Избыточное давление КГ. Влияет ли на ресурс турбины?

  • 57 Ответов
  • 23116 Просмотров
*

dieselirk

  • Администратор
  • *****
  • 10587
  • 622
    • Иркутск Россия
    • Все о дизеле
наверное, придется все таки сделать видео со стенда и разместить где-нибудь в интернете. :)
   У многих возникает впечатление, что поток масла из турбины - это просто отдельные капли масла в трубке. В реальности же получается другая картина. Низ трубки полностью заполнен потоком масла, это столб масла, который медленно стекает в картер. А на этот столб дополнительно льется масло из корпуса турбины. То есть, чем больше утечки из турбины, тем больше уровень масла поднимается к самой турбине. Любое дополнительное сопротивление приводит к ухудшению слива масла в картер, соответственно к поднятию столба масла в сливной трубке.
   Вы можете опять сказать, что повышение противодавления - это разница давлений масла и картерных газов. Но не забывайте о разнице сечений подвода масла к турбине и на сливе.
   Все равно не поняли?

Добавлено спустя некоторое время 
забыл еще одно сказать.
   Именно по этой причине постоянно твердят о том, что нельзя применять герметик или перегибать сливную трубку. В этом случае сужение диаметра ведет к тому, что основным критическим местом становится уже это сечение, а поскольку оно значительно выше, чем слив основной трубки, то запаса по масляному столбу просто не остается и масло начинает гнать через турбину даже при ее исправности.
  Надеюсь, что это хоть в какой то степени прояснит ситуацию для непонятливых. :) Вроде бы такого объяснения еще не встречал в интернете.

*

ddaniloff

  • Ветеран
  • *****
  • 1667
  • 45
    • СПб, Россия
Цитировать
наверное, придется все таки сделать видео со стенда и разместить где-нибудь в интернете. :)
Это было бы самое правильное. Один раз увидеть, чем сто раз услышать.
Цитировать
Вы можете опять сказать, что повышение противодавления - это разница давлений масла и картерных газов. Но не забывайте о разнице сечений подвода масла к турбине и на сливе.
   Все равно не поняли?
Неа, не поняли. gambsi верно подметил что аналогия с воронкой в чайник не совсем корректна. И да, хочется сказать о разнице давлений. Сужение канала слива и затруднении маслосмены из-за герметика и пр. перегибов вопросов не вызывает. Дроссель. Понятно, что масло выходящее из втулок теряет давление, так как переходит в количество. Но когда то сливная трубка (если представить Ваше описание) может стать полностью заполненной маслом и тогда, если подразумевать препятствие на слив, количество опять перейдет в давление масла из-за постоянно подаваемого из масляной системы. Другое дело, что по вашим словам удаление масла из подшипников происходит разбрызгиванием. Тогда задержка масла (масляная ванна) действительно может мешать его смене, так как отработанное масло не может спокойно покинуть втулки. Возможно дело в этом нюансе?

Если брать выход масла по валу турбины из-за незначительного дисбаланса давлений - тут вроде все ясно и понятно.

Кстати, на различных двигателях слив масла выведен по разному. У одних - в поддон, ниже уровня масла, у других - в блок - выше уровня масла.
« Последнее редактирование: 12 Августа 2015, 12:31:12 от ddaniloff »

*

dieselirk

  • Администратор
  • *****
  • 10587
  • 622
    • Иркутск Россия
    • Все о дизеле
Это было бы самое правильное. Один раз увидеть, чем сто раз услышать.
постараюсь, но обещать не буду. Если дочка согласится, то попрошу ее сделать видео и забросить куда-нибудь с ссылкой.

