Двигатель с турбонаддувом
Одним из типов комбинированного ДВС является двигатель с турбонаддувом,
который представляет собой комбинацию из поршневой и лопаточной машины (
турбина,
компрессор).
Турбонаддув —
это подача воздуха под давлением в цилиндры двигателя с помощью газовой турбины и центробежного нагнетателя (
турбокомпрессора),
установленных на общем валу.
Система турбонаддува является неотъемлемым компонентом современного экологически чистого двигателя.
Деталями турбины,
которые работают при повышенной температуре,
являются кольцевое сопло (
у мощных двигателей)
и колесо турбины (
лопаточное колесо).
Кольцевое сопло обеспечивает максимальный разгон потока выхлопных газов (
скорость 50. . .
70 м/
с)
и подачу его равномерного и неразрывного потока на рабочие лопатки турбины.
Температура выхлопных газов составляет 350. . .
600 ◦
С,
но может быть и выше 850 ◦
С.
В связи с этим основное требование к материалу сопла —
это жаростойкость.
Для изготовления сопла применяют жаростойкие стали.
Колесо турбины неразъемно-
насаженно на вал.
Вращаясь,
вал передает вращение на крыльчатку компрессора,
действие которого заключается в засасывании окружающего воздуха,
его сжатии и подаче в цилиндры двигателя.
Лопатки турбинного колеса работают в условиях воздействия различных факторов:
•
механических,
статических и циклических нагрузок;
•
повышенной температуры (
до 760 ◦
С);
•
циклического изменения температуры;
•
потока агрессивных выхлопных газов;
•
атмосферного воздуха различной влажности и загрязненности при неработающем двигателе.
В связи с этим к материалу лопаток предъявляют следующие требования:
•
жаропрочность —
способность материала сопротивляться пластической деформации и разрушению при температурах,
выше 0,
3Тпл;
•
многоцикловая выносливость (
при числе циклов 106 или 107) —
сопротивление циклическим нагрузкам при комнатной температуре (
запуск двигателя)
и при повышенной температуре;
•
жаростойкость —
сопротивление газовой коррозии;
•
коррозионная стойкость —
сопротивление атмосферной коррозии (
в данном случае);
•
термостойкость —
способность сопротивляться резким изменениям температуры;
•
высокая ударная вязкость —
для сопротивления динамическим нагрузкам при запуске двигателя.
Наиболее сложно обеспечить в материалах жаропрочность,
потому что во время постоянного длительного воздействия на материал одновременно высоких температур и напряжений в нем развиваются процессы ползучести.
Ползучесть —
медленно развивающийся во времени процесс непрерывной пластической деформации под действием постоянно приложенных напряжений,
меньших предела текучести.
Ползучесть протекает в три стадии:
1)
металл деформируется с неравномерной,
замедляющейся скоростью;
2)
металл деформируется с постоянной скоростью (
режим установившейся ползучести);
3)
металл деформируется с увеличивающейся скоростью,
что заканчивается разрушением.
При эксплуатации деталей из жаропрочных сплавов необходимо обеспечить ресурс,
который соответствовал бы второй стадии ползучести.
Чем выше температура и уровень рабочих напряжений,
тем более короткой по времени является вторая стадия ползучести.
Таким образом,
прочность сплава при повышенных температурах не является величиной постоянной,
а зависит от времени,
характеристики жаропрочности всегда включают показатель времени.
Добавлено: 02.07.15
Просмотров: 1815