший давление и резко снизивший свою температуру, с параметрами точки 4 сбрасывается через выхлопной патрубок в атмосферу.

Рабочим телом в газовой турбине могут быть продукты сгорания газообразного или жидкого топлива, а также любой нагретый газ, имеющий высокую температуру (например газ, получаемый при крекинге нефти).

Газовые турбины имеют огромные скорости вращения и большие мощности при сравнительно малых размерах. На рис. 34 изображен турбокомпрессор с газотурбинным приводом.

турбокомпрессор с газотурбинным приводомРис. 34. Турбокомпрессор с газотурбинным приводом (верхние крышки сняты): 1 — турбина, 2 — компрессор

Паротурбинный привод отличается от газотурбинного тем, что рабочее тело — пар под давлением, подводится извне. В этом типе привода отсутствуют камеры сгорания, системы воздухо- и топливоподачи.

Паровые и газовые турбины могут работать с переменным числом оборотов, что позволяет в широких пределах изменять холодопроизводительность турбокомпрессорных установок.

В отличие от электродвигателей привод от паровых и газовых турбин не требует установки редуктора.

www.stroitelstvo-new.ru

приводной компрессор - это... Что такое приводной компрессор?

 приводной компрессор

Oilfield: powered compressor

Универсальный русско-английский словарь. Академик.ру. 2011.

  • приводной комплект
  • приводной конвейер

Смотреть что такое "приводной компрессор" в других словарях:

  • компрессор — 3.1 компрессор: Машина для сжатия воздуха. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • КОМПРЕССОР — 1) машина для получения сжатого воздуха, состоит из цилиндра с впускными и выпускными клапанами, поршня, перемещающегося в цилиндре и связанного через шатун с коленчатым валом, имеющим маховик и приводной шкив. Во время работы поршень засасывает… …   Сельскохозяйственный словарь-справочник

  • Компрессор открытый (сальниковый) — холод. техн. Компрессорный агрегат, в котором приводной двигатель не имеет контакта с хладагентом и находится вне картера компрессора …   Универсальный дополнительный практический толковый словарь И. Мостицкого

  • Компрессор открытый (сальниковый) — Компрессорный агрегат, в котором приводной двигатель не имеет контакта с хладагентом и находится вне картера компрессора. В основном такие устройства применяются в холодильных камерах или в транспорте (автомобили, поезда). Недостатком является… …   Глоссарий терминов бытовой и компьютерной техники Samsung

  • Компрессор открытый (сальниковый) — Компрессорный агрегат, в котором приводной двигатель не имеет контакта с хладагентом и находится вне картера компрессора. В основном такие устройства применяются в холодильных камерах или в транспорте (автомобили, поезда). Недостатком является… …   Глоссарий терминов бытовой и компьютерной техники Samsung

  • Мотор-компрессор — (на схемах часто обозначается МК) агрегат, совмещающий в себе приводной электрический двигатель и компрессор (в основном поршневой, редко винтовой). Активно применяется на электротранспорте (электровозы, электропоезда, трамвай, вагоны… …   Википедия

  • ТГ106 — ТГ106 …   Википедия

  • ВСУ-10 — ВСУ 10  вспомогательный газотурбинный двигатель со свободной турбиной, вращающей приводной компрессор и генератор переменного тока через редуктор  мультипликатор. Примененяется на отечественных аэробусах Ил 86 и Ил 96 разработки КБ… …   Википедия

  • НАДДУВ двигателей внутреннего сгорания — увеличение количества воздуха, подаваемого в цилиндр двигателя внутреннего сгорания, путем предварительного повышения его плотности. НАДДУВ позволяет сжечь больше топлива и, следовательно, обеспечить большую мощность двигателя. Характеризуется… …   Морской энциклопедический справочник

  • ГОСТ 23851-79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения — Терминология ГОСТ 23851 79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения оригинал документа: 293. Аварийное выключение ГТД Аварийное выключение Ндп. Аварийное отключение ГТД D. Notausschaltung Е. Emergency shutdown F. Arrêt urgent… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ 28567-90: Компрессоры. Термины и определения — Терминология ГОСТ 28567 90: Компрессоры. Термины и определения оригинал документа: Hubkolbenverdichter oder Membranverdichter, Lage der Zylinder oder Membran rechtwinklig zueinander (Winkelbauart) 68 Определения термина из разных документов:… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

universal_ru_en.academic.ru


Смотрите также