Добавлено спустя некоторое время 
Неа, не поняли. gambsi верно подметил что аналогия с воронкой в чайник не совсем корректна.
Владимир вам просто привел грубое сравнение, чтобы было образно и хоть в какой то степени понятна сущность. Иначе, многие не понимают даже этого. На начальной степени достаточно, а вот когда вы начинаете "залезать" глубже в проблему - вот тогда уже требуется более точное объяснение. Все зависит от того, кому чего достаточно.  :)

Добавлено спустя некоторое время 
Но когда то сливная трубка (если представить Ваше описание) может стать полностью заполненной маслом и тогда, если подразумевать препятствие на слив, количество опять перейдет в давление масла из-за постоянно подаваемого из масляной системы. Другое дело, что по вашим словам удаление масла из подшипников происходит разбрызгиванием. Тогда задержка масла (масляная ванна) действительно может мешать его смене, так как отработанное масло не может спокойно покинуть втулки. Возможно дело в этом нюансе?

да не перейдет оно в давление. :) Проблемы начнутся задолго до этого, когда масло просто подойдет уже к началу сливной трубки.
   Нюанс немного в другом. Втулки масло спокойно покинет, проблемы начнутся после этого. Попросил же вас найти элементарные схемы турбокомпрессора, в принципе, нужна схема только картриджа, именно подвод масла. Улитки не нужны.
   Когда увидите схему, то поймете, что П-образные уплотнения на валу и уплотнительные кольца находятся очень близко от мест слива масла из джорнал-беэринг (втулки) и траст-беэринг (упорный подшипник). Количество попадающего на них масла должно быть минимизировано, иначе даже центробежная сила не способна будет отбрасывать масло с поверхности вала к стенкам. В этом случае оно будет продавливаться через эти самые П-образные каналы между валом и уплотнительными кольцами.

Добавлено спустя некоторое время 
Кстати, на различных двигателях слив масла выведен по разному. У одних - в поддон, ниже уровня масла, у других - в блок - выше уровня масла.
по большому счету, разницы никакой нет. Лишь бы подпора масла, вытекающего из картриджа, не было, а остальное особой роли не играет. Ну если не затрагивать вопросы разрежения во впускном патрубке турбины и подпора давления в самом корпусе картриджа из-за картерных газов.
« Последнее редактирование: 12 Августа 2015, 15:21:53 от dieselirk »

*

ddaniloff

  • Ветеран
  • *****
  • 1667
  • 45
    • СПб, Россия

*

dieselirk

  • Администратор
  • *****
  • 10587
  • 622
    • Иркутск Россия
    • Все о дизеле
второй, третий, четвертый рисунки сверху подойдут для начальных объяснений, но желательно было бы подписи к ним (название деталей). Для начала хотя бы для любого одного из них.
   Но для объяснения подробностей потребует рисунок конкретно вала - втулок - упорного подшипника - уплотнительные кольца  (этого сочленения).

*

ddaniloff

  • Ветеран
  • *****
  • 1667
  • 45
    • СПб, Россия
второй, третий, четвертый рисунки сверху подойдут для начальных объяснений, но желательно было бы подписи к ним (название деталей). Для начала хотя бы для любого одного из них.
   Но для объяснения подробностей потребует рисунок конкретно вала - втулок - упорного подшипника - уплотнительные кольца  (этого сочленения).
Конкретно конкретно вала - втулок - упорного подшипника - уплотнительные кольца схемы/рисунка я не нашел. Ну или плохо искал. Не проще ли Вам для объяснения от руки грубо накидать? И Вы сделаете акцент на том что нужно а я не буду засорять тему ненужными картинками?

Добавлено спустя некоторое время 

Турбокомпрессор двигателя СМД-60/62 - схема Рис. 51. Турбокомпрессор двигателя СМД-60/62 - схема: 1 - выходной патрубок компрессора; 2 — прокладка вставки компрессора; 3 - вставка компрессора; 4 — колесо компрессора; 5 — штифт; 6 — гайка; 7 — маслоотражатель; 8 — кольца уплотнительные; 9 — диск уплотнения: 1О — корпус компрессора; 11 — кольцо стопорное; 12 — уплотнительное резиновое кольцо; 13 — средний корпус; 14 — фиксатор подшипника; 15 — вал ротора; 16 — прокладка экрана; 17 — диск уплотнения турбины; 18 — кожух тепловой защиты турбины; 19 — корпус турбины; 20 — вставка турбины; 21 — колесо турбины; 22 — втулка уплотнения; 23 — экран; 24 — кольца уплотнительные выхлопной трубы; 25 — сопловой венец; 26 — втулка подшипника; 27 — уплотнительное кольцо; 28 — прокладка корпуса компрессора; 29 — фланец крепления турбокомпрессора.



Турбокомпрессор ЯМЗ-238

1 – гайка крепления колеса компрессора; 2 – подшипник упорный; 3 – болт; 4 – корпус компрессора; 5 – вставка; 6 – крышка корпуса компрессора; 7 – кольцо уплотнительное; 8 – пластина компрессора; 9 – болт; 10 – болт-стопор; 11 – пластина турбины; 12 – корпус подшипника; 13 – проставка корпуса турбины; 14 – колесо турбины с валом; 15 – корпус турбины; 16 – кольца уплотнительные; 17 – втулка; 18 – болт; 19 – экран маслосбрасывающий; 20 –
шайбы упорные; 21 – кольцо уплотнительное; 22 – винт; 23 – колесо компрессора

*

gambsi

  • Ветеран
  • *****
  • 1354
  • 122
    • Moldova,Chisinau
Низ трубки полностью заполнен потоком масла, это столб масла, который медленно стекает в картер. А на этот столб дополнительно льется масло из корпуса турбины. То есть, чем больше утечки из турбины, тем больше уровень масла поднимается к самой турбине. Любое дополнительное сопротивление приводит к ухудшению слива масла в картер, соответственно к поднятию столба масла в сливной трубке.
 
Если между столбом масла и идущим снизу давлением КГ поставить поршень(пыж),то давлением КГ столб масла будет приподнят вверх(в реальности этого сделать невозможно,но мысленно представим).
Так как никакого поршня там нет,то поток масла разминется с поднимающимися вверх газами и потечет дальше.Поскольку выхода в атмосферу картерные газы не находят,то они просто заполнят полость картриджа.Трудно представить себе,как повышенное давление в картере будет мешать сливу масла через трубку(варианты с герметиком,перегибом,двойным-тройным уровнем масла вопросов не вызывают и сюда не относятся).Если допустить,что газы выходят в улитки через уплотнения,то тогда будет восходящий поток в трубке,что будет поднимать столб масла(вариант с кипящим чайником).При этом вместе с газами через кольца в канавках может как бы проходить масло.
Случай когда полость в картридже заполнена маслом сомнений не вызывает,кмк тут всё очевидно.Это тот случай,когда за короткое время выгоняет уровень масла.

*

dieselirk

  • Администратор
  • *****
  • 10587
  • 622
    • Иркутск Россия
    • Все о дизеле
рисунок второй. Масло подводится сверху и подводится к двум сопрягаемым местам:
- сопряжение втулка - вал и втулка - корпус картриджа. После них масло выдавливается и стекает вниз картера к сливной трубке. Расстояние места слива до уплотнительных колец в этом сопряжении достаточно большое,
- сопряжение с упорным подшипником (рисунок - подвод от вертикального канала через горизонтальный влево) В данном случае расстояние до одного уплотнительного кольца (в области компрессорной улитки) очень мало.
   С целью уменьшения подвода масла к уплотнительным кольцам даже используется маслоотводящая пластина 19.
А вот дальше нужно объснять как работают уплотнительные кольца, многие просто не понимают этих нюансов. Для этого опять же нужен рисунок именно этого уплотнения и самих колец. Ищите.


Добавлено спустя некоторое время 
Если между столбом масла и идущим снизу давлением КГ поставить поршень(пыж),то давлением КГ столб масла будет приподнят вверх(в реальности этого сделать невозможно,но мысленно представим).
Так как никакого поршня там нет,то поток масла разминется с поднимающимися вверх газами и потечет дальше.Поскольку выхода в атмосферу картерные газы не находят,то они просто заполнят полость картриджа.Трудно представить себе,как повышенное давление в картере будет мешать сливу масла через трубку(варианты с герметиком,перегибом,двойным-тройным уровнем масла вопросов не вызывают и сюда не относятся).Если допустить,что газы выходят в улитки через уплотнения,то тогда будет восходящий поток в трубке,что будет поднимать столб масла(вариант с кипящим чайником).При этом вместе с газами через кольца в канавках может как бы проходить масло.
Случай когда полость в картридже заполнена маслом сомнений не вызывает,кмк тут всё очевидно.Это тот случай,когда за короткое время выгоняет уровень масла.
у меня сейчас мало времени, постараюсь ответить чуть позднее. Единственное, что могу сказать сейчас, вы неправильно представляете реальную картину, которая происходит в картридже - сливной трубке - картере.

Добавлено спустя некоторое время 
очень краткое пояснение.
Схематично, полость картриджа и сливной трубки можно изобразить в качестве воронки с надетой на нее резиновой трубкой. Вы заливаете в воронку масло, оно стекает по трубке. В трубке образуется столб масла, чем больше поток заливаемого масла, тем больше образуется масляный столб. Никакие газы снизу через этот столб масла проникать не будут (как вы образно представили). Все, что произойдет - это ухудшится слив этого масла и просто немного поднимется уровень масла в трубке. Еще раз повторяю - газы из картера в полость картриджа поступать не станут.
   Чтобы это произошло, необходимо, чтобы давление картерных газов превысило давление масляного столба, более того, оно должно быть еще больше этой величины на величину избыточного давления в полости картриджа.
« Последнее редактирование: 16 Августа 2015, 19:17:04 от dieselirk »

*

ddaniloff

  • Ветеран
  • *****
  • 1667
  • 45
    • СПб, Россия

*

dieselirk

  • Администратор
  • *****
  • 10587
  • 622
    • Иркутск Россия
    • Все о дизеле
внимательно смотрите. Сверху подвод масла, затем резкое сужение канала. Сделано сознательно, чтобы избежать очень больших утечек при износе втулки или по упорному подшипнику. Сразу после этого сужения горизонтальный канал, который распределяет поток масла к втулкам и влево к упорному подшипнику (пластина из специального антифрикционного сплава). Некоторым этот канал покажется какой то дополнительной деталью, это неправильно.
   Любые износы приведут к увеличению потока масла через эти сопряжения в полость картриджа. Если есть вопросы - задавайте.
А теперь посмотрите на уплотнительные кольца. Вам покажется. что они одеты на вал. Это иллюзия. :-) Их действительно одевают на вал, но в собранном виде в корпусе все в действительности по другому. В действительности, они вставлены в корпус, а вал просто вращается относительно их. А теперь внимательно смотрите. Чтобы масло могло пройти через них, оно должно сначала просочиться по стыку внутрь вала (к центру вала), затем под кольцом и выйти уже с другой стороны кольца. А вот этому то как раз и мешает центробежная сила, которая возникает на поверхности вала. Она отбрасывает масло от поверхности вала и масло не может попасть по канавкам к центру вала, а соответственно и пройти через это уплотнение.
   Некоторым из вас, возможно, это и известно, но для очень многих этот аспект просто не известен и поэтому очень тяжело понять, как же в действительности происходит уплотнение и защита от попадания масла в полости компрессорной и турбинной улиток.
« Последнее редактирование: 17 Августа 2015, 10:31:23 от alex diesel spb »

*

alex diesel spb

  • Глобальный модератор
  • *****
  • 9187
  • 1279
    • Россия С.Петербург
Цитировать
Вам покажется. что они одеты на вал. Это иллюзия. :-) Их действительно одевают на вал, но в собранном виде в корпусе все в действительности по другому. В действительности, они вставлены в корпус, а вал просто вращается относительно их.
Владимир Анатольевич! Я предложу иную редакцию выделенного текста, а то народ запутаться может, кмк...

Уплотнительные кольца абсолютно подобны поршневым кольцам. Они изготовлены из закаленной пружиной стали и в сжатом виде имеют круглую форму. Эти кольца притираются к отверстию в корпусе, чтобы отсутствовали диаметральные зазоры после  вставления кольца в корпус. В стыке колец оставляют зазор в несколько сотых миллиметра.
На валу имеется канавка, в которую заводится уплотнительное кольцо. Диаметр канавки меньше внутреннего диаметра кольца. Ширина канавки больше ширины кольца на величину большую, нежели осевой люфт ротора, ограничиваемый упорным подшипником. Таким образом, в сборе кольцо контактирует только с корпусом и не должно контактировать с валом ни одной поверхностью. При износе основного или упорного  подшипника происходит соприкосновение кольца с валом, мгновенный его нагрев и потеря упругих свойств и как следствие - течь масла по уплотнению.

Извини, что встрял..... ;D ;D ;D

*

dieselirk

  • Администратор
  • *****
  • 10587
  • 622
    • Иркутск Россия
    • Все о дизеле
Владимир Анатольевич! Я предложу иную редакцию выделенного текста, а то народ запутаться может, кмк...

Уплотнительные кольца абсолютно подобны поршневым кольцам. Они изготовлены из закаленной пружиной стали и в сжатом виде имеют круглую форму. Эти кольца притираются к отверстию в корпусе, чтобы отсутствовали диаметральные зазоры после  вставления кольца в корпус. В стыке колец оставляют зазор в несколько сотых миллиметра.
На валу имеется канавка, в которую заводится уплотнительное кольцо. Диаметр канавки меньше внутреннего диаметра кольца. Ширина канавки больше ширины кольца на величину большую, нежели осевой люфт ротора, ограничиваемый упорным подшипником. Таким образом, в сборе кольцо контактирует только с корпусом и не должно контактировать с валом ни одной поверхностью. При износе основного или упорного  подшипника происходит соприкосновение кольца с валом, мгновенный его нагрев и потеря упругих свойств и как следствие - течь масла по уплотнению.

Извини, что встрял..... ;D ;D ;D
Александр Юрьевич, ваше сравнение с поршневыми кольцами вполне подходит, тем более, что здесь много мотористов и им будет понятна такая конструкция.
   А вот дальше вы не совсем правы.
Контакт вала с кольцами происходит по любому, но мгновенного нагрева не бывает и потерь упругих свойств также не происходит. Владимир Оболонкин вам это подтвердит. Потеря упругих свойств бывает обычно только у колец со стороны турбинной улитки, где порой поднимается очень высоко температура выхлопных газов и пламеотводящая шайба не способна порой сопротивляться этому. Со стороны копрессорной улитки кольца практически никогда не теряют своих своиств, обычно только частично истираются.
   Дело в том, что кольцо в корпусе закреплено не жесточайше, оно спокойно может перемещаться вдоль корпуса.
   Чтобы еще понятнее было, приведу простой пример, который был у меня в самом начале работ с турбинами. На автобусе после ремонта турбины сознательно поднял давление наддува, посчитав, что оно достигается только на режимах очень больших оборотов и мощности. Буквально недели через  три машина приехала назад, клиент жаловался на очень большой продольный люфт вала турбины. Действительно, у вала был колоссальный продольный люфт - порядка 2-3 мм. Оказалось, что был очень сильно изношен упорный подшипник, упорная шайба буквально выгрызла в нем дыру. Не мог понять в чем дело, причина явно была не в качестве масла и его давлении. Позвонил Владимиру, он посмотрел номер и сказал, что причина банальна. Турбина просто не рассчитана на условия, в которых эксплуатируется. Даже без дополнительного поднятия давления она уже перегружена сверх всякой меры и выходит на максимальный режим уже на менее чем средних оборотах, а потом идет просто обрезание ее характеристики за счет байпасного клапана. После моей же "модернизации" :-) ее обороты просто зашкаливали сверх всех допустимых пределов. Если бы это была обычная турбина (не после балансировки на стенде), она бы давным давно уже развалилась, в данном же случае, даже с огромным перекрутом по оборотам, все, что мне потребовалось - это только заменить упорный подшипник и все. Все остальные детали были в отличном состоянии. После переборки, балансировки и правильной настройки байпасного клапана, машина уехала.
   То есть, не только в обычных условиях, но и при очень больших "перекрутах" турбины по оборотам и при очень сильных продольных люфтах (износе упорного подшипника) никаких перегревов не происходит, также как и потерь упругих свойств уплотнительных колец.

*

alex diesel spb

  • Глобальный модератор
  • *****
  • 9187
  • 1279
    • Россия С.Петербург
Цитировать
То есть, не только в обычных условиях, но и при очень больших "перекрутах" турбины по оборотам и при очень сильных продольных люфтах (износе упорного подшипника) никаких перегревов не происходит, также как и потерь упругих свойств уплотнительных колец.
Ну я все же не турбинист ...  ;D ;D ;D.
Намотаю на ус! ;D

*

ddaniloff

  • Ветеран
  • *****
  • 1667
  • 45
    • СПб, Россия
Если кто нибудь понял, каким образом давление КГ мешает сливу масла - объясните пожалуйста на пальцах для ясельной группы?

*

dieselirk

  • Администратор
  • *****
  • 10587
  • 622
    • Иркутск Россия
    • Все о дизеле
Если кто нибудь понял, каким образом давление КГ мешает сливу масла - объясните пожалуйста на пальцах для ясельной группы?
волосы на голове не рвите от того, что не можете понять картину происходящего. :) Думаю, что большинство читающих, также как и вы не осознают, что же происходит. Если бы не видел на стенде, как это происходит, то тоже многого не понимал.
   Ваша сливная трубка - это по большому счету столб масла, практически однородный. Исключение приведу позднее. Сверху на него попадает масло из полости картриджа, снизу масло сливается в картер двигателя. При установившемся режиме работы двигателя и турбины, величина масляного столба постоянная. То есть, по большому счету, это цилиндр жидкости. Если вы подведете к его нижнему концу давление (не важно воздушное или жидкостное), ваш столб масла начнет подниматься. Поднимется он ровно на то давление (в мм. рт. столба, водяного столба, в барах, атмосферах и т.д.), которое к нему будет подведено. А в численном виде это будет выражаться в давлении в мм. масляного столба. :)
   Теперь ближе к телу. :-) При нормальной исправной турбине, а также при отсутствии проблем со сливом (речь пока не о картерных газах) даже достаточно сильное противодавление картерных газов не приведет к тому, что масло начнет выбрасывать из турбины. Другое дело, что оно в большом количестве будет попадать в турбину еще до нее, через трубку отсоса картерных газов. Но через саму турбину не станет выбрасывать, поскольку в ней имеется запас по отводу масла.
   Но вот если количество масла, попадающего из втулок или упорного подшипника, возрастет, то столб сливаемого масла также резко увеличивается и подходит практически к кромке слива из картриджа. И вот в этом уже случае, любое повышение уровня масляного столба ведет к серьезному ухудшению отвода масла от вала, что в свою очередь приводит к прекращению нормальной работы уплотнительных колец.
   Теперь, когда вы имеете представление о столбе масляного потока в сливной трубке, вам будут понятны причины, которые могут повысить уровень этого столба, а соответственно и привести к попаданию масла через турбину в компрессорную или турбинную улитку.
   В самом начале упомянул про неоднородный поток. Он возникает при некачественном уплотнении со стороны турбинной улитки. Но этот фактор не изменяет той картину, которую вам нарисовал. Напротив, он значительно ухудшает отвод масла из картриджа, поскольку в единицу времени должен отводиться не только определенный объем масла, но еще и достаточно большое количество газов.
   Ну а про факторы, которые влияют на все эти процессы, думаю, вы сами знаете или догадываетесь.
   Теперь картина процесса понятна?